CN104868444A - 智能无线网络型漏电保护器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能无线网络型漏电保护器，包括火线、零线、地线、墙体线、脱扣器、整流稳压电路、放大电路、与放大电路连接的零序互感器和地线互感器，还包括光耦U1、光耦U2、光耦U3和单片机IC1。本发明具备智能无线网络型漏电保护器是克服了现有的所有漏电保护器的缺点及安全隐患设计,是积所有功能为一体的全方位保护型的漏电保护器,智能安全可靠；出水断电,做到水电隔离使用效果,没有使用安全隐患；克服了地线所有带电及接线错误等带来的异常,还能通过红外线，以及远程控制该保护器的运行状态。

Description

智能无线网络型漏电保护器

技术领域

本发明涉及用电安全保护技术领域,尤其是涉及智能无线网络型漏电保护器。

背景技术

漏电保护器之保护功能是建立在供电电源正常的前提下,地线异常带电或负载漏电才提供切断负载供电回路的保护功能.由于使用者普遍存在用插座开关去切断漏保器供电电源使整机停止工作已达到节能的目的,正因如此,漏保器失去工作电源若此时地线异常带电将导致漏保器不跳闸而造成触电。诸如此类,对插座接触不良也等同关闭漏保器供电电源,严重影响人身安全隐患。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的就是要克服上述缺点，旨在提供一种智能无线网络型漏电保护器。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提出一种智能无线网络型漏电保护器，包括火线、零线、地线、脱扣器、整流稳压电路、放大电路、与放大电路连接的零序互感器和地线互感器，还包括光耦U1、光耦U2、光耦U3和单片机IC1；所述光耦U1的引脚2与零线电气连接，光耦U1的引脚1连接所述光耦U2的引脚4，所述光耦U1引脚4连接单片机IC1的A脚，光耦U1的引脚3连接光耦U2的引脚2；所述光耦U2的引脚1连接单片机IC1的B脚，所述光耦U2的引脚2与地线进行电气连接；所述光耦U3的引脚1和地线之间设置有稳压管D9，所述光耦U3的引脚3接地，光耦U3的引脚4接单片机的C脚；地线互感器用于地线电流检测，其输出端与单片机IC1连接；

其中，当光耦U1导通，单片机IC1的A脚计算出地线-零线之间的电压，并暂存记忆后，单片机IC1的B脚输出高电平，使光耦U2导通，引起单片机IC1的A脚电压下降，单片机计算出A脚电压变化值△V，进行如下判断：

当地线端开路时:ΔV＝0，单片机IC1通过地线互感器进行地线电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

当地线-零线短路时:ΔV＝0，单片机IC1通过地线互感器进行地线电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

当零线火线相反-地线短路时:ΔV＝0，单片机IC1通过地线互感器进行地线电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

当地线端接触不良时:ΔV<单片机IC预设值,单片机IC1通过地线互感器进行地线电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

当火线-零线极性反接时,此时ΔV>>单片机IC预设值,单片机IC1通过地线互感器进行地线电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

其中，所述单片机IC1还设有红外线接收器；

其中，所述单片机IC1还设有无线网络接收器。

进一步，所述零线和光耦U1之间还设有地线带电指示灯LED1。

进一步，所述光耦U2的3脚和4脚之间还设有稳压管D8。

进一步，所述地线和光耦U3之间还设有稳压管D9，所述稳压管D9和墙体线之间还连接有保护二极管D2。

进一步，所述单片机IC1还连接有水流开关J1。

进一步，所述脱扣器还设有维持线圈L1。

进一步，该电路还设有可控硅Q7和可控硅Q8，所述可控硅Q7用于控制维持线圈L1；所述可控硅Q7的触发极和可控硅Q8触发极均受控于单片机IC1，所述可控硅Q8用于控制电源的通断。

进一步，所述零序互感线圈通过单片机IC1进行自检。

进一步，所述无线网络接收器用于接收无线信号，该无线信号通过手机和/或网络平台进行发送。

进一步，所述单片机IC预设值为上一周期引脚A的电压值。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：智能无线网络型漏电保护器是克服了现有的所有漏电保护器的缺点及安全隐患设计,是积所有功能为一体的全方位保护型的漏电保护器,智能安全可靠；出水断电,做到水电隔离使用效果,没有使用安全隐患；克服了地线所有带电及接线错误等带来的异常,系统均能有效识别检测与控制；解决了传统型漏电保护器用开关控制时的不跳闸断电现象,杜绝了安全隐患以及提高了节能效果,长时间不用可以直接关闭控制开关；增加了自检功能,杜绝了潜在的失效安全隐患；还能通过红外线，以及远程控制该保护器的运行状态。

附图说明

图1为本发明的智能无线网络型漏电保护器实施例一的电路原理图；

图2为本发明的智能无线网络型漏电保护器实施例二的的电路原理图；

图3为本发明的智能无线网络型漏电保护器实施例三的的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一

如图1所示，本发明提出一种智能无线网络型漏电保护器，包括火线L、零线N、地线E、脱扣器、整流稳压电路(整流二极管D10)、放大电路U5、与放大电路U5连接的零序互感器ZCT1和地线E互感器，还包括光耦U1、光耦U2、光耦U3和单片机IC1；所述光耦U1的引脚2与零线N电气连接，光耦U1的引脚1连接所述光耦U2的引脚4，所述光耦U1引脚4连接单片机IC1的A脚，光耦U1的引脚3连接光耦U2的引脚2；所述光耦U2的引脚1连接单片机IC1的B脚，所述光耦U2的引脚3串C2与地线E进行电气连接；所述光耦U3的引脚1和地线E之间设置有稳压管D9，所述光耦U3的引脚3接地，光耦U3的引脚4接单片机的C脚；地线E互感器用于地线E电流检测，其输出端与单片机IC1连接；本实施例中还设置了墙体线Ee。

其中，当光耦U1导通，单片机IC1的A脚计算出地线E-零线N之间的电压，并暂存记忆后，单片机IC1的B脚输出高电平，使光耦U2导通，引起单片机IC1的A脚电压下降，单片机计算出A脚电压变化值△V，进行如下判断：

当地线E端开路时:ΔV＝0，单片机IC1通过地线E互感器进行地线E电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

当地线E-零线N短路时:ΔV＝0，单片机IC1通过地线E互感器进行地线E电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

当零线N火线L相反-地线E短路时:ΔV＝0，单片机IC1通过地线E互感器进行地线E电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

当地线E端接触不良时:ΔV<单片机IC预设值,单片机IC1通过地线E互感器进行地线E电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

当火线L-零线N极性反接时,此时ΔV>>单片机IC预设值,单片机IC1通过地线E互感器进行地线E电流检测，即系统切换到电流型保护模式。

其中，所述单片机IC1还设有红外线接收器U6；

其中，所述单片机IC1还设有无线网络接收器U7。

所述零线N和光耦U1之间还设有地线E带电指示灯LED1，用于显示地线E带电。

所述光耦U2的3脚和4脚之间还设有稳压管D8。

所述地线E和光耦U3之间还设有稳压管D9，所述稳压管D9和墙体线Ee之间还连接有保护二极管D2。

所述单片机IC1还连接有水流开关J1，漏电保护器在配合电热水使用时,当水流开关接通时,系统强制将维持线圈L1释放。

所述脱扣器还设有维持线圈L1。

该电路还设有可控硅Q7和可控硅Q8，所述可控硅Q7用于控制维持线圈L1；所述可控硅Q7的触发极和可控硅Q8触发极均受控于单片机IC1,所述可控硅Q8用于控制电源的通断。

所述零序互感器ZCT1通过单片机IC1进行自检。

所述单片机IC预设值为上一周期引脚A的电压值。

该电路还设有高温保护电路和报警装置，其中高温保护包括热敏电阻RT1，并通过单片机检测高温情况；报警装置包括扬声器LS1，用于发出报警声音。

所述无线网络接收器U7用于接收无线信号，该无线信号通过手机和/或网络平台进行发送.

下面结合具体电路原理图图1对本发明的实现过程进行详细描述：

1.自动上电功能

保护器插头接入220V输入电源,单片机IC1自检完成ICI_I脚输出高电平,经电阻R17,Q7导通电源电压VCC经L1,R28,Q7构成回路,维持线圈预吸合,与此同时,IC1_H脚输出1个周期的高电平,经C24,Q8导通,电源电压VCC经L1,D16,L2,Q8构成回路,上电线圈吸合,维持线圈吸合,S2,S3闭合,输出端(Lo,No,Eo)受控电源输出(此过程下文简称:受控电源输出)；

2.失电跳闸功能

受控电源输出的漏保器遇上市电停电或插座缺相或接触不良时,IC1无法获电,IC1_I脚无高电平输出,1个周期后Q7截止,维持线圈无电释放,带动脱扣机构使S2,S3闭合触点断开,输出端(Lo,No,Eo)无供电输出；

3.出水断电功能

处于受控电源输出的漏保器,当J1(外接水流开关)闭合时,IC1_M脚检测到低电平时,单片机控制IC1_I脚无高电平输出,1个周期后Q7截止,维持线圈无电释放,带动脱扣机构使S2,S3闭合触点断开,输出端(Lo,No,Eo)无供电输出,实现了出水断电功能,在此功能模式下,任何操作均不会使上电线圈吸合,输出端(Lo,No,Eo)处于强制断开状态,确保使用安全；

4.非有效接地智能切换控制功能

处于受控电源输出的漏保器,并接在E-N端的检测回路部件(E端的电压经C2,D8稳压管,U1光耦,LED1地线异常指示灯,保护二极管D1到N构成回路),光耦U1导通,IC1_A脚依当前导出程度计算出E-N端电压并暂存记忆后,IC1_B脚输出0.5S高电平,经R16,U2光耦导通,由于U2输出端并接在D8稳压二极管两端,因U2的导通内阻降低导致串接在E-N回路的光耦U1导通程度增加,从而引起IC1_A端电压下降,单片机计算出ΔV变化量后判断出E-N端的电压值及E端接地状况.其中:

当地线E端开路时:ΔV＝0,系统切换到地线保护模式为:电流型保护；

当E-N短路时:ΔV＝0,系统切换到地线保护模式为:电流型保护；

当E-L短路时:ΔV＝0,系统切换到地线保护模式为:电流型保护；

当地线E端接触不良时:ΔV<单片机IC预设值,系统切换到地线保护模式为:电流型保护；

当L-N极性反接时,相当于E-L＝220V,此时ΔV>>单片机IC预设值,系统切换到地线保护模式为:电流型保护；

当极性正确,地线有效接地,E-N端<单片机IC预设值,此时ΔV变化量在系统预设范围内,系统切换到地线保护模式为:电压型保护；

5.零序互感线圈自检功能

处于受控电源输出的漏保器,每48小时(可预置其它时间)IC1_O脚输出2个周期的高电平,Q4导通,此时VCC电压经R23,ZCT1副绕组3,4脚,与Q4构成回路,ZCT1_1,2脚感应输出,U5_7脚输出高电平,经D12,R26,送入IC1_E脚,IC1_E脚若检测到高电平则认为零序保护回路正常,否则,IC1_I脚无高电平输出,1个周期后Q7截止,维持线圈无电释放,带动脱扣机构使S2,S3闭合触点断开,输出端(Lo,No,Eo)无供电输出；

6.故障代码提示功能

处于受控电源输出的漏保器,当发生漏电保护时,IC1_G输出周期性间隔闪烁驱动LED3以示区分不同原因引起的漏电保护指示,其原因不同闪烁次数不同；

7.漏电声光报警功能

任何故障时,IC1_L脚输出提示音控制信号驱动Q1导通,LS1报警声输出；

8.负载零,相线漏电保护

处于受控电源输出的漏保器,当检测到零序有漏电电流时,ZCT1_1,2脚感应输出信号送入U5,U5_7脚输出高电平送入IC1_E脚,IC1_I脚脚无高电平输出,1个周期后Q7截止,维持线圈无电释放,带动脱扣机构使S2,S3闭合触点断开,输出端(Lo,No,Eo)无供电输出；

9.地线带电保护(E端/电压型自动切换成电流型)

处于受控电源输出的漏保器,地线E带电电压经C2,D8稳压二极管,U1(光耦),LED1,保护二极管D1与N端构成回路,当E-N端带电强度达到预设值时,光耦U1导通引起IC1_A脚电平下降系统判定当前E-N端是否小于50V(可预置其它值),若是则再判定IC1_F脚是否>30mA(可预置其它值),两者均满足时则保护,否则处于电流工作模式或自适应工作模式；

10.地线带电保护(E端/电流型自动切换成电压型)

处于受控电源输出的漏保器,地线E带电电流经ZCT2互感线圈至Eo,互感线圈感应输出电压经D14整理C18滤波,后送入IC1_F脚,当IC1_F脚检测到地线漏电流达到30mA时则再判定E-N端电压是否大于50V,若是则IC1_I脚无高电平输出,1个周期后Q7截止,维持线圈无电释放,带动脱扣机构使S2,S3闭合触点断开,输出端(Lo,No,Eo)无供电输出(以下简称:立即保护),否则处于电压模式工作或自适应工作模式；

11.自动锁定电流型漏保工作模式

处于受控电源输出的漏保器,当输入E-N端电压>50V时,光耦U1导通程度加深,IC1_A脚检测到ΔV变化量超出单片机IC预设值则锁定电流型工作；

12.输入零火线相反(或L,E短路),地线同时带电保护

若输入端零火线相反或输入端L与E端直接短接或N-E直接短接,此模式下因U1光耦无电压差而停止工作,系统检测利用IC1_B脚输出测试电平,使IC1_A脚发生电平变化,若无变化时或低于预设ΔV变化量时则表明存在上述异常,系统个自动切换成电流型保护模式；同时系统利用E-Ee(墙体)直接的电压差判断,当E-Ee端电压>50V(可预设其它值)时,E端电压经C4,稳压管,U3光耦,保护二极管D2与Ee墙体构成回路,U3光耦导通,引起IC1_C脚电平发生变化,系统利用ΔV变化量计算出E-Ee电压差,当E-Ee>50V(可预置其它值)则立即切换成地线电流型检测保护模式；

13.地线带电>50V(可预置其它阀值),指示灯闪烁指示

当E-N端电压或E-Ee端电压>预设值时,光耦U1或U3导通引起IC1_A或IC1_C电平下降变化,系统利用ΔV变化量计算出E-N或E-Ee电压差,当计算出电压>50V时,IC1_G脚输出间隔闪烁电压驱动LED3闪烁指示,以便引起地线异常带电之警示作用；

14.保护器插头超温保护

处于受控电源输出的漏保器,超温保护装置检测到保护器插头温度达到预设温度时,经R24,RT1,R9分压送至IC1_J脚,系统若连续10S检测到IC1_J脚的高电平则立即停机保护。

15.红外线遥控功能

红外线遥控功能是利用红外线遥控器针对预约定时系统,峰谷用电系统,即时开关机系统等功能实现红外遥控,以便达到近距离无线遥控操作,解决了部分不使用手机或无线网络的用户也可实现上述功能；

16.远程诊断功能

远程诊断是利用手机APP预置软件或网络平台,在任何时间任何地点的一种快捷一键操作的诊断模式,其目的是对漏电保护器的预置功能的综合体检,利用出厂前预置数据与当前监测到的数据进行比对,当检测数据超出管控范围时提出警示或优化方案,若无法优化则进入报修程序,充分确保使用的安全性。

需要指出的是，上述对元器件的描述采用简写的方式，例如R表示电阻，C表示电容，以此类推。

本发明有如下有益效果

1.智能无线网络型漏电保护器是克服了现有的所有漏电保护器的缺点及安全隐患设计,是积所有功能为一体的全方位保护型的漏电保护器,智能安全可靠；

2.出水断电,做到水电隔离使用效果,没有使用安全隐患；

3.克服了地线所有带电及接线错误等带来的异常,系统均能有效识别检测与控制；

4.解决了传统型漏电保护器用开关控制时的不跳闸断电现象,杜绝了安全隐患以及提高了节能效果,长时间不用可以直接关闭控制开关；

5.关键保护回路增加了自检功能,杜绝了潜在的失效安全隐患；

6.还能通过红外线，以及远程控制该保护器的运行状态。

实施例二

本实施例和实施例一实现过程和方式基本相同，不同之处在于：

实施例一的稳压管D8、D9用三极管D8、D9代替；可控硅Q7、Q8可用场效应管Q8、Q9替代，并对其外围电路做适当修改，在此不做过多赘述，具体电路原理图参见图2。

实施例三

本实施例和实施例一实现过程和方式基本相同，不同之处在于：

二极管D16与维持线圈L1串联，并且，维持线圈L1并联一个储能电容C25，为维持线圈L1提供稳定的能量，防止维持线圈L1产生噪音。具体电路原理图参见图3。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能无线网络型漏电保护器，包括火线、零线、地线、脱扣器、整流稳压电路、放大电路、与放大电路连接的零序互感器和地线互感器，其特征在于：还包括光耦U1、光耦U2、光耦U3和单片机IC1；所述光耦U1的引脚2与零线电气连接，光耦U1的引脚1连接所述光耦U2的引脚4，所述光耦U1引脚4连接单片机IC1的A脚，光耦U1的引脚3连接光耦U2的引脚2；所述光耦U2的引脚1连接单片机IC1的B脚，所述光耦U2的引脚2与地线进行电气连接；所述光耦U3的引脚1和地线之间设置有稳压管D9，所述光耦U3的引脚3接地，光耦U3的引脚4接单片机的C脚；地线互感器用于地线电流检测，其输出端与单片机IC1连接；

其中，当光耦U1导通，单片机IC1的A脚计算出地线-零线之间的电压，并暂存记忆后，单片机IC1的B脚输出高电平，使光耦U2导通，引起单片机IC1的A脚电压下降，单片机计算出A脚电压变化值△V，进行如下判断：

当地线端开路时:ΔV＝0，单片机IC1通过地线互感器进行地线电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

当地线-零线短路时:ΔV＝0，单片机IC1通过地线互感器进行地线电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

当零线火线相反-地线短路时:ΔV＝0，单片机IC1通过地线互感器进行地线电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

当地线端接触不良时:ΔV<单片机IC预设值,单片机IC1通过地线互感器进行地线电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

当火线-零线极性反接时,此时ΔV>>单片机IC预设值,单片机IC1通过地线互感器进行地线电流检测，即系统切换到电流型保护模式；

其中，所述单片机IC1还设有红外线接收器；

其中，所述单片机IC1还设有无线网络接收器。

2.根据权利要求1所述的智能无线网络型漏电保护器，其特征在于：所述零线和光耦U1之间还设有地线带电指示灯LED1。

3.根据权利要求1所述的智能无线网络型漏电保护器，其特征在于：所述光耦U2的3脚和4脚之间还设有稳压管D8。

4.根据权利要求1所述的智能无线网络型漏电保护器，其特征在于：所述地线和光耦U3之间还设有稳压管D9，所述稳压管D9和墙体线之间还连接有保护二极管D2。

5.根据权利要求1所述的智能无线网络型漏电保护器，其特征在于：所述单片机IC1还连接有水流开关J1。

6.根据权利要求1所述的智能无线网络型漏电保护器，其特征在于：所述脱扣器还设有维持线圈L1。

7.根据权利要求6所述的智能无线网络型漏电保护器，其特征在于：该电路还设有可控硅Q7和可控硅Q8，所述可控硅Q7用于控制维持线圈L1；所述可控硅Q7的触发极和可控硅Q8触发极均受控于单片机IC1,所述可控硅Q8用于控制电源的通断。

8.根据权利要求1所述的智能无线网络型漏电保护器，其特征在于：所述零序互感线圈通过单片机IC1进行自检。

9.根据权利要求1所述的智能无线网络型漏电保护器，其特征在于：所述无线网络接收器用于接收无线信号，该无线信号通过手机和/或网络平台进行发送。

10.根据权利要求1所述的智能无线网络型漏电保护器，其特征在于：所述单片机IC预设值为上一周期引脚A的电压值。