CN202631997U - 一种基于无线的智慧家庭安全切断装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种基于无线的智慧家庭安全切断装置,该装置的输入端与外部控制系统相连,其输出端与受控设备相连,所述装置包括有处理器、检波器、动态驱动器和继电器组,处理器通过检波器连接至动态驱动器,动态驱动器与继电器组相连,继电器组与受控设备的电源输入端连接,控制受控设备的电源通断;所述动态驱动器和继电器组分别与处理器相连;处理器通过无线网络通信系统与外部控制系统相连;继电器组由两个继电器构成,各继电器均具有一个常开触点和一个常闭触点;继电器的线圈并联后与动态驱动器连接。该装置采用处理器回检电路、动态驱动电路、检波电路、继电电路实现安全切断技术,实现与智慧家庭系统的对接,通过实时监测家庭用电情况实现安全切断,避免家庭用电发生危险。

Description

一种基于无线的智慧家庭安全切断装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及民用电安全切断技术,尤其涉及一种基于无线的智慧家庭安全切断装置。
背景技术
[0002] 可靠性和安全性是智慧家庭电能管理的最基本同时也是最主要的要求,可靠性即系统能够长期无故障可靠地运行,而安全性则要求系统的任何部分在出现故障情况下导向安全侧,不会导致监测控制对象产生危险或重大损失。智慧家庭中包括智能断路器、智能插座、智能开关等各类支撑部件,这些部件的核心功能是能够切断民用220V供电,达到智能控制的目的。目前业界普遍使用的切断技术是:通过处理器驱动继电器、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或可控硅实现220V电源的打开和关闭。采用这类技术的缺陷是:驱动电路可能 发生故障,继电器触点容易粘牢,IGBT和可控硅容易击穿,从而无法有效切断电源。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种基于无线的智慧家庭安全切断装置。
[0004] 本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是,
[0005] 一种基于无线的智慧家庭安全切断装置,该装置的输入端与外部控制系统相连,其输出端与受控设备相连,所述装置包括有处理器、检波器、动态驱动器和继电器组,处理器通过检波器连接至动态驱动器,动态驱动器与继电器组相连,继电器组与受控设备的电源输入端连接,控制受控设备的电源通断;所述动态驱动器和继电器组分别与处理器相连;所述处理器通过无线网络通信系统与外部控制系统相连;所述继电器组由两个继电器构成,各继电器均具有一个常开触点和一个常闭触点,两个常开触点串联后与受控设备的电源连接,所述继电器的线圈并联后与动态驱动器连接;所述检波器包括有进行脉冲检波的谐振电路,该谐振电路由变压器和电容构成;动态驱动器采用动态脉冲进行充放电,驱动继电器线圈;在一个优选实施例中,所述无线网络通信系统为Zigbee无线网络通信系统。
[0006] 本实用新型的优点在于,该装置采用处理器回检、动态驱动电路、检波电路、继电电路实现安全切断技术,并且采用Zigbee作为传输通道,实现与智慧家庭系统的对接,实现安全切断,避免家庭用电发生危险。
附图说明
[0007] 图I是本实用新型提出的安全切断装置的结构示意图;
[0008] 图2是处理器的结构示意图;
[0009] 图3是检波器的结构示意图;
[0010] 图4是动态驱动器的结构示意图;
[0011] 图5是继电器组的结构示意图。具体实施方式
[0012] 为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合图示与具体实施例,进一步阐述本实用新型。
[0013] 如图I所示,安全切断装置由处理器、检波器、动态驱动器、继电器组构成。处理器通过Zigbee接收外部控制系统的控制命令,根据控制命令的不同选择是否驱动动态脉冲输出。该输出脉冲经由检波器检波,检测脉冲频率是否与预设的频率一致,然后检波器将检波通过的动态脉冲输出到动态驱动器。动态驱动器根据动态脉冲驱动充放电电路,形成稳定的输出电平,驱动并联的继电器组线圈,从而使得继电器组吸起。继电器组采用多组触点串联的方式防止单触点故障,从而安全可靠地控制受控设备的供电,继电器触点采用串联方式,控制外部设备的供电,继电器线圈采用并联方式,由驱动器同时驱动两个继电器线圈。 [0014] 处理器负责通过Zigbee无线接收外部控制系统发送的开关状态,并根据开关状态输出动态脉冲。当开关状态为开时,持续输出特定频率的动态脉冲;当开关状态为关时,停止输出动态脉冲。检波器对动态脉冲进行频率检测,当动态脉冲频率等于设定的检波频率时,检波器输出动态脉冲;否则,检波器不输出动态脉冲。动态驱动器根据输入的动态脉冲实现动态充放电,形成稳定的电压驱动并联的继电器组。继电器组有两个独立的继电器构成,当驱动器驱动电压大于继电器的吸起电压时,两个继电器同时吸起,否则,继电器落下。当两个继电器同时吸起时,220V电源给受控设备供电,当有任意一个继电器落下时,夕卜部设备供电被切断。
[0015] 本实用新型的关键技术方案在于,安全切断装置的任意部件故障时,都将导致继电器安全落下,受控设备的供电被切断,从而保证家庭用电的安全性。具体体现为:
[0016] 当Zigbee无线断开时,在超时时间达到后没有接收到外部开关状态命令,处理器停止驱动动态脉冲,从而导致动态驱动器输出低电平停止驱动继电器,安全切断设备供电;
[0017] 当处理器故障时,动态脉冲消失,从而导致动态驱动器输出低电平停止驱动继电器,安全切断设备供电;
[0018] 当输出的动态脉冲频率高于或低于检波器设定的频率时,检波器过滤动态脉冲,从而导致动态驱动器输出低电平停止驱动继电器,安全切断设备供电;
[0019] 当检波器故障时,任何动态脉冲都无法通过检波器,从而导致动态驱动器输出低电平停止驱动继电器,安全切断设备供电;
[0020] 当动态驱动器故障时,无法进行动态冲放电,从而无法产生高电平驱动继电器,安全切断设备供电;处理器实时检测动态驱动器输出结果,一旦检测到非预期的高电平,可主动停止驱动动态脉冲,从而实现安全切断设备供电。
[0021] 如图2,处理器由无线数据传输模块CC2591、CC2530和三组隔离部件构成。CC2530是实现Zigbee通信的核心处理器,运行TI公司的符合IEEE802. 15. 4标准的Z-Stack协议栈,能够与广泛应用于智慧家庭内部的Zigbee设备互通互联。CC2591是Zigbee信号前端,用于提高Zigbee发射功率和接收灵敏度。三个隔离部件实现了安全切断装置的前端和后端隔离,具备更好的抗干扰能力。处理器通过隔离部件I输出动态脉冲,通过隔离部件2回检动态驱动的输出结果,通过隔离部件3回检末端继电器的触点状态,实现实时检测安全切断装置各部件的健康状况,并根据健康状况控制动态脉冲输出,实现第一级的安全防护功能。
[0022] 如图3,检波器由变压器Tl、电容Cl、电阻Rl和R2、三极管Ql和Q2构成。从处理器部件输出的动态脉冲经过该检波器时,Tl和Cl产生特定频率的谐振,如果谐振频率与输入的频率一致,则检波器输出经过检波后的动态脉冲;如果输入的脉冲频率与谐振频率不一致,则不输出动态脉冲。该检波器具备故障-导向安全特征,任意电子元器件故障时,都将导致无法输出动态脉冲,实现第二级的安全防护。
[0023] 如图4,动态驱动器由两个电阻、两个三极管、两个电容和三个二极管组成。检波器输出的经过检波的动态脉冲输入动态驱动器。当脉冲为高电平时,脉冲信号经过R3和Q3,Q3导通,PWR电源通过Q3和Dl对C2进行充电;当脉冲为低电平时,脉冲信号经过R4和Q4,Q4导通,已经充电的C2通过Q4和D2放电,并对C3进行充电。动态脉冲持续不断地产生时,上述充放电过程周而复始,最终C3上充满电荷,从而可以驱动后端的继电器吸起。当继电器落下时,通过D3进行放电,防止继电器线圈在断电瞬间产生高压损坏器件。该动态驱动器具备故障-导向安全特征,任何电子元器件故障,都将导致充放电过程被破坏,从而无 法输出恒定的电压驱动后端继电器,实现了第三级安全防护。
[0024] 如图5,继电器组部分由两个继电器构成,该继电器至少包含一个常开触点和一个常闭触点。两个继电器的常开触点串联连接用于控制220V电源的开和关,硬件上构成二取二工作模式(任意一个触点故障都将切断输出,从而导向安全),以此安全地切断外部设备的供电;两个继电器的常闭节点分别由处理器模块采集,用于检测继电器的健康状态;两个继电器的线圈并联后由前端的动态驱动器驱动。该继电器组具备故障-导向安全特征,当一个继电器触点出现粘牢故障,另外一个继电器触点正常时,220V电源能够被安全切断,从而具备故障导向特征。并且,每个继电器故障都能被处理器检测,从而既实现了安全切断,又实现了故障报警,实现第四级安全防护。

Claims (5)

1. 一种基于无线的智慧家庭安全切断装置,该装置的输入端与外部控制系统相连,其输出端与受控设备相连,其特征在于, 所述装置包括有处理器、检波器、动态驱动器和继电器组,处理器通过检波器连接至动态驱动器,动态驱动器与继电器组相连,继电器组与受控设备的电源输入端连接,控制受控设备的电源通断;所述动态驱动器和继电器组分别与处理器相连。
2.根据权利要求I所述的一种基于无线的智慧家庭安全切断装置,其特征在于,所述处理器通过无线网络通信系统与外部控制系统相连。
3.根据权利要求I所述的一种基于无线的智慧家庭安全切断装置,其特征在于,所述继电器组由两个继电器构成,各继电器均具有一个常开触点和一个常闭触点,两个常开触点串联后与受控设备的电源连接,所述继电器的线圈并联后与动态驱动器连接。
4.根据权利要求I所述的一种基于无线的智慧家庭安全切断装置,其特征在于,所述检波器包括有进行脉冲检波的谐振电路,该谐振电路由变压器和电容构成。
5.根据权利要求2所述的一种基于无线的智慧家庭安全切断装置,其特征在于,所述无线网络通信系统为Zigbee无线网络通信系统。
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