CN207625282U - 一种家用漏电保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种家用漏电保护器，通过采样模块、单片机、功率调节模块、过载保护模块、报警模块和电源管理模块相互作用来实现本装置独立的漏电保护作用，本实用新型的电源管理模块针对不同模块的供电需求对采样模块、单片机、功率调节模块、过载保护模块和报警模块提供电力支持；本实用新型设置了功率调节模块，当应用与不同功率的家用电器使用时，用户可改变其功率，使本实用新型作为独立工作漏电保护器可以对不同功率的家用电器实现漏电保护、监测和预警功能，使用户用电的安全系数上升了数个档次，本实用新型的漏电保护器是一种过载保护和安全预警装置，具有体积小、造价低、安全性高、实用性强的优点，具有良好的市场应用前景。

Description

一种家用漏电保护器

技术领域

本实用新型涉及家用电气技术领域，具体涉及一种体积小巧、专业化程度高，可针对不同功率家用电器使用的一种家用漏电保护器。

背景技术

随着国家电网的普及，用户用电已成为一件很平常的事。但电对人来说不仅有各种显而易见的好处，也具有不可避免的安全隐患，于是，随着电的出现，漏电保护器也应运而生。

由于历史原因，我国的漏电保护器研制工作相对外国来说要起步晚一些，也导致了我国虽然漏电保护器种类繁多，但还时常有事故发生，这促使我们对现有的漏电保护器打上了一个大大的问号。尤其是近年来，随着家用电器市场的蓬勃发展，手机、电热水壶、电压力煲、电暖器、加湿器、电吹风、电磁炉等各种各样的新兴电器产品大量涌入了人们的日常生活中，这一过程中产生的用电隐患也越来越多。一些小家电产品本身没有可靠的漏电保护系统，更严重的甚至存在质量不过关的问题，再加上人们快节奏的生活方式对周边问题的忽视，很容易引起用电安全问题，严重时会威胁人们的生命。

发明内容

针对上述技术问题，本实用新型提供了一种家用漏电保护器，本实用新型的漏电保护器是一种过载保护和安全预警装置，具有体积小、造价低、安全性高、实用性强的优点，作为一种独立工作漏电保护器可以对不同功率的家用电器实现漏电保护、监测和预警功能，使用户用电的安全系数上升了数个档次。

为了实现上述技术目标，本发明采用以下技术方案：

一种家用漏电保护器，包括采样模块、单片机、功率调节模块、过载保护模块、报警模块和电源管理模块；

所述的电源管理模块包括双15V变压器、桥式整流电路、滤波电路、三端稳压器，双15V变压器的输入端与入户供电线路连接，双15V变压器输出端的两段15V交流电压经桥式整流电路转换为两段±15v直流电压，所述的两段±15v直流电压分别经滤波电路和三端稳压器转换为±12V直流电压和5V直流电压；

所述的采样模块与电源管理模块连接并经±12V直流电压供电，采样模块包括与供电线路连接的电流互感器，所述的电流互感器将工作的电流转换为低电流经采样电路送入单片机中；

所述的功率调节模块包括开关电位器，开关电位器的一个引出脚接地，另外一个引出脚与电源管理模块的5V直流电压正信号连接，电位器的滑动引出脚与单片机连接；

所述的过载保护模块包括继电器，所述的继电器经光电耦合器和三极管组成的开关电路控制，光电耦合器发光源的引脚分别与5V直流电压正信号和单片机连接，光电耦合器受光器的引脚与三极管连接，继电器线圈串联在光电耦合器和三极管组成的开关电路中，继电器的触点串联在下游电器的供电线路中控制供电电路的通断；

所述的报警模块包括报警指示灯和蜂鸣器，所述的报警指示灯和蜂鸣器经电源管理模块的5V直流电压，并分别通过控制电路与单片机连接；

所述的单片机与电源管理模块连接并经5V直流电压供电并经启停电路控制启/停。

通过上述技术方案，本实用新型的家用漏电保护器，通过采样模块、单片机、功率调节模块、过载保护模块、报警模块和电源管理模块相互作用来实现本装置独立的漏电保护作用。本实用新型特别设置了电源管理模块，此模块主要由双15V电源变压器，电流互感器，7812、7912、7805三个稳压器、二极管、电容等器件组成。这部分的主要作用就是利用电源变压器将家用电压变成两段15V的交流电压，再经过4个二级管组成的桥式整流电路将两段15V交流电压转换为±15v直流电压，再经过电解电容、独石电容组成的滤波电路以及三端稳压器稳压的作用下，将两段±15V的直流电压分别转换为±12V和5V的直流电压，这样一来通过电源管理模块的转换作用，使用入户供电线路就可以针对不同模块的供电需求对采样模块、单片机、功率调节模块、过载保护模块和报警模块提供电力支持。

本实用新型得以实现针对不同功率的家用电气实现过载保护的核心是靠采样模块、单片机、功率调节模块、过载保护模块之间的相互配合，采样模块内与供电线路连接的电流互感器将采集到的工作电流转换为低电流（转换比例1000:1），转换后的低电流经采样电路送入单片机中，这部分采样电路主要部件是三个OP07芯片，第一个OP07是将互感器转换的电流转变为交流电压，第二第三个OP07芯片组成精密整流电路将交流电压转化成直流电压，电阻和电容构成RC滤波电路，把波形变平缓方便单片机采样，5.1v稳压管构成钳位，防止高于5.1V的电压进入单片机，最终经过采样电路的作用后，用电器工作电流的信号得以被送入单片机内。单片机是整个装置的核心，单片机控制着报警灯的闪烁、报警蜂鸣器的开闭，同时也监测功率调节模块的电压信号，对电路的过载情况进行判断，最终通过控制过载保护模块中继电器的通断来控制整个下游电器的供电电路的通断，实现过载保护的功能。过载保护模块的工作原理如下：在正常情况下，光电耦合器和三极管组成的开关电路接受到来自单片机的低电平信号，光电耦合器工作使三极管导通，从而使该部分电路导通，进而驱动继电器工作导通电路，下游用电器得以正常工作；当电路出现过载情况时，单片机输出高电平信号，光电耦合器和三极管组成的开关电路断开，在继电器线圈断开对触点的控制，使继电器能够在过载情况下断开火线，切断用电器电源，达到过载断路的作用。

本实用新型的优势体现在可以针对不同功率家用电器进合理的断电保护，功率调节模块主体是一个单联5脚带开关电位器。在电位器关闭时，进行单片机只对功率进行实时检测，此时处于实时监测模式；在电位器打开时，通过电位器的调节，给单片机不同的电压信号，从而调节单片机内部的设置功率，此时进入功率保护模式，将设定的标准功率与实时功率进行比较，实时功率超过设定值一定范围后单片机会控制报警模块发出警报信号，同时向载保护模块输出高电平信号，达到过载断路的作用。

进一步，本实用新型所述的采样电路包括依次串联的I/V变换电路、整流电路和滤波电路，所述的I/V变换电路与电流互感器连接，滤波电路与单片机连接。

进一步，本实用新型还包括显示器，所述的显示器经电源管理模块的5V直流电压，显示器的信号输入端与单片机连接。

通过上述技术方案，为了方便用户实时观测本装置的使用情况，本装置还增加了LED液晶显示器，显示器通过与单片机相连由单片机控制。实现实时功率数值显示、电位器功率调节数值显示，继电器状态显示，以及判断是处于实时监测模式还是功率保护模式，显示器与单片机之间的连接控制与本领域公知技术相同不赘述。

进一步，本实用新型所述的电源管理模块内串联有指示电源通断情况的电源指示灯。

通过上述技术方案，本使用新型设置了独立的电源工作指示灯，此处的电源指示灯亮表示电源已接通。

进一步，本实用新型所述在光电耦合器和三极管组成的开关电路串联有继电器工作指示灯。在控制继电器工作的开关电路串联有继电器工作指示灯，在继电器工作时指示灯也会发光，指示继电器的工作情况。

本实用新型的有益效果在于：1. 本实用新型在用电器前上加一个由集成电路板组成的保护和预警装置，本装置设置了独立电源管理模块、过载保护模块和报警模块，将漏电保护装置做成一个单独的家用漏电保护器，增加了家用电器使用的安全性和因短路断电维修电路的复杂性。2.本实用新型的家用漏电保护器还具有调节功率的功能，当应用与不同家用电器时，用户改变其功率，当用电器功率超过设定范围时，装置自动断电，本装置可以实时监测、针对异常现象做出及时反应，使用户用电的安全系数上升了数个档次。3. 与传统漏电保护器比较，本实用新型的家用漏电保护器偏向于小型化、专门化，结构简单，体积小巧、实用性强、造价合理，具有良好的市场应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为电源管理模块的电路图。

图3为采样模块的电路图。

图4为功率调节模块的电路图。

图5为过载保护模块中功率保护电路图。

图6为过载保护模块中继电器控制部分的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

一种家用漏电保护器，包括采样模块1、单片机2、功率调节模块3、过载保护模块4、报警模块5、显示器6和电源管理模块7；

电源管理模块包括双15V变压器、桥式整流电路、滤波电路、三端稳压器，双15V变压器的输入端与入户供电线路连接。如图2为电源管理模块的电路图，主要由双15V电源变压器，电流互感器，7812、7912、7805三个稳压器、二极管、电容等器件组成。这部分的主要作用就是利用电源变压器将家用电压变成两段15V的交流电压，再经过4个二级管组成的桥式整流电路将两段15V交流电压转换为±15v直流电压，再经过电解电容、独石电容组成的滤波电路以及三端稳压器稳压的作用下，将两段±15V的直流电压分别转换为±12V和5V的直流电压，这样一来通过电源管理模块的转换作用，使用入户供电线路就可以针对不同模块的供电需求对采样模块、单片机、功率调节模块、过载保护模块和报警模块提供电力支持本技术方案的电源管理模块内串联有指示电源通断情况的电源指示灯9，电源指示灯9亮表示电源已接通。

采样模块1与电源管理模块7连接并经±12V直流电压供电，采样模块包括与供电线路连接的电流互感器，所述的电流互感器将工作的电流转换为低电流经采样电路送入单片机中；如图3所示，为采样模块的电路图，采样模块内与供电线路连接的电流互感器将采集到的工作电流转换为低电流（转换比例1000:1），转换后的低电流经采样电路送入单片机中，这部分采样电路主要部件是三个OP07芯片，第一个OP07是将互感器转换的电流转变为交流电压，第二第三个OP07芯片组成精密整流电路将交流电压转化成直流电压，电阻和电容构成RC滤波电路，把波形变平缓方便单片机采样，5.1v稳压管构成钳位，防止高于5.1V的电压进入单片机，最终经过采样电路的作用后，用电器工作电流的信号得以被送入单片机内。

功率调节模块3包括开关电位器，如图4所示为功率调节模块的电路图，开关电位器的一个引出脚接地，另外一个引出脚与电源管理模块的5V直流电压正信号连接，电位器的滑动引出脚与单片机连接。在电位器关闭时，进行单片机只对功率进行实时检测，此时处于实时监测模式；在电位器打开时，通过电位器的调节，给单片机不同的电压信号，从而调节单片机内部的设置功率，此时进入功率保护模式，将设定的标准功率与实时功率进行比较，实时功率超过设定值一定范围后单片机会控制报警模块发出警报信号，同时向载保护模块输出高电平信号，达到过载断路的作用。

过载保护模块4包括继电器4a，所述的继电器经光电耦合器和三极管组成的开关电路4b控制，如图5和图6所示，光电耦合器发光源的引脚分别与5V直流电压正信号和单片机连接，光电耦合器受光器的引脚与三极管连接，继电器线圈串联在光电耦合器和三极管组成的开关电路中，继电器的触点串联在下游电器的供电线路中控制供电电路的通断，在光电耦合器和三极管组成的开关电路还串联有继电器工作指示灯4c。在正常情况下，光电耦合器和三极管组成的开关电路接受到来自单片机的低电平信号，光电耦合器工作使三极管导通，从而使该部分电路导通，进而驱动继电器工作导通电路，下游用电器得以正常工作，在继电器工作时指示灯也会发光，指示继电器的工作情况；当电路出现过载情况时，单片机输出高电平信号，光电耦合器和三极管组成的开关电路断开，在继电器线圈断开对触点的控制，使继电器能够在过载情况下断开火线，切断用电器电源，达到过载断路的作用。

本实施例中使用的报警模块5包括报警指示灯5a和蜂鸣器5b，所述的报警指示灯和蜂鸣器经电源管理模块的5V直流电压，并分别通过控制电路与单片机连接由单片机控制。在保护模式下当实时功率接近设置功率时，系统进入警告状态，蜂鸣器发出“嘀嘀嘀嘀嘀…”短促的报警声、报警LED随蜂鸣器闪烁。但此时电路不会断开。当实时功率达到或超过设置功率的瞬间，系统启动保护，工作指示灯灭，断开电路。并且蜂鸣器发出“嘀—嘀—嘀—”长节奏报警音，报警LED随蜂鸣器慢闪。

本实施例中的单片机与电源管理模块连接并经5V直流电压供电并经启/停电路8控制启/停，这部分启停电路主要是两个按键，通过按下按键使单片机的引脚接地，单片机判断该引脚的电平，使单片机控制继电器开关、报警LED报警蜂鸣器的关闭。

为了方便用户实时观测本装置的使用情况，本装置还增加了显示器6，显示器6经电源管理模块7的5V直流电压，显示器6的信号输入端与单片机2连接。显示器通过与单片机相连由单片机控制，实现实时功率数值显示、电位器功率调节数值显示，继电器状态显示，以及判断是处于实时监测模式还是功率保护模式。

本实用新型的使用过程如下：

1.打开电源开关，启动设备，系统进入初始化；

2.显示器显示设备名称及版本；

3.电位器处于关闭状态时，系统进入监测模式，此时电源指示灯亮电路接通；

4.监测模式下输出连接用电器，监测实时功率；

5.打开电位器，系统进入保护模式；

6.等待系统进入保护待机状态；

7.继续转动电位器可以设置保护功率；

8.设置好保护数值，可以按下启动按钮，此时继电器工作指示灯亮电路接通，设备监测实时功率并且进入保护状态（启动后仍可以通过电位器设置保护数值，也可以手动按下停止键停止保护，并且断开电路）；

9.当实时功率达到设置功率-10W以内时，系统进入警告状态，蜂鸣器发出“嘀嘀嘀嘀嘀…”短促的报警声、报警指示灯随蜂鸣器闪烁。但此时电路不会断开（此时仍可以通过电位器设置保护数值，可以手动按下停止键停止保护，并且断开电路）；

10.当实时功率达到或超过设置功率的瞬间，系统启动保护，工作指示灯灭，断开电路。并且蜂鸣器发出“嘀—嘀—嘀—”长节奏报警音，报警指示灯随蜂鸣器慢闪；

11.按下停止键，退出保护状态，即进入保护待机状态。

Claims (5)

1.一种家用漏电保护器，其特征在于：包括采样模块、单片机、功率调节模块、过载保护模块、报警模块和电源管理模块，

所述的电源管理模块包括双15V变压器、桥式整流电路、滤波电路和三端稳压器，双15V变压器的输入端与入户供电线路连接，双15V变压器输出端的两段15V交流电压经桥式整流电路转换为两段±15v直流电压，所述的两段±15v直流电压分别经滤波电路和三端稳压器转换为±12V直流电压和5V直流电压；

所述的采样模块与电源管理模块连接并经±12V直流电压供电，采样模块包括与供电线路连接的电流互感器，所述的电流互感器将工作的电流转换为低电流经采样电路送入单片机中；

所述的功率调节模块包括开关电位器，开关电位器的一个引出脚接地，另外一个引出脚与电源管理模块的5V直流电压正信号连接，电位器的滑动引出脚与单片机连接；

所述的过载保护模块包括继电器，所述的继电器经光电耦合器和三极管组成的开关电路控制，光电耦合器发光源的引脚分别与5V直流电压正信号和单片机连接，光电耦合器受光器的引脚与三极管连接，继电器线圈串联在光电耦合器和三极管组成的开关电路中，继电器的触点串联在下游电器的供电线路中控制供电电路的通断；

所述的报警模块包括报警指示灯和蜂鸣器，所述的报警指示灯和蜂鸣器经电源管理模块的5V直流电压，并分别通过控制电路与单片机连接；

所述的单片机与电源管理模块连接并经5V直流电压供电并经启停电路控制启/停。

2.根据权利要求1所述的一种家用漏电保护器，其特征在于：所述的采样电路包括依次串联的I/V变换电路、整流电路和滤波电路，所述的I/V变换电路与电流互感器连接，滤波电路与单片机连接。

3.根据权利要求1所述的一种家用漏电保护器，其特征在于：还包括显示器，所述的显示器经电源管理模块的5V直流电压，显示器的信号输入端与单片机连接。

4.根据权利要求1所述的一种家用漏电保护器，其特征在于：所述的电源管理模块内串联有指示电源通断情况的电源工作指示灯。

5.根据权利要求1所述的一种家用漏电保护器，其特征在于：所述在光电耦合器和三极管组成的开关电路串联有过载保护模块工作指示灯。