CN104966953A

CN104966953A - 一种多功能安全插座组

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Publication number: CN104966953A
Application number: CN201510370135.1A
Authority: CN
Inventors: 胡靖�; 刘忠毅; 李月松
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2015-10-07

Abstract

本发明涉及一种多功能安全插座组，它包括供电单元、底座和带导线的插头；供电单元采用柱状结构，供电单元垂直固定设置在底座上，导线的一端连接插头，其另一端连接供电单元的电源输入端；供电单元的侧面上设置有若干插座和电源开关。供电单元包括插座、电源开关、主控模块以及与主控模块连接的各状态指示灯、电源指示灯、继电器、雷击保护电路、漏电温度检测电路和电压电流检测电路。本发明的有益效果为：能够同时给多种用电设备供电，且具有漏电保护、过温保护、过压保护和过载保护等多种用电保护功能，能够充分地保证使用者和用电设备的安全。

Description

一种多功能安全插座组

技术领域

本发明属于插座技术领域，具体涉及一种多功能安全插座组。

背景技术

随着大量中小型用电设备的普及使用，人们需要各种电源插座给用电设备供电。办公室内电脑桌下或生活区内蜘蛛网似的电线和插座，像藤枝一样缠绕在脚下，存在着非常大的电气火灾和触电隐患，因此电源插座的质量和性能问题被提上日程。而设计一种可以为多种用电设备供电且具有多种保护功能的电源插座非常必要。

现有技术中有的电源插座只具有防雷功能，这一功能是通过电涌元件实现的。有的电源插座只具有漏电保护功能，这一功能是通过在电源插座内设置漏电开关实现的。这种带漏电开关的电源插座存在以下缺点：1)增大了电源插座的体积和成本；2)漏电开关的漏电动作值是固定的，不能灵活调整。有的电源插座虽然加入了过载保护功能，但这种功能是通过两片不同材料的金属片实现的。这种电源插座具有以下缺点：1)当过载值超过1.5倍时，要两小时才能断开电路，动作时间过长。2)两金属片的可靠性差，有时可能不动作，起不到过载保护的作用。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种多功能安全插座组。

本发明所采用的技术方案为：一种多功能安全插座组包括供电单元、底座和带导线的插头；所述供电单元采用柱状结构，所述供电单元垂直固定设置在所述底座上，所述导线的一端连接所述插头，其另一端连接所述供电单元的电源输入端；所述供电单元的侧面上设置有若干插座和电源开关。

进一步地，所述插座采用三孔插座、两孔插座或USB插座。

进一步地，所述供电单元的顶端固定设置一把手，所述把手采用弧形、框形或T字形结构。

进一步地，所述供电单元包括插座、电源开关、状态指示板、电源指示灯、继电器、主控模块、雷击保护电路、漏电温度检测电路和电压电流检测电路；所述插座的接地端与地线连接，其零线端依次通过一熔断器、所述继电器和所述电源开关与零线连接，其火线端依次通过另一熔断器、所述继电器和所述电源开关与火线连接，所述继电器的输入控制端与所述主控模块连接；所述电源指示灯连接在所述插座的火线端与零线端之间；所述雷击保护电路一端接地线，其余两端分别与所述插座的火线端和零线端连接；所述状态指示板上设置漏电状态指示灯、温度状态指示灯、过压状态指示灯和过载状态指示灯；各所述状态指示灯、所述漏电温度检测电路和所述电压电流检测电路分别与所述主控模块连接，所述主控模块控制所述状态指示灯点亮或熄灭，并控制所述继电器动作。

进一步地，所述雷击保护电路采用一浪涌保护器，所述浪涌保护器的接地端与地线连接，其火线端与所述插座的火线端连接，其零线端与所述插座的零线端连接。

进一步地，所述供电单元中还设置复位开关，所述复位开关与所述主控模块连接，所述主控模块控制所述复位开关动作。

进一步地，所述漏电温度检测电路包括零序电流互感器、第一运算放大器、温度传感器和第二运算放大器；所述零序电流互感器检测电路中的剩余电流，并将检测到的剩余电流传输至所述第一运算放大器进行放大，放大后的电流信号传输至所述主控模块，所述主控模块控制所述漏电状态指示灯点亮或熄灭，并控制所述继电器动作；所述温度传感器将采集到的温度值转换成温度模拟信号后通过所述第二运算放大器进行放大，放大后的温度模拟信号传输至所述主控模块，所述主控模块控制所述温度状态指示灯点亮或熄灭，并控制所述继电器动作。

进一步地，所述电压电流检测电路包括分压滤波电路、电能计量模块、电流互感器和滤波电路；外部交流电通过所述分压滤波电路送入所述电能计量模块；所述电流互感器检测到的负载电流通过所述滤波电路送入所述电能计量模块；所述电能计量模块将接收到的信号转换成有功功率，并以高频脉冲的形式送入所述主控模块；所述主控模块对接收到的高频脉冲进行处理后得到电压和电流值，并将得到的电压值与预设的电压报警阈值进行比较，将得到的电流值与预设的电流报警阈值进行比较；所述主控模块根据比较结果控制所述过压状态指示灯和过载状态指示灯点亮或熄灭，并控制所述继电器动作。

进一步地，所述主控模块中还设置RS485通讯接口，所述主控模块通过所述RS485通讯接口与上位机进行通讯，构成一电气火灾监控系统。

进一步地，所述主控模块采用型号为STM32F103R8T6的微控制器

由于采用以上技术方案，本发明的有益效果为：能够同时给多种用电设备供电，且具有漏电保护、过温保护、过压保护和过载保护等多种用电保护功能，能够充分地保证使用者和用电设备的安全。

附图说明

图1是本发明多功能安全插座组的外部结构示意图；

图2是本发明多功能安全插座组的电路原理图；

图3是本发明中漏电温度检测电路的原理图；

图4是本发明中电压电流检测电路的原理图。

图中：1、供电单元；2、底座；3、把手；4、LED灯；11、插座；12、电源开关；13、状态指示板；14、电源指示灯；15、继电器；16、主控模块；17、雷击保护电路；18、漏电温度检测电路；19、电压电流检测电路；20、复位开关；161、RS485通讯接口；181、零序电流互感器；182、第一运算放大器；183、温度传感器；184、第二运算放大器；191、分压滤波电路；192、电能计量模块；193、电流互感器；194、滤波电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

由于现有普通插座只能用于给电器设备提供电源，无法做到过压或欠压的情况下对电器设备进行保护。当夏季雷电突袭、电网电压超标波动或电器设备漏电时都不能对电器设备进行有效防护，而且使用普通插座对电器设备供电，人身安全和电器设备安全都得不到安全有效的保障。因此设计一种具有过压、过载、漏电和过温保护功能以及传统的防雷和短路保护功能的插座组，将能够有效解决现有插座中存在的问题。

如图1所示，本发明提供了一种多功能安全插座组，其包括供电单元1、底座2和带导线的插头(图中未示出)。其中，供电单元1采用柱状结构，供电单元1垂直固定设置在底座2上。导线的一端连接插头，其另一端连接供电单元1的电源输入端。供电单元1的侧面上设置有若干插座11和电源开关12，使用时，插头连接220V交流电，通过插座11可以为多种用电设备供电，从而能够解决现有技术中为了给多个用电设备供电需要多个分离的插座和多条电线的问题。进一步，插座11采用三孔插座、两孔插座或USB插座。另外，如图2所示，为便于用户了解插座11的使用状态和通电情况，在供电单元1的侧面上还设置有状态指示板13和电源指示灯14。状态指示板13用于指示漏电、过温、过压或过载状态。

在一个优选的实施例中，为方便移动本发明多功能安全插座组，如图1所示，供电单元1的顶端固定设置一把手3，把手3可以采用弧形、框形或T字形结构。

如图2所示，供电单元1包括插座11、电源开关12、状态指示板13、电源指示灯14、继电器15、主控模块16、雷击保护电路17、漏电温度检测电路18和电压电流检测电路19。

插座11的接地端与地线PE连接，其零线端依次通过一熔断器FU1、继电器15和电源开关12与零线N连接，其火线端依次通过另一熔断器FU2、继电器15和电源开关12与火线L连接。

继电器15的输入控制端通过熔断器FU3与主控模块16连接。继电器15受主控模块16的控制，正常工作状态下，继电器15吸合，主控模块16给继电器15供电；发生故障时，继电器15断开，主控模块16切断给继电器15的供电。继电器15的设置使得出现危险情况时，本发明多功能安全插座组能够断开与零线N和火线L的连接，以保护用电设备的安全。熔断器FU1、FU2、FU3的设置使得电子线路中发生大电流短路时，能够快速断开电路，起到短路保护的作用。

电源指示灯14连接在插座11的零线端与火线端之间，用于显示插座11是否通电。

雷击保护电路17一端接地线PE，其余两端分别与插座11的火线端和零线端连接。进一步，雷击保护电路17采用一浪涌保护器，浪涌保护器的接地端与地线PE连接，其火线端与插座11的火线端连接，其零线端与插座11的零线端连接。当雷雨天雷电的尖峰高频脉冲通过供电线路串入供电单元1内威胁到插座11上的用电设备时，浪涌保护器吸收干扰脉冲，起到保护电器设备安全的作用。

状态指示板13上设置漏电状态指示灯D1、温度状态指示灯D2、过压状态指示灯D3和过载状态指示灯D4。各状态指示灯、漏电温度检测电路18和电压电流检测电路19分别与主控模块16连接。主控模块16控制各状态指示灯点亮或熄灭，并控制继电器15接通或断开。进一步，供电单元1中还设置复位开关20，复位开关20与主控模块16连接，当故障排除后主控模块16控制复位开关20复位，插座11恢复供电功能。

如图3所示，漏电温度检测电路18包括零序电流互感器181、第一运算放大器182、温度传感器183和第二运算放大器184。

零序电流互感器181检测电路中的剩余电流，并将检测到的剩余电流传输至第一运算放大器182进行放大，放大后的电流信号传输至主控模块16，主控模块16对接收到的电流信号进行模数转换和开方运算等处理后，得到漏电流值，主控模块16将得到的漏电流值与预设的漏电流报警阈值进行比较。当漏电流值大于漏电流报警阈值时，主控模块16控制漏电状态指示灯D1点亮，用于漏电报警；并控制继电器15断开，切断电源供电，以保护插座11的用电安全。

温度传感器183将采集到的温度值转换成温度模拟信号后通过第二运算放大器184进行放大，放大后的温度模拟信号传输至主控模块16，主控模块16对接收到的信号进行模数转换、非线性矫正、系数补偿等处理后，将得到的温度值与预设的温度阈值进行比较。当温度传感器183检测到的温度值超过预设的温度阈值时，主控模块16控制温度状态指示灯D2点亮，用于温度报警；并控制继电器15断开，切断电源供电，以保护插座11的用电安全。

如图4所示，电压电流检测电路19包括分压滤波电路191、电能计量模块192、电流互感器193和滤波电路194。

外部交流电压通过分压滤波电路191送入电能计量模块192。电能计量模块192将接收到的信号转换成有功功率，并以高频脉冲的形式送入主控模块16，主控模块16对接收到的高频脉冲进行处理后得到电压值，并将得到的电压值与预设的电压报警阈值进行比较，当电压值大于电压报警阈值时，主控模块16控制过压状态指示灯D3点亮，用于过压报警；并控制继电器15断开，切断电源供电，以保护插座11的用电安全，从而起到断电和过压保护的作用。

电流互感器193检测到的负载电流通过滤波电路194送入电能计量模块193。电能计量模块192将接收到的信号转换成有功功率，并以高频脉冲的形式送入主控模块16，主控模块16对接收到的高频脉冲进行处理后得到2电流值；主控模块16将得到的电流值与预设的电流报警阈值进行比较，当电流值大于预设的电流报警阈值时，主控模块16控制过载状态指示灯D4点亮，用于过流报警；并控制继电器15断开，切断电源供电，以保护插座11的用电安全，从而起到断电和过流保护的作用。

在一个优选的实施例中，如图2所示，供电单元1的顶部设置一LED灯4，LED灯4的一端通过一开关QF与插座11的火线端连接，其另一端与插座11的零线端连接。LED灯与插座11组合在一起，使用更方便、功能更多，通过插座11给用电设备供电的同时，LED灯可以提供照明。

在一个优选的实施例中，如图3所示，主控模块16中设置RS485通讯接口161，通过该RS485通讯接口161可以将本发明与上位机进行通讯，构成一电气火灾监控系统，用于实时监控LED灯4以及插座11上的所有电器设备的漏电、温度、电压和故障电弧等情况。另外，也可以通过该RS485通讯接口161设定漏电流报警阈值、温度阈值、电压报警阈值和电流报警阈值。

在一个优选的实施例中，主控模块16采用型号为STM32F103R8T6的微控制器。电能计量模块192采用高精度的ADE7755芯片。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多功能安全插座组，其特征在于：它包括供电单元、底座和带导线的插头；所述供电单元采用柱状结构，所述供电单元垂直固定设置在所述底座上，所述导线的一端连接所述插头，其另一端连接所述供电单元的电源输入端；所述供电单元的侧面上设置有若干插座和电源开关。

2.如权利要求1所述的一种多功能安全插座组，其特征在于：所述插座采用三孔插座、两孔插座或USB插座。

3.如权利要求1所述的一种多功能安全插座组，其特征在于：所述供电单元的顶端固定设置一把手，所述把手采用弧形、框形或T字形结构。

4.如权利要求1或2或3所述的一种多功能安全插座组，其特征在于：所述供电单元包括插座、电源开关、状态指示板、电源指示灯、继电器、主控模块、雷击保护电路、漏电温度检测电路和电压电流检测电路；所述插座的接地端与地线连接，其零线端依次通过一熔断器、所述继电器和所述电源开关与零线连接，其火线端依次通过另一熔断器、所述继电器和所述电源开关与火线连接，所述继电器的输入控制端与所述主控模块连接；所述电源指示灯连接在所述插座的火线端与零线端之间；所述雷击保护电路一端接地线，其余两端分别与所述插座的火线端和零线端连接；所述状态指示板上设置漏电状态指示灯、温度状态指示灯、过压状态指示灯和过载状态指示灯；各所述状态指示灯、所述漏电温度检测电路和所述电压电流检测电路分别与所述主控模块连接，所述主控模块控制所述状态指示灯点亮或熄灭，并控制所述继电器动作。

5.如权利要求4所述的一种多功能安全插座组，其特征在于：所述雷击保护电路采用一浪涌保护器，所述浪涌保护器的接地端与地线连接，其火线端与所述插座的火线端连接，其零线端与所述插座的零线端连接。

6.如权利要求4所述的一种多功能安全插座组，其特征在于：所述供电单元中还设置复位开关，所述复位开关与所述主控模块连接，所述主控模块控制所述复位开关动作。

7.如权利要求4所述的一种多功能安全插座组，其特征在于：所述漏电温度检测电路包括零序电流互感器、第一运算放大器、温度传感器和第二运算放大器；

所述零序电流互感器检测电路中的剩余电流，并将检测到的剩余电流传输至所述第一运算放大器进行放大，放大后的电流信号传输至所述主控模块，所述主控模块控制所述漏电状态指示灯点亮或熄灭，并控制所述继电器动作；

所述温度传感器将采集到的温度值转换成温度模拟信号后通过所述第二运算放大器进行放大，放大后的温度模拟信号传输至所述主控模块，所述主控模块控制所述温度状态指示灯点亮或熄灭，并控制所述继电器动作。

8.如权利要求4所述的一种多功能安全插座组，其特征在于：所述电压电流检测电路包括分压滤波电路、电能计量模块、电流互感器和滤波电路；外部交流电通过所述分压滤波电路送入所述电能计量模块；所述电流互感器检测到的负载电流通过所述滤波电路送入所述电能计量模块；所述电能计量模块将接收到的信号转换成有功功率，并以高频脉冲的形式送入所述主控模块；所述主控模块对接收到的高频脉冲进行处理后得到电压和电流值，并将得到的电压值与预设的电压报警阈值进行比较，将得到的电流值与预设的电流报警阈值进行比较；所述主控模块根据比较结果控制所述过压状态指示灯和过载状态指示灯点亮或熄灭，并控制所述继电器动作。

9.如权利要求4所述的一种多功能安全插座组，其特征在于：所述主控模块中还设置RS485通讯接口，所述主控模块通过所述RS485通讯接口与上位机进行通讯，构成一电气火灾监控系统。

10.如权利要求4所述的一种多功能安全插座组，其特征在于：所述主控模块采用型号为STM32F103R8T6的微控制器。