CN207504276U - 一种多功能插线板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能插线板，包括过载保护模块、单片机、开关、漏电检测模块和报警装置，所述过载保护模块输出端连接单片机的输入端，所述开关输入端连接单片机输出端，所述漏电检测模块输出端连接单片机输入端，所述报警装置输入端连接单片机输出端。本实用新型中的多功能插线板有限防止电器用电过载、插线板漏电等危险状况的发生。

Description

一种多功能插线板

技术领域

本实用新型涉及插线板，尤其涉及一种多功能插线板。

背景技术

随着互联网技术的迅猛发展，居民经济生活水平的不断提高，家用电器、通讯工具的数量急剧增多，人们对插线板的依赖性越来越强，对插线板的功能需求也进一步提升。同时，据消防部门统计，近年来全国电气原因火灾事故达4万多起，平均每13分钟发生一起电气火灾，占所有火灾事故的30%以上，插座问题是引起电气火灾的主要原因；然而根据目前的技术，所有的插线板在使用过程中存在很大问题，给人们在生活用电时带来很多不便和安全隐患。目前传统插线板功能单一、结构设计简单、智能化程度低、插孔布局不合理、无保护功能和安全事故预防功能，极少的“智能插座”也只是具备定时开、关功能，无法对非正常状况进行检测与断电控制，并不具备真正的智能功能。基于这些原因及问题，本实用新型在保持传统插线板的基本功能前提下，设计了以单片机HOLTEK为核心，温度传感器、电流互感器为采集数据器，对插线板的工作状态进行监测，并做出相应的判断，让插线板的功能更智能的“多功能插线板”。这种插线板具有温度保险、过载保护、漏电检测、显示功能、半自动断电等智能功能，不但可以显示用电设备的使用状态，还能减少火灾事故的发生，对人们日常生活具有重大的意义。

实用新型内容

本实用新型为了避免插线板过载和漏电导致的危害，提供了一种多功能插线板。

本实用新型为了实现上述目的，所采取的技术方案为：1、一种多功能插线板，其特征在于：包括过载保护模块、单片机、开关、漏电检测模块和报警装置，所述过载保护模块输出端连接单片机的输入端，所述开关输入端连接单片机输出端，所述漏电检测模块输出端连接单片机输入端，所述报警装置输入端连接单片机输出端；

所述过载保护模块将检测到的插线板电流信号转换成电压信号并通过电压比较器与参考电压相比后将信号输送至单片机，单片机根据输入信号断开或连接开关；

所述漏电检测模块用于检测插线板是否漏电并将信号传输至所述单片机，所述单片机根据输入信号启动所述报警装置；

所述开关包括总开关和分开关，所述插线板包括若干电插头，每个电插头均设有相应的一个分开关，所述总开关控制所有电插头。

为了保证漏电检测模块能及时准确的将电流转换成电压传送给单片机，使单片机发出指令及时的断开电源，防止危险发生。所述漏电检测模块包括电流互感器、电阻转换电路和二极管，在插线板接入一个分电路，所述电流互感器用于检测所述分电路的电流，电流互感器次级端输出的感应电流信号经电阻转换电路及二极管限幅后输送至单片机，单片机采集到漏电信号后触发所述报警装置。

为了确保报警装置报警时保证正在工作或远处的人员察觉到，所述报警装置为声音报警装置。

为了保证过载保护能更好地防止插座在超负荷状态下运行造成插座损坏或供电线路电线发热老化留下火灾隐患。所述过载保护模块包括钳型表和电压比较器，所述钳型表检测插线板输入电流，并将输入电流转换成电压通过所述电压比较器与参考电压相比。

进一步的，还包括显示模块，所述显示模块包括分流器、电阻分压器、差放电路、A/D转换器和显示屏，被计量电能的电流通过分流器采样得到电压信号，所述电压信号经过电阻分压器取样后通过差放电路将信号放大，再经过 A/D 转换成与数字信号，输送至单片机，单片机将信息通过显示屏显示出来。显示模块即在插线板上安装一个12864液晶显示器，通过用电器所用功率前后总和，依次累加，通过单片机然后显示在液晶显示器上面，可供更加直观参考。

进一步的，所述显示屏为12864 液晶显示屏。lcd12864是带中文字库的128X64 是一种具有4 位/8 位并行、2 线或3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体 中文字库的点阵图形液晶显示模块，内置8192 个16*16 点汉字，和128 个16*8 点ASCII 字符 集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令。12864液晶显示屏显成本相对较低，适用于各类仪器，小型设备的显示领域。

进一步的，所述单片机为HOLTEK单片机。盛群 HT46 型单片机，其具备 4K 程序存储器及 192 Byte 通用数据存储器 , 让程序撰写者在进行较大或较复杂数据的处理应用时 , 有更大的应用空间。8 位高性能、低功耗、精简指令单片机让使用者更容易掌握。因此，采用 HT46R232 型单片机作为主控芯片。

本实用新型所产生的有益效果包括：1、该多功能插线板在智能保护用电器，显示用电器功率，检测用电器是否漏电，检测插线板表面是否带电，检测插线板是否过载，全自动化的监控和保护用电器上有着明显优势，不但可以显示和检测用电设备的使用状态，还能减少火灾事故的发生，对人们日常生活具有重大的意义；

2、该多功能插线板的原料都是可回收利用的，做到了绿色、环保、可循环的现代发展理念；

3、该多功能插线板操作简便，性能可靠，工作稳定，具有很强的实用性和广泛的适用性。

附图说明

图1 本实用新型中插线板电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的解释说明，但应当理解为本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1所示，本实用新型中的一种多功能插线板，包括过载保护模块、单片机、开关、漏电检测模块和报警装置，所述过载保护模块输出端连接单片机的输入端，所述开关输入端连接单片机输出端，所述漏电检测模块输出端连接单片机输入端，所述报警装置输入端连接单片机输出端。

过载保护

① 一个电路允许通过的最大电流为 10A，用电器正常工作的电压为 220V，也就是说一个用电器所承受的最大功率不能超过 2200W。

② 若使用的用电器功率过高就会导致插线板的总电流增大，利用钳形表测得电流。

③ 将及时准确的将电流转换成电压传送给单片机，使单片机发出指令及时的断开电源。

所述过载保护模块包括钳型表和电压比较器，钳型表检测插线板输入电流，并将输入电流转换成电压通过所述电压比较器与参考电压相比后将信号输送至单片机，单片机根据输入信号断开或保持连接开关。本实用新型利用钳形表的特性，将靠近但不接触的圈放在铜线即插线板内部电线边缘，检测输入电流，将检测到的输入电流转换成电压与参考电压相比，如果转换电压低于参考电压，则比较器输出高电平，传给单片机，单片机接受到高电平数据后，将执行仍旧连接开关的指令；检测到的转换电压与参考电压相比，如果转换电压高于参考电压，则比较器输出低电平，传给单片机，单片机接受到低电平数据后，将执行断开开关的指令。

利用焦耳定律可以判断和解决温度问题。焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。焦耳定律数学表达式：Q=I^2R*t（适用于所有电路）；对于纯电阻电路可推导出：Q=W=Pt;Q=UIt;Q=(U^2/R)t。通过过载保护模块传输给单片机的电压信号，利用焦耳定理公式可以计算得到产生多少热量，根据热量公式 Q=cm△t从而得出温度值。当插线板温度过高时候过载处理模块过载保护器由电流互感器采样信号，使每相负载电流转换成与其成比例的电压信号，将该信号及所有控制信号输入单片机，单片机对各种信号不断地采集、计算和存储，并与相应的条件进行比较，然后输出结果。

过载保护采用单片机技术，功能齐全、动作可靠、抗干扰能力强，适应恶劣的工作环境。可对电气系统、鼠笼电机、绕线电机的过电流、短路、缺相、相失衡、错相及启动过程( 避启动过电流 ) 等提供有效的保护。电气线路中允许连续通过而不至于使电线过热的电流量，称为安全载流量或安全电流。如导线流过的电流超过了安全载流量，就叫导线过载。一般导线最高允许工作温度为 65℃。过载时，温度超过该温度，会使绝缘迅速老化甚至于线路燃烧。过载保护能更好地防止插座在超负荷状态下运行造成插座损坏或供电线路电线发热老化留下火灾隐患。

漏电检测

所述漏电检测模块用于检测插线板是否漏电并将信号传输至所述单片机，所述单片机根据输入信号启动所述报警装置；所述漏电检测模块包括电流互感器、电阻转换电路和二极管，在插线板接入一个分电路，所述电流互感器用于检测所述分电路的电流，电流互感器次级端输出的感应电流信号经电阻转换电路及二极管限幅后输送至单片机，单片机采集到漏电信号后触发所述报警装置。所述报警装置为声音报警装置。

本实用新型中的漏电检测模块在插线板接入一个分电路，当插线板线路有漏电电流产生时，接入的电流互感器次级端输出的感应电流信号经电阻转换器及二极管限幅后作为单片机的电压输入信号。单片机实时采样漏电信号后，并通过单片机选择漏电规格及延时时间。然后通过单片机处理后发出声音警告指令，及时得知信号后就能采取相应的防护措施。

显示模块

所述显示模块包括分流器、电阻分压器、差放电路、A/D转换器和显示屏，被计量电能的电流通过分流器采样得到电压信号，所述电压信号经过电阻分压器取样后通过差放电路将信号放大，再经过 A/D 转换成与数字信号，输送至单片机，单片机将信息通过显示屏显示出来。

所述开关包括总开关和分开关，所述插线板包括若干电插头，每个电插头均设有相应的一个分开关，所述总开关控制所有电插头。

显示模块利用盛群单片机，将通过插线板消耗的功率叠加记录下来，最后用12864 晶体显示出来。在插线板上安装一个显示屏，为 12864 液晶显示屏，通过用电器所用功率前后总和，依次累加。通过单片机然后显示在 12864液晶显示器上面，可供更加直观参考。

被计量电能的电流通过分流器采样得到电压信号，再通过专用计量芯片内部的差放电路将电压信号放大，放大后的信号经过 A/D 转换器转换成与其成比例的数字信号，再经过数字相位校正和高通滤波去除信号中的直流分量然后进入数字乘法器的一个输入端。

被计量电能的电压信号经过电阻分压器取样，通过专用计量内部器对差放电路将信号放大，再经过 A/D 转换器转换成与其成比例的数字信号，进入数字乘法器的另一个输入端与电流通道的信号进行乘法运算，完成被计量电能的瞬时功率测量。

乘法器输出瞬时功率通过数字低通滤波器进行积分处理进入“数字 / 频率”转换器，经过分频电路输出的脉冲经过隔离后送入费率单元进行处理，记录总电量及各费率电量。

开关

插线板的每个电插头都有对应的按钮，即每个电插头都有一个分开关，当你想用其中一个电插头时，就打开那一个按钮，而其他不用的电插头的按钮可以断开，从而实现半自动断电。在你不想使用时，只要按下按钮，对应的电插头就会弹起，达到断电的目的，不会影响其它插头的功能，还有一个总开关，可以切断整个插板的电源。在插线板末端还有两个指示灯：一个是显示电量输入；一个是显示电量输出。可以很好的检测插板工作状态，保证你的使用安全，该插板的原料都是可回收利用的，做到绿色、环保、可循环的现代发展理念。

本实用新型总体电路以盛群(HOLTEK)单片机为核心，通过HOLTEK单片机控制系统连接各个功能并完成相应的功能：过载保护、漏电检测、显示功能、半自动断电功能。

上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多功能插线板，其特征在于：包括过载保护模块、单片机、开关、漏电检测模块和报警装置，所述过载保护模块输出端连接单片机的输入端，所述开关输入端连接单片机输出端，所述漏电检测模块输出端连接单片机输入端，所述报警装置输入端连接单片机输出端；

所述过载保护模块将检测到的插线板电流信号转换成电压信号并通过电压比较器与参考电压相比后将信号输送至单片机，单片机根据输入信号断开或连接开关；

所述漏电检测模块用于检测插线板是否漏电并将信号传输至所述单片机，所述单片机根据输入信号启动所述报警装置；

所述开关包括总开关和分开关，所述插线板包括若干电插头，每个电插头均设有相应的一个分开关，所述总开关控制所有电插头。

2.根据权利要求1所述的多功能插线板，其特征在于：所述漏电检测模块包括电流互感器、电阻转换电路和二极管，在插线板接入一个分电路，所述电流互感器用于检测所述分电路的电流，电流互感器次级端输出的感应电流信号经电阻转换电路及二极管限幅后输送至单片机，单片机采集到漏电信号后触发所述报警装置。

3.根据权利要求2所述的多功能插线板，其特征在于：所述报警装置为声音报警装置。

4.根据权利要求1所述的多功能插线板，其特征在于：所述过载保护模块包括钳型表和电压比较器，所述钳型表检测插线板输入电流，并将输入电流转换成电压通过所述电压比较器与参考电压相比。

5.根据权利要求1所述的多功能插线板，其特征在于：还包括显示模块，所述显示模块包括分流器、电阻分压器、差放电路、A/D转换器和显示屏，被计量电能的电流通过分流器采样得到电压信号，所述电压信号经过电阻分压器取样后通过差放电路将信号放大，再经过A/D 转换成与数字信号，输送至单片机，单片机将信息通过显示屏显示出来。

6.根据权利要求5所述的多功能插线板，其特征在于：所述显示屏为12864 液晶显示屏。

7.根据权利要求1所述的多功能插线板，其特征在于：所述单片机为HOLTEK单片机。

8.根据权利要求1所述的多功能插线板，其特征在于：插线板上安装有电量输入指示灯和电量输出指示灯。