CN1108780A

CN1108780A - 电器工作状况指示及故障报警装置

Info

Publication number: CN1108780A
Application number: CN 94111836
Authority: CN
Inventors: 刘维奇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-13
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 1995-09-20

Abstract

一种电器工作状况指示及故障报警装置，包括：电源、开关、电器，其特征是还包括检流线圈，常开触点和/或常闭触点，指示电路1或/和指示电路2；开关与电器及检流线圈串联后联接到电源的两端，指示电路1与常开触点串联后联接到电源的两端，指示电路2与常闭触点及开关串联后联接到电源的两端。本发明的结构简单、实用，安装方便，寿命长，适用于指示电器的工作或未工作两种实际工作状态，电器的断路、过电流或短路故障报警。

Description

本发明涉及一种信号装置，特别涉及一种用于对电器进行监示的电器工作状况指示及故障报警装置，可广泛适用于家用电器（例如：电暖器、电热器、电炊具、电冰箱、洗衣机等）、汽车电器（例如：车灯、点火器等）、交通设施（例如：交通红绿灯）、工业设备（例如：电动机、传输带等）及军事军工设备等等，特别是对有放射线（例如：核反应堆）、有毒（例如：一些化工厂）等人类无法或不宜工作的现场中工作的电器的监示，指示其实际工作状况并作故障报警。

现有指示电器工作状况的装置，一般是在电器的两端并联一指示电路，当开关闭合时，该指示电路发出相应的指示信号，表示电路接通，电器工作;但开关闭合后而电器由于故障而无法正常工作时，这种方式不能指示出电器的实际工作状况，不能对故障进行报警，只能表示电路的通断状况。

本发明之目的旨在提供一种结构十分简单、实用、安装方便、寿命长的电器工作状况指示及故障报警装置。采用本发明，可以在不改变电器原有工作（电压、电流）的前提下，指示电器的实际工作状况，并对电器的故障进行报警;还可以以有线或无线的方式实现对电器工作状况的远距离监示，显示电器实际工作状况，并对故障进行报警。

本发明的内容是：一种电器工作状况指示及故障报警装置，包括电源E、开关K、电器L，其特征是还包括检流线圈J，常开触点J₁或/和常闭触点J₂，（检流线圈与触点构成电流继电器作为传感元件），指示电路1或/和指示电路2;开关K与电器L及检流线圈J串联后联接到电源E的两端，指示电路1与常开触点J₁串联后联接到电源E的两端，指示电路2与常闭触点J₂及开关K串联后联接到电源E的两端。

本发明内容中所述常开触点J₁或/和常闭触点J₂可以是舌簧管（同现有技术）。

本发明内容中所述指示电路1或/和指示电路2可以是由发光元件或灯具构成的光信号指示电路，或者由振荡器、蜂呜器、语音（言）电路组成的语音（声）信号指示电路，或者由无线电发射器和接收器组成的、能实现远距离无线监示的指示电路（例如由对讲机、传呼机等改装的指示电路），或者由能将开关逻辑状态反映给计算机的逻辑电路组成的指示电路，也可以是以上指示电路的组合，各种指示电路均在现有技术中有记载。

本发明内容中所述检流线圈J可以有骨架、铁芯或/和导磁套。

所述检流线圈J可以直接缠绕在舌簧管外，还可以用树脂、强力胶、钢化玻璃脂等材料通过粘接、浇铸、压铸等工艺将缠绕在舌簧管上的线圈与舌簧管加工成一个整体。以提高整体耐冲击、抗拉牵、抗振动等机械性能。

所述检流线圈J与舌簧管之间可以有骨架。

本发明内容还可以包括一个与所述电器具有相同功能的备用电器，该备用电器的一端接常闭触点J₂和指示电路2、另一端接电源E一端。

本发明内容中所述电源E可以是交流电源或直流电源，其电压幅值可以是低压（如≤110V）、中低（如220V市电或380V工业用电）、高压（如≥1000V）等，视具体情况而定。

本发明内容中所述的电器L可以是家用电器、汽车电器、交通设施、供电系统、工业设备、军事军工设备等任何消耗电功率的用电设备，功率最小在1W左右，也可以大于1KW以上甚至1000KW以上均可，要求流过的电流不要太小。

本发明内容中所述开关K可以是拉线开关、扳键开关、琴键开关、按键开关等手动控制机械触点开关，或者是继电器、交流接触器、闪光继电器等电控器件的（常开或常闭）触点，也可以是晶闸管、开关晶体管等无触点电子开关，或其它能完成电流合、分的开关，均同现有技术。

本发明内容中，指示电路1直接受常开触点J₁控制;指示电路2同时受常闭触点J₂和开关K串联控制（逻辑关系为“与”），即：必须当开关K和常闭触点J₂同时闭合时，指示电路2才给出指示信号。

本发明用于检测大电流（约数十至上百安培），检流线圈J所需要的匝数小于1时，可以直接将舌簧管与载流导体（例如：母线、母线排等）充分靠近并固定，构成本发明的所述传感元件的一种特殊结构。

改变检流线圈J的匝数或结构，将电流继电器的动作电流值整定为维持电器L正常工作的最小电流值，则：

与常开触点J₁相联接、直接受J₁控制的指示电路1指示电器L的工作与未工作两种实际工作状况;

与常闭触点J₂相联接、同时受J₂与开关K串联控制的指示电路2对电器L的断路故障进行报警。

电流继电器的动作电流值整定为电器L的过电流值（或短路值）时，则：

与常开触点J₁相联接、直接受J₁控制的指示电路1对电器L的过电流（或短路）故障进行报警;

与常闭触点J₂相联接、同时受J₂与开关K串联控制的指示电路2指示出电器L工作正常（无过电流或短路）的信号。

这种方式下，采用过电流或短路保护电路，还可以实现对电器L及其工作电路的过电流或短路保护。

指示电路与电器L工作电路的实用联接方案可以有以下几种：

（1）指示电路1共用电源E，联接点1可以在电器工作电路中A点、B点、C点、D点中任一位置。当联接点1在A点时，指示电路1的电源端一端通过常开触点J₁与A点相联，另一端接到C点、D点或B点。当联接点1在C点、B点、D点时，指示电路1的电源一端通过常开触点J₁与C点、B点、或D点相联，另一端与A点相联。指示电路1跨接在电源E两端，电源性质、方向、幅值、以能保证指示电路1正常工作，指示电路1受常开触点J₁的开关控制。

（2）指示电路2共用电源E，联接点2可以在电器工作电路中A点、B点或D点。联接点2在A点时，指示电路2的电源端一端通过常闭触点J₂与A点联接、另一电源端接D点或B点。联接点2在B点或D点时，指示电路2的电源端一端经过常闭触点J₂与B点或D点联接、另一电源端联接到A点。指示电路2受常闭触点J₂与开关K串联控制。上述联接方案参见附图1。

如果电源E是直流电源，共用电源E的指示电路的电源方向应与电源E的方向一致，不能出错。防止接错电源或因电源E方向不能确定而造成损坏指示电路的实用方案之一是：在指示电路1或2与常开触点J₁或常闭触点J₂的输入端直接联接一个全波整流桥，可以不管电源E是交流电源或直流电源，也不需考虑电源E的方向。

如果电源E为高电压，则应采用变压器或光电隔离或其他电气隔离及降压措施后再将指示电路与常开触点J₁或常闭触点J₂相联。

指示电路共用电源E，指示电路还可以反映出电源异常（过高或过低）故障。

本发明电器工作状况指示及故障报警装置作工作状况指示及断路故障报警电路的工作原理是：

根据电器L的正常工作要求，经事先整定，电流继电器的动作电流值整定为维持电器L正常工作的最低电流值。当开关K断开时，电器L不工作，无工作电流，检流线圈J无电流流过，常开触点J₁断开，常闭触点J₂闭合，受J₁控制的指示电路1因J₁断开而不发出表示电器L工作的指示信号，同时受J₂和K串联控制的指示电路2因K断开而无指示信号。当开关K闭合时，如果电器L正常工作，则流过检流线圈J的电流大于动作电流值，则其常开触点J₁闭合，常闭触点J₂断开，受J₁控制的指示电路1因J₁闭合而发出表示电器L正在工作的指示信号，同时受J₂和K串联控制的指示电路2因J₂断开而无指示信号。如果开关K闭合时，电器L因断路或其它故障使检流线圈J中流过的电流小于其动作电流值，或者开关K闭合后，电器L工作过程中因断路或其它故障使检流线圈J中流过的电流小于其释放电流值，则常开触点J₁断开，常闭触点J₂闭合，受J₁控制的指示电路1因J₁断开而无指示信号，表示电器L未工作，受J₂和K串联控制的指示电路2因J₂和K同时闭合而发出断路等故障报警的指示信号。

操作者（或计算机）根据具体操作以及指示电路1、指示电路2两者或者两者之一的指示信号，可以立即判断出电器L是否工作，是否出现断路故障，并且还能从指示电路上了解到电源工作情况是否有异常。

本发明电器工作状况指示及故障报警电路作过电流（或短路）故障报警电路的工作原理是：

根据电器L的工作电流参数值，经事先整定，电流继电器的动作电流值整定为电器L过电流（或短路）值，当开关K断开时，指示电路1和指示电路2仍然均不发出指示信号，当开关K闭合后，如果电器L工作正常（无过电流或短路），检流线圈J中流过的电流小于其动作电流值，常开触点J₁断开，常闭触点J₂闭合，则受J₁控制的指示电路1因J₁断开而无指示信号，同时受J₂和K控制的指示电路2因J₂和K均闭合而发出电器L工作正常（无过流或短路）的指示信号。当电器L出现过流电流或短路后，流过检流线圈J的电流大于其动作电流值，常开触点J₁闭合，常闭触点J₂断开，受J₁控制的指示电路1因J₁闭合而发出过电流或短路报警的指示信号，同时受J₂和K串联控制的指示电路2因J₂断开，不发出表示电器L正常工作的指示信号。

这样，本发明就完成了电器工作状况指示及故障报警的功能。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

（1）检测方式独特，没有发热元件，不改变电器的电压、电流的大小，不产生（明显的）电压降，无（明显的）功率消耗，不影响原有电路性能;

（2）既能够指示电器的工作或未工作两种实际工作状况，又能实现电器的断路故障报警，以及电器的过电流或短路故障报警;

（3）指示及报警信号可以是光信号、声信号、或反映给计算机的逻辑信号，以及它们组合的多种信号;

（4）传感元件可以串联在电器工作电路的任何位置，检测方便，即使检测的位置距电器很远，也不会影响性能，可以实现长距离检测（遥测）;

（5）电路联接简单，可用不超过两根（有共同接地点的场合只需一根）导线联接，可联接很长距离，因此可以实现对电器长距离的有线监示及故障报警;

（6）可以用无线方式传输指示信号及故障报警信号，实现对电器的长距离无线监示及故障报警;

（7）传感元件具有很强的抗冲击电压、过电流及冲击电流的能力，除强磁场外，有很强的抗其它各种干扰信号的能力，可靠性高，工作寿命长;

（8）可以将传感元件与指示电路作成一个监示器整体，也可以分成各部分组装成形，既可以作成带监示器的插座、插板、电源板，也可以作为电器工作电路的一部分，置于控制室（中心）、监示台、操作室中，也可以作为电器（或设备或系统）的一个有机组成部分，提高电器（或设备或系统）的性能。

图1是本发明的电路框图;

图2是本发明的实施例1电原理图;

图3是本发明的实施例2电原理图;

图4是本发明的实施例3电原理图。

下面通过实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：参见图1、2。

一种电器为灯具（例如：交通指挥灯、探照灯、航标灯等）的电器工作状况指示及故障报警装置，电器工作电路由电源E、开关K、检流线圈J及灯具L₁顺次串联后接到“地”，检流线圈J与触点（下联接点a为常开，上联接点b为常闭）组成的电流继电器作成的传感元件（它可由触点电流＞1A的普通继电器去掉线圈，改用φ0.5的漆包线缠绕200～500圈组成的检流线圈J替代原有线圈后作成），常开触点J₁与常闭触点J₂的一端联接后联到检流线圈J与开关K的联接点上，J₁的另一端联接到发光二极管LD₁（发绿光）的阳极，J₂的另一端联接到发光二极管LD₂（发红光）的阳极，LD₂的阴极与LD₁的阴极联接点再串一限流电阻R（50KΩ1W）后接地，灯具L₂选择与L₁相同型号（例如均为100W）。其一端与J₂和LD₂的联接点相联。另一端与L₁联接后接地。

发光二极管LD₁指示灯具L₁工作与不工作两种工作状况，发光二极管LD₂指示灯具L₂的断路故障报警信号;灯具L₂作为灯具L₁的后备电器，当灯具L₁出现断路故障（例如：损坏、灯丝烧断）后替代L₁工作。

其工作过程是：当开关K分断时，发光二极管LD₁、LD₂及灯具L₁、L₂均不发光，当开关K闭合后，如果灯具L₁工作正常发光，流过检流线圈J的电流大于其动作电流值，常开触点J₁闭合，常闭触点J₂断开，发光二极管LD₁发绿光，表示L₁工作正常，发光二极管LD₂及灯具L₂因常闭触点J₂断开不发光。如果灯具L₁因断路或灯丝烧断，使检流线圈J中无电流或流过的电流小于其释放值（或刚开灯时此电流小于其动作值），则常开触点J₁断开，常闭触点J₂闭合，发光二极管LD₁因J₁断开不发光，表示L₁未工作，因K及J₂均闭合，发光二极管LD₂发红光，表示L₁出现断路故障，同时电灯L₂发光，替代L₁工作。

若在常闭触点J₂和发光二极管LD₂的联接点与地之间接一电铃（或用电铃替代灯具L₂），则此时电铃以声音信号进行断路报警。

如果电源E及灯具L₁、L₂的参数变化较大，改变R及传感元件的参数即可。

实施例2：参见图1、3。

一种用于指示电器L的不工作、工作及断路故障的电器工作状况指示装置，可以做成智能开关板、智能插接板、智能电源板等产品形式，主要用于监示大功率电器，防止因故意关电器而造成损坏及危险，或电未工作而浪费时间。其电路由电源E，闸刀开关K，与开关K的C端串联的检流线圈J，通过插接与电器L串联，然后接到开关K的d端，回到电源地，检流线圈J为φ0.5的漆包线缠绕在JAG-2Z带常开及常闭触点的舌簧管上（约20匝，动作电流约0.5A），舌簧管的动触点与开关K的C端联接、常闭触点J₂通过220V交流电铃Y接到开关K的d端，φ8红、绿双色共阴极发光二极管LD的红色（阳极）端接到常闭触点J₂、绿色（阳极）端接到常开触点J₁、其阴极通过电阻R（50K、1W）接到d端。

使用时，当开关K分断时，电器L无电不工作，发光二极管LD不发光，电铃Y无声响，表示此时为“未合闸、电源未通”的状态。合闸后，若电器L正常工作，其工作电流大于传感元件的动作电流值，动触点与常开触点J₁闭合，与常闭触点J₂断开，电源E通过开关K、常开触点J₁接通发光二极管LD的绿端而发出绿色光，因J₂断开，电铃Y不发出声响，表示此时一切正常，电器L工作。若电器L断路或接触不良，而不能（正常）工作，使合闸时其电流小于传感元件的动作电流值或在工作过程中，使其电流值小于传感元件的释放值，使舌簧管的动触点与J₁断开、与J₂闭合，电源E通过K、动触点、J₂接通电铃Y，发光二极管LD的红端，使电铃Y发出声响，同时发光二极管LD发出红光，表示此时电器L因断路而未工作。这样就完成了对电器L工作状况指示及故障（断路）报警的功能。

此电路装置可用于家电（电炊具、电热器）等场合，也可用于工厂等地，若作成通用插接板，或取消图3中的电铃y，或在电铃y与常闭触点J₂与发光二极管LD的联接点之间串一开关（如：小型板键开关、按钮开关等），此外，发光二极管LD可用氖泡（限流电阻R1.6M）代替，开关K也可用其他开关（如扳键开关、按钮开关等）代替。

实施例3：参见图4。

一种超电告警器，用于如机关、团体、学生宿舍等由于安全及节电需要而限定用电功率的场合，可对用户使用电器的功率超过限制的功率时进行报警，以及在一定程度上防止窃电行为发生。其电路由电源E（220V～）火线端5，串联检流线圈J后联到用户入户火线3端，6端为电源零线，4端为入户零线。检流线圈J缠绕在舌簧管上，舌簧管带一个常开触点j，其动触头与零线相联，常开触点j与试验按钮A一端联接，试验按钮A的另一端接零线。220V～电铃y一端与常开触点j相联，另一端联火线上。氖泡X₁的一端与火线相联、另一端经一限流电阻R₁（1.6M）接到常开触点j上，在外壳上安有一导体金属片（触片7），经过限流电阻R₂（1.6M）接到氖泡X₁与电阻R₁的联接点上。

工作时，超电告警器串接在用户进线上，可置于用户室内、室外、楼道、值班室、配电室（盘、箱）内，如果用户使用照明等小功率电器，使入户电流小于传感元件的动作电流，常开触点j断开，电铃y不发声，氖泡X₁不亮;如果偷烧电炉等大功率电器，使入户电流大于传感元件的动作电流，常开触点j闭合，电铃y及氖泡X₁经j与零线接通使电铃y铃声大作，氖泡X₁发亮指示出用户的位置所在（特别是在宿舍等有较多用户的情况下）。

试验按钮A随时帮助检查人员或值班人员检查电铃y是否能发声（防止因断短或接触不良而失去监示作用）。

检查人员手摸触片7时，氖泡X₁应发出光亮，防止用户利用零线窃电行为（即将火5、零6改为火6、零5然后另接地线窃电），逃避超电告警器的监示。

Claims

1、一种电器工作状况指示及故障报警装置，包括电源E、开关K、电器L，其特征是还包括检流线圈J，常开触点J₁或/和常闭触点J₂、指示电路1或/和指示电路2；开关K与电器L及检流线圈J串联后联接到电源E的两端，指示电路1与常开触点J₁串联后联接到电源E的两端，指示电路2与常闭触点J₂及开关K串联后联接到电源E的两端。

2、按权利要求1所述的电器工作状况指示及故障报警装置，其特征是所述常开触点J₁或/和常闭触点J₂可以是舌簧管。

3、按权利要求1或2所述的电器工作状况指示及故障报警装置，其特征是所述指示电路1或/和指示电路2可以是由发光元件或灯具构成的光信号指示电路，或者由振荡器、蜂呜器、语音（言）电路组成的语音（声）信号指示电路，或者由无线电发射器和接收器组成的、能实现远距离无线监示的指示电路，或者由能将开关逻辑状态反映给计算机的逻辑电路组成的指示电路，也可以是以上指示电路的组合。

4、按权利要求1或2所述的电器工作状况指示及故障报警装置，其特征是所述检流线圈J可以有骨架、铁芯或/和导磁套。

5、按权利要求2所述的电器工作状况指示及故障报警装置，其特征是所述检流线圈J可以直接缠绕在舌簧管外，还可以用树脂、强力胶、钢化玻璃脂等材料通过粘接、浇铸、压铸等工艺将缠绕在舌簧管上的线圈与舌簧管加工成一个整体。

6、按权利要求5所述的电器工作状况指示及故障报警装置，其特征是所述检流线圈J与舌簧管之间可以有骨架。

7、按权利要求1或2所述的电器工作状况指示及故障报警装置，其特征是还可以包括一个与所述电器具有相同功能的备用电器，该备用电器的一端接常闭触点J₂和指示电路2、另一端接电源E一端。

8、按权利要求3所述的电器工作状况指示及故障报警装置，其特征是所述检流线圈J可以直接缠绕在舌簧管外，还可以用树脂、强力胶、钢化玻璃脂等材料通过粘接、浇铸、压铸等工艺将缠绕在舌簧管上的线圈与舌簧管加工成一个整体。

9、按权利要求8所述的电器工作状况指示及故障报警装置，其特征是所述检流线圈J与舌簧管之间可以有骨架。