CN1988283B - 一种基于电量测量的控制开关的电源插座 - Google Patents

Abstract

一种基于电量测量的控制开关的电源插座，主控插座组一个触点连接第一条电源引线，另一触点与电流检测器初级电感的一端连接；电流检测器初级电感的另一端连接第二条电源引线，构成回路；回路负载是插座中的计算机主机，和串联电流检测器的初级电感；整流二极管将电流检测器次级感应到的交变电流流量信号转换成直流电压；电解电容将经整流的脉动直流电压，滤波变成直流电压；第一、二受控插座组的两个触点之间并联压敏电阻，第一、二受控插座组的一个触点与第一条电源引线的连线中串联负温度系数电阻；压敏电阻与第一条电源引线之间串联有电子继电器；第二受控插座的支路中串联负温度系数电阻。本发明提供一种控制准确的电源插座。

Description

一种基于电量测量的控制开关的电源插座

技术领域

本发明涉及一种电源插座，特别是一种基于电量测量的控制开关的电源插座。

背景技术

目前，用于民用电源(例如220伏、380伏或110伏)设备接通、断开的控制开关的控制基础多采用手工等外界介入的控制方式人为控制，但是，对于二个以上有控制关系的设备来说，再采用外界介入的控制方式会极大导致控制设备的成本的增加和操作的不方便，利用设备之间的控制关系实现设备之间的闭环控制将有利于设备控制的成本降低和操作的方便。例如，计算机的使用过程中，计算机及外设就是具有主、被控制关系的设备。电视机及外设也具有主、被控制关系。通常，主控设备及外设通过电源连排插座连接电源。例如将计算机和外设插在同一个连排插座上，使用时，计算机主机、显示器等外设分别独立接通电源。开机时，必需分别打开主机电源开关、显示器电源开关和其它外设装置电源开关；停机时，必需分别关闭主机电源开关、显示器电源开关和其它外设装置电源开关。然而，经常的情况是，在计算机和外设的使用结束后，经常在关闭计算机主机后而忘记关闭外设，造成外设在不使用状态长时间通电，这样不但会浪费大量的电能，还容易造成外设装置的损坏或降低其使用寿命。因此，利用计算机和外设之间的主、被控制关系，当计算机通电工作时，接通外设的电源，反之，当计算机停止工作时，切断外设的电源，这样，就需要以对计算机用电量的测量为基础的控制开关的电源插座参与主、被控制。

然而，现有技术如图8所示通过电流检测器、整流滤波器、整形触发器和电子开关组成控制开关部分以实现主、被控操作。控制开关1包括：串联连接在设备电源支路中，获得设备消耗电量的电流检测器11，与所述电流检测器11的输出端连接的整流滤波器12，与所述整流滤波器12连接的整形触发器14，以及，与所述整形触发器14连接的电子开关13。这种电路装置由于整形触发器的存在，会由于整形触发器自身的原因导致判断不准确，触发点波动，以及在临界值附近存在误触发和触点颤抖现象，并且电路复杂、成本高。

发明内容

鉴于上述问题的客观存在，本发明要解决的技术问题，就在于提供一种成本低、控制精度高、性能稳定的基于电量测量的控制开关的电源插座；

本发明提供的具有主、被控关系的设备使用的电源插座，使得主被控设备通过插座自动获得主、被控制关系，在主设备开启或关闭后，被控设备自动开启或关闭。

本发明提供的基于电量测量的控制开关的电源插座，包括：

一个主控插座组，受控插座组；

串联连接在设备电源支路中，获得设备消耗电量的电流检测器，

与所述电流检测器的输出端连接的整流滤波器，以及，

与所述整流滤波器连接的电子开关，所述整流滤波器的输出连接电子开关的控制端，所述电子开关的开关触点串接在受控插座组的电源支路中。

所述设备电源支路中串联高频谐波抑制器和/或低频谐波抑制器，所述高频谐波抑制器为磁心电感，所述低频谐波抑制器为铁心电感。进一步增加包括与所述磁心电感和/或铁心电感构成LC滤波电路的滤波电容，达到更好的滤波效果。

所述高频谐波抑制器和/或低频谐波抑制器，串接在一条电源引线中和/或两条电源引线中。

所述设备电源支路为主控插座组支路，所述电子开关为电子继电器。

所述受控插座组的一个触点与一条电源引线的连线中串联防浪涌电流的电阻。

所述受控插座组的两个触点之间并联防浪涌电压的电阻。

由于本发明所述的控制开关采用了串联连接在设备电源支路中，获得设备消耗电量的电流检测器，与霍尔元件相比，较小体积的电量测量器也能够获得完成测量任务，而且，由于电流检测器直接串联连接在设备电源支路中，对电路中电流的敏感程度较高，因此可以获得较高的控制精度。

本发明提供的控制开关电源插座具有使插入其上的设备具有自主的主被控能力。主控插座组一路连接一条电源引线，另一路连接电流检测器初级电感，此电感另一端与另一条电源引线相连，构成了电流回路。此电感负载的阻抗是固定，主控设备的阻抗会随主控设备的工作状态的变化而改变。因此互感器上的感应电压也在随主控设备的工作状态的变化而变化。这就决定了电子继电器的吸合和释放。以计算机及外围设备为例：计算机为主控设备，计算机主机的工作状态一般功率消耗为80～180瓦。当计算机进入系统休眠后，这个功率将会减少到20瓦以下。当功率消耗低于20瓦时，电子继电器不足以保持吸合状态，自动释放关闭受控插座组的电源开关。当使用计算机正常使用时，功率消耗大于80瓦，符合启动继电器的励磁电压，电子继电器自动吸合打开受控插座组的电源开关，使受控设备很快进入工作状态。消耗功率在20瓦到80瓦这个范围时，电子开关会保持其原本开/合状态，因此，电子开关不会出现误触发和触点颤抖的问题。因此，在没有整形触发器时，本发明依然可以实现主被控设备通过所述插座自动获得主、被控制关系，在主设备使用或关闭后，电子开关可以自动打开和关闭以实现被控设备自动开启或关闭。本发明就是利用电子继电器的吸合和释放这个特性完成了受控插座电源开关功能。由于缺少整形触发器使得电路简单，解决了在临界点附近存在误触发和触点颤抖的问题，使控制系统的具有更高的稳定性和可靠性。

本发明提供的基于电量测量的控制开关的电源插座是一种特别适用于类似计算机和外设等具有主、被控关系的设备使用的电源插座。本发明是由电流检测器即交流互感器、电子开关即电子继电器和整流滤波电路即整流二极管、电容等器件组成。

由于在受控插座开关瞬间，显示器会产生较高的浪涌电压和浪涌电流，本发明在此电路中增加防浪涌电路，防止此现象损坏其他外设设备。由于音箱的电源和功放电路都有大量的电解电容，电解电容电源接通瞬间会吸入大量电量，这样就造成浪涌电流的出现，这个现象往往会损坏音箱的电源轻者也会烧坏保险管。为上述现象出现，本发明所述防浪涌电路是由两级防浪涌电路组成，第一级防浪涌电路是由防浪涌电流的电阻和防浪涌电压的电阻组成。所述防浪涌电流的电阻是串联在受控插座组的一个触点与一条电源引线的连线上；所述防浪涌电压的电阻是并联在受控插座组的两个触点之间。第二级防浪涌电路是防浪涌电流电路。所述第二级防浪涌电路是为第二受控插座组即音箱电源插座设计，在第二受控插座组即音箱电源插座支路中串联防浪涌电流电路。

为了在夏季多雷击地区能够正常使用计算机及其外围设备，本发明在此电路中增加防雷击电路，此防雷击电路是由三个抑制二极管组成。

本发明所述的基于电量测量的控制开关的电源插座，包括一条电缆线和插座电源开关及电源指示灯，其特征在于，所述插座电源开关设置在电缆线上。现实生活中，当人用完电器设备后，经常忘记关电源插座开关。这样不仅浪费了大量的电能，而且也减少了电器设备的使用寿命。现有的插座电源开关都是设置在电源插座内部，使得电源插座结构复杂，而且电源插座不方便移动。电源插座一般放置在桌下，使用者要想关闭电源开关一般有两种选择，一是拔掉电源插座的插头，二是必须弯腰才能关闭插座电源的开关，操作很不方便。当电源开关出现故障时必需拆开整个电源插座才能修理或者更换电源开关，操作复杂。本发明所述电源插座的电源开关和电源指示灯设置在电缆线上，可以放置在便于使用者操作的地方。比如计算机使用者就可以把所述电源开关放置在电脑桌上，当使用者关闭计算机后，可以很方便的随手关闭此插座电源开关。所述电源插座处于关闭状态时，电源指示灯灭，当所述电源电源处于打开状态时，电源指示灯亮。指示灯显示电源开关状态，便于用户对所述电源插座的当前使用状态进行判断。当电源开关出现故障时，只需对电缆线上的开关进行修理或更换，操作简单，避免打开整个电源插座的麻烦。

本发明在所述设备电源支路中串联高频谐波抑制器和/或低频谐波抑制器，所述高频谐波抑制器为磁心电感，所述低频谐波抑制器为铁心电感。由于所述磁心电感和/或铁心电感的存在消除谐波，减少电路中用电的无功功率，节约电能。

本发明有益效果是本发明电路电子元件少，易坏损的元件少，去除了现有技术中的整形触发器，避免了触发判断不准确和误触发和触点颤抖现象；由于本发明电路中增加了磁心电感和/或铁心电感，消除谐波，减少电路中用电的无功功率，节约电能。本发明所述插座电源开关和电源指示灯设置在电缆线上，方便用户开关电源和判断所述电源插座的使用状态。当电源开关出现故障时，只需对电缆线上的开关进行修理或更换，操作简单，避免打开整个电源插座的麻烦。

附图说明

图1为本发明所述控制开关的实施例框图；

图2为本发明所述控制开关的电源插座一种实施例的框图；

图3为本发明所述控制开关的电源插座另一种实施例框图；

图4为本发明所述采用电流检测器检测电量电路图；

图5为图2所述实施例采用图4所述的电流检测器的一种控制开关插座电路图；

图6为图2所述实施例采用图4所述的电流检测器的另一种控制开关插座电路图；

图7为图3所述实施例采用图4所述的电流检测器的一种控制开关插座电路图；

图8为现有技术中一种控制开关插座的结构框图；

图9为本发明所述电源插座的结构示意图；

图10为本发明图2所述实施例采用图4所述的电流检测器的第三种控制开关插座电路图；

图11为本发明图3所述实施例采用图4所述的电流检测器的第二种控制开关插座电路图。

具体实施方式

由于现有的基于电量测量的控制开关的电源插座中包含整形触发器，事实上，主控设备在工作与非工作两种状态时的功率消耗具有一定的差值，这种功率的变化差值通过电流检测器和整流滤波器后的输出信号作为整形触发器的控制源。由于整形触发器具有触发临界值，例如当其输入信号大于一定值时，才会产生整形后的输出信号，反之则不会产生整形后的输出信号，第一种情况，当主控设备工作但功率消耗比较小时，所述功率的变化差很小，经整流滤波器后的输出信号不足以触发整形触发器工作，因此不能打开电子开关，所以插在所述受控插座上的受控设备没有电流通过，即主控设备需要受控设备打开但受控设备没有打开；第二种情况，当主控设备减少功率消耗，并未停止工作时如主控设备待机状态，经整流滤波器后的输出信号大于整形触发器的触发临界值，不能关闭电子开关，导致插在所述受控插座上的受控设备仍处于通电状态，即主控设备需要受控设备关闭但受控设备没有关闭。因此由于整形触发器的存在导致判断不准确，触发点波动，以及在临界值附近存在误触发和触点颤抖现象，在本发明去掉了整形触发器，使得经整流滤波器后的输出信号直接控制电子开关，由于电子开关的触发存在一个范围，避免了触发判断不准确和误触发和触点颤抖现象。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

首先参考图2。本发明所述的基于电量测量的控制开关1，即图2中虚线框起来的部分，包括三个主要的部分，一是用于测量起主要控制作用的设备是否工作的电流检测器，所述电流检测器要获得设备消耗的电量，以判断其是否正常工作，需要串联连接在设备电源支路中，即连接该设备的两条电源接线A、B中一条(图2中电源引线B)通过控制开关1中的电流检测器的一端a1、另一端a3、与主控插座组2的插套串联，进而连接该设备的一个电源端。所述电流检测器的信号输出端a2连接的整流滤波器，所述整形滤波器输出端连接电子开关的开关触点，受控插座组串联所述电子开关的开关触点，从而使所述电子控制开关受控插座组的电源。

图1所述实施例描述了电流检测器检测电量的方案。该例中，所述基于电量测量的控制开关1包括从设备电源支路中获得设备消耗电量的电流检测器11；以及与所述电流检测器11的输出端连接的整流滤波器12。图1所述此控制开关的基本原理是：通过电流检测器11来感应出主控设备例如计算机的交流用电量，这个交流用电电量通过整流滤波器12的整流滤波输出一个直流电压，当这个直流电压足够的高，符合启动继电器的励磁电压(或称：吸合电压)，就会顺利打开电子开关13即受控插座的电源开关。电流检测器11是一个交流互感器。电子开关13，是用电子继电器来作为这个单元电路。此系统利用电子继电器的吸合和释放这个特性完成了这个电源开关功能，并且利用继电器的吸合和释放的特点来避掉互感器的电流感应特性的特点。

图3所述实施例为本发明另一种实施例，包括基于电量测量的控制开关1、主控插座组2、第一受控插座组3a、第二受控插座组3b、防浪涌电路4、防浪涌电流电路5、防雷击电路6组成。串联在主控设备电源支路中，获得设备消耗电量的电流检测器，与所述电流检测器的输出端连接的整流滤波器，以及，与所述整流滤波器连接的电子开关，所述电子开关的开关触点串接在受控插座组的电源支路中。所述受控插座组的一个触点与一条电源引线的连线中串联有防浪涌电流的电路。所述受控插座组的受控插座两个触点之间并联有防浪涌电路。防浪涌电路4和防浪涌电流电路5是为了防止受控插座开关瞬间，显示器产生的较高的浪涌电压和浪涌电流破坏其他受控设备。第二受控插座组为音箱电源插座，音箱的电源和功放电路都有大量的电解电容，电解电容电源接通瞬间会吸入大量电量，这样就造成浪涌电流的出现，为防止此浪涌电流的出现，在第二受控插座组即音箱电源插座中串联防浪涌电流电路。防雷击电路6为了方便多雷地区安全使用计算机及外围设备。

图4为图1所述实施例采用的电流检测器检测电量电路图，图中包括主控插座组P1、电流检测器L1、整流二极管D1-D4、电解电容C1、电子开关K2等器件组成。其中，电流检测器L1是一种交流互感器，在进行电量测量时，电流检测器L1的初级得到流过主控设备的交变电流流量，该交变电流流量被次级感应到。整流二极管D1-D4是整流滤波电路将次级感应到的交变电流流量信号转换成直流电压，电解电容C1是将经过整流的脉动直流电压，通过电容滤波变成直流电压。电子开关K2为电子继电器，利用电子继电器的吸合和释放这个特性完成了控制受控插座电源开关功能。

图5为图2所述实施例采用图4所述的电流检测器的一种控制开关插座电路图。图中包括主控插座组P1，第一受控插座P2、P3、P5、P6，第二受控插座组P4，电流检测器L1，整流二极管D1-D4，电解电容C1，负温度系数电阻R1，压敏电阻R2，负温度系数电阻R3组成。电流检测器L1是一种交流互感器。主控插座组P1一个触点连接一条电源引线，另一触点与电流检测器L1初级电感的一端连接，电流检测器L1初级电感的另外一端连接另一条电源引线，构成电流回路，此回路的负载一是插座中的计算机主机，二是串联在这个回路中电流检测器L1的初级电感。此初级电感负载的阻抗是固定，计算机主机阻抗会随计算机工作状态的变化而改变，使得电流检测器上的感应电压也随计算机主机工作状态的变化而变化，这种变化决定电子继电器的吸合和释放。整流二极管D1-D4是整流滤波电路将次级感应到的交变电流流量信号转换成直流电压。电解电容C1是将经过整流的脉动直流电压，通过电容滤波变成直流电压。所述受控插座组的两个触点之间并联压敏电阻R2，所述受控插座组的一个触点与一条电源引线的连线中串联负温度系数电阻R1。所述受控插座P4所在支路中串联负温度系数电阻R3。所述负温度系数电阻R1和R2组成第一级防浪涌电路，负温度系数电阻R3组成第二级防浪涌电路。两级防浪涌电路防止产生对受控插座电源上的外围设备的高电压冲击和电流冲击。第二级防浪涌电路专为第二受控插座组P4设计，第二受控插座组P4为音箱电源插座，音箱的电源和功放电路都有大量的电解电容，电解电容电源接通瞬间会吸入大量电量，这样就造成浪涌电流的出现，为防止此浪涌电流的出现。防浪涌电路的工作原理：R1、R3均为负温度系数热敏电阻，在通常情况下阻值较高，但在有电流通过后会逐渐减少阻值，最终显示出极低的阻值，不会对系统供电造成任何障碍和额外损失。在系统启动瞬间，由于R1、R3电阻阻值的作用会对大电流冲击产生抑制作用。与电器负载相并联的压敏电阻R2，压敏电阻的阻抗与电器负载的总阻抗构成分压器，压敏电阻的限制电压由下式决定：

Vc＝Vs*Zv/(Zs+Zv)

Vc：限制电压；Vs：浪涌电压；Zv：压敏电阻的阻抗；Zs：电路总阻抗

Zv在瞬间流过很大电流时，瞬间过电压大部分会降到Zv上而用电器被保护在保护器得到的耐压以下，因此起到保护作用。

图6为图2所述实施例采用图4所述的电流检测器的另一种控制开关插座电路图；图中K1为本发明所述电源插座的电源开关，所述电源开关K1设置在电缆线上，可以放置在便于使用者操作的地方。由于电缆线的存在可以将此插座电源开关放置在计算机桌子上，当用完计算机后可以很方便的随手关闭此插座电源开关。其余电路与图5相同。

图7为图3所述实施例采用图4所述的电流检测器的一种控制开关插座电路图，与图6相比增加了防雷击电路，此防雷击电路是由三个抑制二极管Y1、Y2、Y3组成，由于增加了此电路更加方便夏季雷多地区正常、安全使用计算机及其外围设备。

图9为本发明所述电源插座的结构示意图。A为插头，B为电缆线，C为电源插座，D6为电源指示灯，K1为电源插座开关。插头A连接墙上或其他交流电源插座上，所述电源插座开关K1和电源指示灯D6设置在电缆线B上。现有的电源插座的电源开关都是设置在电源插座内部，不方便用户使用。本发明所述电源插座C的电源插座开关K1和电源指示灯D6设置在电缆线B上，可以放置在便于使用者操作的地方，通过电源指示灯的显示可以判断电源插座的使用状态，方便用户使用。

图10为图2所述实施例采用图4所述的电流检测器的第一种控制开关插座电路图。图中包括由P1a、P1b组成主控插座组，P2-P6组成的受控插座组(其中P2、P3、P5、P6为第一插座组，P4为第二插座组)，电流检测器L1，整流二极管D1-D4，电解电容C1，电容C2，负温度系数电阻R1，压敏电阻R2，负温度系数电阻R3组成。所述受控插座组的一个触点与电子开关两端并联电容C2。电容C2是为电子继电器的触点提供消弧的电容，电子继电器的触点在关开的转换瞬间，将会产生电弧，这个电弧会损坏电子继电器的触点，使继电器的寿命降低。电容C2能够保护继电器的触点，提高继电器的使用寿命。其余电路与图5一致。由于主控设备有可能存在多个，因此本发明设计的主控插座组可以由一个或多个主控插座组成，图10显示的主控插座组由2个主控插座组成的情况，当然也可以为多个主控插座组成主控插座组在此不再累述。受控插座也可以为多个，图10中显示的受控插座组为5个受控插座组成，当然也可以为多个主控插座组成主控插座组在此不再赘述。

图11为本发明图3所述实施例采用图4所述的电流检测器的第二种控制开关插座电路图，与图7相比，增加了铁心电感L2a、L2b和磁心电感L3a、L3b，并且在电缆线上增加了电源指示灯D6。电源指示灯D6为发光二极管，显示电源插座开关状态，电源插座开关K1处于打开的状态时电源指示灯D6亮，电源插座开关K1处于关闭的状态时电源指示灯D6灭。当开启电源插座开关K1时，市电交流电流一路经电源线向插座的总电源线供电，另一路市电交流电流经整流二极管D5和限流电阻R5与继电器JZ1，再经继电器JP1和发光二极管构成回路，发光二极管就会发光，显示电源插座的电源开关状态为打开。反之，电源插座的电源开关关闭，发光二极管也没有电流通过，就不会发光，因而得知电源插座没有打开。在所述一条电源引线中串联高频谐波抑制器或低频谐波抑制器，所述高频谐波抑制器为磁心电感，所述低频谐波抑制器为铁心电感，所述高频谐波抑制器或低频谐波抑制器能够消除谐波、补偿无功功率。进一步在所述一条电源引线中串联高频谐波抑制器和低频谐波抑制器，所述高频谐波抑制器为磁心电感，所述低频谐波抑制器为铁心电感，这样可以消除谐波、补偿无功功率。进一步在所述两条电源引线中串联高频谐波抑制器或低频谐波抑制器，所述高频谐波抑制器为磁心电感，所述低频谐波抑制器为铁心电感，这样也可以消除谐波、补偿无功功率。更进一步在所述两条电源引线中串联高频谐波抑制器和低频谐波抑制器，所述高频谐波抑制器为磁心电感，所述低频谐波抑制器为铁心电感，这样可以更好的消除谐波、补偿无功功率。所述高频谐波抑制器和/或低频谐波抑制器电路中进一步增加电容组成LC滤波电路，达到更好的消除谐波效果和补偿无功功率的作用。图11显示的是在设备电源支路中增加两个高频谐波抑制器和两个低频谐波抑制器，所述高频谐波抑制器为磁心电感，所述低频谐波抑制器为铁心电感。所述铁心电感L2a和L2b分别与一条电源引线相连，所述铁心电感L2a和L2b之间串联电容C3，组成LC滤波电路，可以达到更好的滤波效果，减少无功功率消耗。所述磁心电感L3a和L3b分别与一条电源引线相连，所述磁心电感L3a和L3b之间串联电容C4，组成LC滤波电路，可以达到更好的滤波效果，减少无功功率消耗。电路中进一步还增加了保险丝F，所述保险丝F的电流值设定在插座能够流过的最大极限电流，当电源插座上的负载出现任何事故时，会有极限电流通过，这个瞬间会烧断所述保险丝F，强行切断电源，所述保险丝F起到了保护设备的目的。

Claims (1)

1.一种基于电量测量的控制开关的电源插座，其特征在于包括：一个主控插座组P1，第一受控插座组P2、P3、P5、P6，第二受控插座组P4；电流检测器L1，整流二极管D1-D4，电解电容C1，负温度系数电阻R1，压敏电阻R2，负温度系数电阻R3；

主控插座组P1一个触点连接第一条电源引线，另一触点与电流检测器L1初级电感的一端连接；电流检测器L1初级电感的另外一端连接第二条电源引线，构成电流回路；所述回路的负载是插座中的计算机主机，和串联在所述回路中电流检测器L1的初级电感；

整流二极管D1-D4，将电流检测器L1次级感应到的交变电流流量信号转换成直流电压；

电解电容C1将经过整流二极管D1-D4整流的脉动直流电压，滤波变成直流电压；

所述第一受控插座组P2、P3、P5、P6和第二受控插座组P4的两个触点之间并联压敏电阻R2，所述第一受控插座组P2、P3、P5、P6和第二受控插座组P4的一个触点与第一条电源引线的连线中串联负温度系数电阻R1；压敏电阻R2与第一条电源引线之间串联有电子继电器K2；

所述第二受控插座P4所在支路中串联负温度系数电阻R3；

所述负温度系数电阻R1和压敏电阻R2组成第一级防浪涌电路；

负温度系数电阻R3组成第二级防浪涌电路。

Images