CN206712453U - 一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置 - Google Patents
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Abstract
一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置，包括继电器和与继电器连接的自动防护单元，继电器的输入端连接市电进户线，自动防护单元的输出端连接电能表，所述继电器的输入端连接电压监测模块，所述继电器的控制端与MCU微控单元连接，所述继电器的输出端与自动防护单元连接，所述继电器与自动防护单元之间设置电流检测模块；所述电压检测模块通过电源管理模块与电池连接，所述电源管理模块与MCU微控单元连接；所述MCU微控制单元连接温度检测模块，所述温度检测模块连接多个温度传感器，所述多个温度传感器固定于自动防护单元上；本实用新型具有温度检测模块，能够在效防止浪涌对家用电器造成损坏，预防火灾，具有良好的市场应用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及家用电器雷电防护领域，尤其涉及一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置。
背景技术
雷电作为自然界中最严重的一种自然灾害，全球每年因雷电灾害而造成的财产损失、人员伤亡现象不计其数，并随着电子产品及微电子集成化设备在家庭环境中大量使用，因雷电导致过电压或雷击电磁脉冲所造成家用电子电器系统和设备损坏的现象也越来越多。在日常家居生活中，往往因雷电而导致正在工作的家用电器损坏或击穿老化，甚至因缺乏火灾防护措施而引起火灾，因此，为实现家用电子电器系统雷电浪涌的防护，实用新型一种用于家用电器雷电保护，具有火灾防护功能及雷电等级自动识别，报警次数，电流，电压，过压，过流等状态LCD动态显示，系统运行状态LED状态指示，雷电浪涌自动智能防护等多种功能于一体的，避免在雷雨天气家用电器未拔掉插头或正在工作状态下发生损坏，甚至引发火灾的一种浪涌自动控制保护装置具有十分重要的意义。随着相关设备对防雷要求的日益严格，安装带有温度保护功能及浪涌自动保护(Surge ProtectionDevice,SPD）功能的，抑制线路上的浪涌和瞬时过电压、泄放线路上的过电流成为现代防雷技术的重要方法之一。
现有技术存在缺陷，需要改进。
实用新型内容
为了解决现在技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置。
本实用新型提供的技术文案，一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置，包括继电器和与继电器连接的自动防护单元，继电器的输入端连接市电进户线，自动防护单元的输出端连接电能表，所述继电器的输入端连接电压监测模块，所述继电器的控制端与MCU微控单元连接，所述继电器的输出端与自动防护单元连接，所述继电器与自动防护单元之间设置电流检测模块，所述电压检测模块和电流检测模块均与MCU微控单元连接；所述电压检测模块通过电源管理模块与电池连接，所述电源管理模块与MCU微控单元连接；所述MCU微控制单元连接温度检测模块，所述温度检测模块连接多个温度传感器，所述多个温度传感器固定于自动防护单元上；所述MCU微控单元还连接按键模块及显示单元，所述显示单元包括液晶显示模块和LED状态指示灯；所述自动防护单元包括相线间放电模块、相线放电模块和自恢复保险丝，所述相线间放电模块并联于相线N与相线L之间，所述相线放电模块包括两个相线放电子模块，两个相线放电子模块分别将相线N与相线L接地，所述自恢复保险丝串联于相线L和相线N上。
优选地，所述自动防护单元上固定四个温度传感器，分别为第一、二、三、四温度传感器，所述第一、二、三温度传感器分别紧贴于相线间放电模块和两个相线放电子模块，所述第四温度传感器贴覆于PCB电路板上。
优选地，所述电压监测模块与继电器输入端之间连接分压模块和变压器，所述分压模块包括电容C1、电容C2和电阻R1，电容C1、C2串联，电容C1的另一端连接于相线N,电容C2的另一端连接相线L，所述电阻R1并联于电容C1或电容C2两端，所述变压器的一次侧连接于电阻R1两端，变压器的二次侧连接所述电压监测模块。
优选地，所述相线间放电模块由气体放电管G1和压敏电阻RV1串联构成，所述两个相线放电子模块包括第一相线放电子模块和第二相线放电子模块，所述第一相线放电子模块由压敏电阻RV2和气体放电管G2串联构成，所述压敏电阻RV2一端与相线N连接，另一端与气体放电管G2的一端连接，气体放电管G2的另一端接地；所述第二相线放电模块由压敏电阻RV3和气体放电管G3串联构成，所述压敏电阻RV3一端与相线L连接，另一端与气体放电管G3的一端连接，气体放电管G3的另一端接地。
优选地，所述第一、二、三温度传感器分别贴覆于压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3上。
优选地，所述按键模块固定于液晶显示模块的边缘，所述LED状态指示灯固定于液晶显示模块的一角。
优选地，所述电流检测模块通过电流互感器与继电器输出端连接。
优选地，所述MCU微控制单元为STM32F103微控制器。
优选地，所述变压器为可调式变压器。
相对于现有技术的有益效果，本实用新型提供的一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置，具有雷电等级自动识别，报警次数，电流，电压，过压，过流等状态LCD动态显示，系统运行状态LED状态指示，雷电浪涌自动智能防护等多种功能于一体，避免在雷雨天气家用电器未拔掉插头或正在工作状态下发生损坏；设置自动防护单元，一方面能够抑制线路上的浪涌瞬时过电压、泄放线路上的过电流，另一方面可以在家用电器在过载，过电流时自动熔断保护，排除故障后自动恢复保护；同时，设置温度检测模块，避免浪涌级别过高，瞬时电流过大导致压敏电阻过热或PCB电路板故障，温度过高而导致燃烧现象发生；本实用新型结构简单，智能化程度高，能够在效防止浪涌对家用电器造成损坏，具有良好的市场应用价值。
附图说明
图1为本实用新型连接示意图；
图2为本实用新型分压模块与变压器连接电路示意图；
图3为本实用新型自动防护模块电路示意图；
图4为本实用新型温度检测模块与周边器件连接示意图。
具体实施方式
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。
下面结合附图对本实用新型作详细说明。
如图1、图2、图3和图4所示，一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置，包括继电器和与继电器连接的自动防护单元，继电器的输入端连接市电进户线，自动防护单元的输出端连接电能表，所述继电器的输入端连接电压监测模块，所述继电器的控制端与MCU微控单元连接，所述继电器的输出端与自动防护单元连接，所述继电器与自动防护单元之间设置电流检测模块，所述电压检测模块和电流检测模块均与MCU微控单元连接；所述电压检测模块通过电源管理模块与电池连接，所述电源管理模块与MCU微控单元连接；所述MCU微控制单元连接温度检测模块，所述温度检测模块连接多个温度传感器，所述多个温度传感器固定于自动防护单元上；所述MCU微控单元还连接按键模块及显示单元，所述显示单元包括液晶显示模块和LED状态指示灯；所述自动防护单元包括相线间放电模块、相线放电模块和自恢复保险丝，所述相线间放电模块并联于相线N与相线L之间，所述相线放电模块包括两个相线放电子模块，两个相线放电子模块分别将相线N与相线L接地，所述自恢复保险丝串联于相线L和相线N上。
优选地，所述自动防护单元上固定四个温度传感器，分别为第一、二、三、四温度传感器，所述第一、二、三温度传感器分别紧贴于相线间放电模块和两个相线放电子模块，所述第四温度传感器贴覆于PCB电路板上。
优选地，所述电压监测模块与继电器输入端之间连接分压模块和变压器，所述分压模块包括电容C1、电容C2和电阻R1，电容C1、C2串联，电容C1的另一端连接于相线N,电容C2的另一端连接相线L，所述电阻R1并联于电容C1或电容C2两端，所述变压器的一次侧连接于电阻R1两端，变压器的二次侧连接所述电压监测模块。
优选地，所述相线间放电模块由气体放电管G1和压敏电阻RV1串联构成，所述两个相线放电子模块包括第一相线放电子模块和第二相线放电子模块，所述第一相线放电子模块由压敏电阻RV2和气体放电管G2串联构成，所述压敏电阻RV2一端与相线N连接，另一端与气体放电管G2的一端连接，气体放电管G2的另一端接地；所述第二相线放电模块由压敏电阻RV3和气体放电管G3串联构成，所述压敏电阻RV3一端与相线L连接，另一端与气体放电管G3的一端连接，气体放电管G3的另一端接地。
优选地，所述第一、二、三温度传感器分别贴覆于压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3上。
优选地，所述按键模块固定于液晶显示模块的边缘，所述LED状态指示灯固定于液晶显示模块的一角。
优选地，所述电流检测模块通过电流互感器与继电器输出端连接。
优选地，所述MCU微控制单元为STM32F103微控制器。
优选地，所述变压器为可调式变压器。
安装时，将带火灾防护功能的浪涌智能防护装置安装于进户线与电能表之间，通过电容C1、电容C2两个电容对进户线上的220V交流输入电压进行分压，实现一次降压，电压检测模块通过检测电阻R1两端电压来获取输入电压值，由于雷电浪涌电压瞬间很高，因此通过变压器进行二次降压，又由于雷电浪涌电压高，电流大的特点，极易造成电子电路的损坏，因此通过变压器隔离的方法消除浪涌高电压对微控制系统产生的影响，通过改变变压器初级/副级线圈的扎数比来调整电压检测模块检测浪涌电压的灵敏度，在没有浪涌电压的情况下，本实用新型通过上述两次降压获得电网电压值，即电压检测模块监测到的低电压经过计算分压比例及变压比例来获得外网高电压值。
优选地，为防止雷电浪涌电压对电压检测模块造成损坏，电压检测模块内设置防雷保护电路。在雷电浪涌没来之前，通过电压检测模块来监测进户线上的电压，电流检测模块通过电流互感器获得流经家用电器的总电流，当雷电浪涌到来之后，通过电压检测模块来监测进户线上的电压，并将电压值传输到MCU微控单元，根据MCU微控单元内事先存储的数据来划分雷电浪涌的等级，并记录雷电浪涌的持续时间及浪涌次数，当检测到浪涌级别高于设定的级别时，通过MCU微控单元控制继电器断开，使进户线上电能供给与家用电器断开，从而实现居民家用电器得到保护的目的，当经过一段时间后，MCU微控单元未感知到浪涌电压时，MCU微控单元会控制继电器重新闭合，将外网电压重新连接到家用电器当中供家用电器使用，与MCU微控单元相连的显示单元对浪涌等级，浪涌持续时间，浪涌次数，当前流经家用电器的总电流值，继电器断开次数进行动态显示，按键模块用于设置液晶显示模块的参数或进行翻页，通过LED状态指示灯显示继电器断开/关闭状态。
电源管理模块对电池进行充放电管理，在浪涌现象未发生时，本装置处于正常工作情况下，通过电源检测模块获得进户线上电压，并经过电源管理模块给电池充电，当浪涌现象发生后，通过电池给MCU微控单元及与MCU微控单元相连接的器件进行供电，直到MCU微控单元检测到进户线上的电压稳定后，通过电源管理模块给微控单元及与MCU微控单元相连接的器件进行供电，同时通过电源管理模块给电池进行充电。
MCU微控单元检测到雷电浪涌高于一定级别时， MCU微控单元控制继电器断开，使进户线上电能供给与家用电器断开，以达到保护家用电器的作用；当雷电级别较低，未达设定级别时，通过自动防护单元来输出稳定电压，当进户线上电压因雷电产生浪涌而瞬间升高时，相线间放电模块上并联于相线N与相线L之间的气体放电管G1的电阻瞬间减小而击穿放电，同时加在压敏电阻RV1两端的电压瞬间升高从而导致压敏电阻的电阻阻值瞬间减小，从而输出稳定的电压，同时相线放电模块的两个相线放电子模块，即压敏电阻RV2和气体放电管G2串联，压敏电阻RV3和气体放电管G3串联，来给相线N和相线L放电，从而输出稳定的电压。
同时，通过第一、二、三温度传感器与压敏电阻RV1、RV2、RV3、三个压敏电阻紧贴在一起的方式来感知各压敏电阻温度，以及通过第四温度传感器与PCB电路板紧贴的方式来感知PCB电路板的温度，当四个温度传感器检测到温度瞬间增加或者超过预设的温度值时，通过MCU微控制单元控制继电器切断外围电压的输入，从而防止压敏电阻 因过热燃烧，引起火灾，PCB电路板因过热而使PCB电路板损坏。
优选地，所述第四温度传感器设置多个管脚，多个管脚分别连接阵列于PCB电路板上的多个热敏电阻，所述热敏电阻与第四温度传感器的多个管脚通过印刷线路连接，所述第四温度传感器内设置单片机，单元机内的存储单元内存储求平均算法程序，所述单片机用于将收集到的各热敏电阻的数据进行求平均，并将求平均后的数据传输给温度检测模块，进而传送到MCU微控制单元内，如果PCB电路板的温度增加超过预设的温度值时，通过MCU微控制单元控制继电器切断外围电压的输入，对整个浪涌智能防护装置进行保护。
相线放电模块防护机制：正常工作时，气体放电管不导通，压敏电阻没有漏电流，可以大大延长使用寿命；受浪涌冲击时，气体放电管首先击穿，然后由压敏电阻限制浪涌电压，总的残压为两者之和；冲击过去后，由于压敏电阻限制了电流，气体放电管不能维持导通而熄弧，恢复为正常工作状态；当压敏电阻短路失效后，因气体放电管流过很大的工频电流也会很快失效，但它的失效模式是开路，因而也不易引起火灾。且不用区分零线和火线，用电器可任意插拔均可得到防护。
当家用电器在发生过电流时，自恢复保险丝进行保护，当家用电器总电流过大或产生短路故障时，通过自恢复保险丝自动切断输出，起过保护家用电器的作用，排除故障后自动恢复保护。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置，包括继电器和与继电器连接的自动防护单元，继电器的输入端连接市电进户线，自动防护单元的输出端连接电能表，其特征在于，所述继电器的输入端连接电压监测模块，所述继电器的控制端与MCU微控单元连接，所述继电器的输出端与自动防护单元连接，所述继电器与自动防护单元之间设置电流检测模块，所述电压检测模块和电流检测模块均与MCU微控单元连接；所述电压检测模块通过电源管理模块与电池连接，所述电源管理模块与MCU微控单元连接；所述MCU微控制单元连接温度检测模块，所述温度检测模块连接多个温度传感器，所述多个温度传感器固定于自动防护单元上；所述MCU微控单元还连接按键模块及显示单元，所述显示单元包括液晶显示模块和LED状态指示灯；所述自动防护单元包括相线间放电模块、相线放电模块和自恢复保险丝，所述相线间放电模块并联于相线N与相线L之间，所述相线放电模块包括两个相线放电子模块，两个相线放电子模块分别将相线N与相线L接地，所述自恢复保险丝串联于相线L和相线N上。
2.根据权利要求1所述一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置，其特征在于，所述自动防护单元上固定四个温度传感器，分别为第一、二、三、四温度传感器，所述第一、二、三温度传感器分别紧贴于相线间放电模块和两个相线放电子模块，所述第四温度传感器贴覆于PCB电路板上。
3.根据权利要求1所述一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置，其特征在于，所述电压监测模块与继电器输入端之间连接分压模块和变压器，所述分压模块包括电容C1、电容C2和电阻R1，电容C1、C2串联，电容C1的另一端连接于相线N,电容C2的另一端连接相线L，所述电阻R1并联于电容C1或电容C2两端，所述变压器的一次侧连接于电阻R1两端，变压器的二次侧连接所述电压监测模块。
4.根据权利要求2所述一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置，其特征在于，所述相线间放电模块由气体放电管G1和压敏电阻RV1串联构成，所述两个相线放电子模块包括第一相线放电子模块和第二相线放电子模块，所述第一相线放电子模块由压敏电阻RV2和气体放电管G2串联构成，所述压敏电阻RV2一端与相线N连接，另一端与气体放电管G2的一端连接，气体放电管G2的另一端接地；所述第二相线放电模块由压敏电阻RV3和气体放电管G3串联构成，所述压敏电阻RV3一端与相线L连接，另一端与气体放电管G3的一端连接，气体放电管G3的另一端接地。
5.根据权利要求4所述一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置，其特征在于，所述第一、二、三温度传感器分别贴覆于压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3上。
6.根据权利要求1所述一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置，其特征在于，所述按键模块固定于液晶显示模块的边缘，所述LED状态指示灯固定于液晶显示模块的一角。
7.根据权利要求1所述一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置，其特征在于，所述电流检测模块通过电流互感器与继电器输出端连接。
8.根据权利要求1所述一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置，其特征在于，所述MCU微控制单元为STM32F103微控制器。
9.根据权利要求3所述一种带火灾防护功能的浪涌智能防护装置，其特征在于，所述变压器为可调式变压器。
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20171205 |