CN209417209U - 一种家电插头放电测试控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种家电插头放电测试控制装置，包括测量控制电路，包括：过零检测模块，与正弦交流电源和微控制器电连接，检测正弦交流电源的过零点时间并向微控制器发出过零点触发信号；微控制器，实时监控过零检测模块并在接收该过零点触发信号后开启启动延时，当延时时间达到设定值时，向继电器驱动电路发出动作指令信号；继电器驱动电路，接收该动作指令信号并控制继电器动作，从而切断正弦交流电源与电源输出插座之间的连接电路；电源转换模块，将交流电源转换为供过零检测模块、微控制器和继电器驱动电路使用的低压直流电源。本实用新型使电源输出插座在电源峰值时断电，使示波器准确的在电源峰值时测量家电插头的放电曲线，保证测量的准确性。

Description

一种家电插头放电测试控制装置

技术领域

本实用新型属于家电插头放电测试领域，尤其涉及一种家电插头放电测试控制装置。

背景技术

1)现行国家标准GB 4706.1-2005《家用和类似通途电器的安全第1部分：通用要求》中22.5条插头放电测试要求在电压峰值是切断电源，测试1s时的剩余电压。以往的测试都是测试人员手动随机切断电源测试，重复测试很多次以期望某一次运气比较好，刚好“在电压峰值时从电源断开”。这样测试不但效率低而且很难保证峰值断电的准确性。目前市场上专门针对家用电器插头放电测试的专用设备较少，且一般售价较高，在企业产品开发和质量控制过程中增加了设备的成本投入。

2）中国专利申请CN 207623381 U给出了插头放电测试的外围电路，但是缺少峰值断电控制系统的方案，无法解决测试效率和测试结果一致性的问题。

3）中国专利申请CN 204177884 U 给出了用电路控制继电器峰值切断电源的方案，但是因为继电器属于机械动作开关，从继电器接收到控制信号到其执行切断动作之间的延迟时间往往会随着继电器的使用次数增加而发生偏移，长期使用无法保证控制的精确度。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能在电压峰值切断电路，提高家电插头放电测试效率和准确性的一种家电插头放电测试控制装置。

一种家电插头放电测试控制装置，包括测量控制电路，其包括：

过零检测模块，与正弦交流电源和微控制器电连接，用于检测正弦交流电源的过零点时间并向微控制器发出过零点触发信号；

微控制器，实时监控过零检测模块并在接收该过零点触发信号后开启启动延时，当延时时间达到设定值时，向与微控制器电连接的继电器驱动电路发出动作指令信号；

继电器驱动电路，与微控制器电连接，用于接收该动作指令信号并控制继电器动作，从而切断正弦交流电源与电源输出插座之间的连接电路；

电源转换模块，与正弦交流电源连接，用于将交流电源转换为供过零检测模块、微控制器和继电器驱动电路使用的低压直流电源。

优选的，所述控制装置还包括与微控制器电连接的旋转编码器，所述旋转编码器用于对微控制器的延时时间进行设定和修正。

优选的，所述控制装置还包括与微控制器电连接的启动测试开关S1，所述微控制器用于在接收到启动测试开关S1的启动测试信号后开始监控检测过零检测模块的过零点触发信号。

优选的，所述控制装置还包括一测试复位开关S2，其用于终止测试并将继电器切换到导通状态，使电源输出插座连接到交流电源，等待下一次测试。

优选的，所述控制装置还包括与微控制器电连接的LCD显示屏和蜂鸣器，所述LCD显示屏用于显示设定的延迟时间，所述蜂鸣器用于对用户的输入指令发出提示音。

优选的，所述的过零检测模块包括：光耦U1，整流二极管D1，限流电阻R2、R4，以及降压电阻R5和限流电阻R6，所述光耦U1的发光二极管的阳极与整流二极管D1的阴极和限流电阻R2的一端连接，光耦U1的发光二极管的阴极和整流二极管D1的阳极和限流电阻R4的一端连接，限流电阻R2和限流电阻R4的另一端与交流电源连接，所述光耦U1的光电三极管的集电极与电阻R5和电阻R6的一端连接，光耦U1的光电三极管的发射极与低压直流电源的负极GND连接，所述电阻R5的另一端连接低压直流电源正极VCC，电阻R6的另一端作为过零检测信号输出端与微控制器12的一个引脚连接。

优选的，所述继电器驱动电路包括：包括继电器、二极管D4、三极管Q1和限流电阻R9，所述三极管Q1的发射极与低压直流电源的负极GND连接，三极管Q1的基极与限流电阻R9的一端连接，三极管Q1的集电极与二极管D4的阳极、继电器线圈的一个引脚连接；二极管D4的阴极与继电器线圈的另一个引脚及低压直流电源正极VCC连接；电阻R9的另一端与微控制器的一个引脚连接，用于接收微控制器的控制信号，继电器的3组完全断开触点分别对应连接交流电源输入与电源输出插座的L、N和PE线。

优选的，所述电源转换模块包括：包括变压器、整流桥D2、二极管D3、电容C1和三端稳压集成芯片；所述变压器的初级线圈与交流电源连接，经变压器变压后，变压器的次级线圈与整流桥D2的两个交流输入端连接，整流桥D2的正极电源输出端与二极管D3的阳极连接，整流桥D2的负极电源输出端与电容C1的负极连接；二极管D3的阴极与电容C1的正极和三端稳压集成芯片的输入端连接，电容C1的负极与三端稳压集成芯片的GND端连接；三端稳压集成芯片的输出端输出低压直流电源VCC，并与过零检测模块的电阻R5和微控制器的一个供电引脚连接。

本实用新型还提供了一种家电插头放电测试控制装置的控制方法，所述控制方法包括：1）设定微控制器从接收到过零点触发信号后开始启动的延迟时间；2）微控制器实时监控并接收过零检测模块的过零点触发信号，以及在接收到过零触发信号后开启启动延时；3）当延时时间达到设定值时，微控制器向继电器驱动电路发出动作指令信号；4）继电器驱动电路接收动作指令信号并控制继电器动作，从而切断电路，示波器开始测试家电电器插头的放电曲线。

优选的，步骤5），当实际通过示波器测得的峰值周期与延时设定值之间发生偏移时，用户可进入设定界面对继电器响应延迟时间进行修正。

1、 该控制装置具有一个电源输入端口，用于给内部控制电路及被测样品供电。

2、 该控制装置具有一个8脚3极完全断开继电器作为切断电源的执行机构，确保断开触点之间的阻抗满足测试要求。

3、 该控制装置具有一个电源输出插座，根据测试需要，该插座可以是国标16A250V~或10A 250V~规格或者是其它国家插头适宜的规格。

4、 该控制装置具有3个测量端口，分别连接到电源输出插座的L、N、PE，测量时示波器通过该端口测量插头剩余电压。

5、 该控制装置具有一个测量控制电路，该电路用于接收用户的测量设定输入，经过运算处理后驱动继电器执行电路闭合或断开操作。

6、 该测量控制电路具有一个微控制器，用于对接收到的信号进行运算后向继电器驱动电路发出动作指令。

7、 该测量控制电路具有一个电源转换模块，将市电转换为供控制电路工作的低压直流供电。

8、 该测量控制电路具有一个过零检测模块，用于检测正弦交流电源的过零点时间并向微控制器发出触发过零点触发信号。

9、 该测量控制电路具有一个继电器驱动电路，用于将微处理器的控制信号转换为继电器线圈的控制动作。

10、该测量控制电路具有一个LCD显示屏，用于显示控制设定的参数。

11、该测量控制电路具有若干按键或按钮开关用于参数设定或测量控制的触发信号输入。

本实用新型装置的控制方法为：

1、 用户通过旋转编码器和LCD屏设定继电器从过零点开始的动作延迟时间。

时间参数是公知技术，50Hz电源周期为20ms，所以5ms、25ms、45ms…（5+20的整数倍）对应的都是正峰值，15ms，35ms，55ms…对应的都是负峰值；60Hz电源可同理计算。

电源频率	正峰值	负峰值
			50Hz	5ms	15ms
60Hz	4.17ms	12.5ms

2、 当用户启动测试按钮时，微处理器接收到启动测试信号，并开始监控过零检测模块的过零触发信号。

3、 当微处理器接收到过零触发信号后开始启动延时

4、 当延时时间达到用户的设定值时，微处理器发出动作指令信号，通过继电器驱动电路控制继电器动作，从设定的峰值切断电路。

5、 当实际通过示波器测得的峰值周期与延时设定值之间发生偏移时，用户可进入设定界面对继电器响应延迟时间进行修正。

有益效果

1)采用LCD屏对控制参数进行显示，方便用户观察

2)采用旋转编码器对控制参数进行设定，方便用户参数设定操作

3)采用8脚3极完全断开继电器作为切断电源的执行机构，确保断开触点之间的阻抗满足测试要求（＞100MΩ）。

4)采用用户自行设定过零延迟时间的方法进行控制，可同时满足50Hz、60Hz以及正峰值、负峰值断电的测量控制要求

5）具备继电器响应延迟时间修正功能，当继电器的动作延迟时间发生偏移时，用户可用示波器测得偏移时间，通过旋转编码器自行对延迟时间进行修正，确保测量控制的准确性。本实用新型能够利用过零检测模块，微处理器实时监控过零点触发信号并通过设定的延迟时间在电源峰值时控制继电器驱动电路断电，进而使电源输出插座在电源峰值时断电，使示波器能够准确的在电源峰值时测量家电插头的放电曲线，保证测量的准确性。

附图说明

图1是本实用新型的电路连接图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是本实用新型的电源转换模块的电路图；

图4是本实用新型的过零检测模块的电路图；

图5是本实用新型的在过零检测模块的光耦输入端产生如下半波整流波形和光耦输出端的产生的波形；

图6是本实用新型微控制器的功能示意图；

图7是本实用新型的继电器驱动电路的电路图；

图8是本实用新型的控制方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

一种家电插头放电测试控制装置，包括测量控制电路1，所述测量控制电路1与正弦交流电源的电源输入端口连接，该正弦交流电源的电源输入端口与一电源输出插座通过3极完全断开继电器连接，该电源输出插座具有测量端口，该电源输出插座用于对家电电器进行供电，示波器通过测量端口测量家电电器插头的放电曲线（图2所示）。

所述测量控制电路包括： 过零检测模块11，与正弦交流电源和微控制器电连接，用于检测正弦交流电源的过零点时间并向微控制器发出过零点触发信号；

微控制器12，接收该过零点触发信号后开启启动延时，当延时时间达到设定值时，向与微控制器电连接的继电器驱动电路发出动作指令信号；

继电器驱动电路13，与微控制器电连接，用于接收该动作指令信号并将其转换为继电器线圈的控制动作，继而控制交流电源输入端口与电源输出插座之间的连接线路的断开，以使与电源输出插座的测量端口连接的家电电器断电；

电源转换模块14，用于与正弦交流电源电连接并将交流电源转换为供微控制器使用的低压直流电源。该低压直流电源还为过零检测模块和继电器驱动电路供电使用。

如图3所示，所述电源转换模块14包括用于将交流电源转换为低压电压的变压器、以及相应的整流、稳压芯片，用于将交流电源转换为供微控制器使用的低压直流电源。具体的，所述电源转换模块14包括变压器、整流桥D2、二极管D3、电容C1和三端稳压集成芯片；所述变压器的初级线圈与220v的交流电源连接，经变压器变压后，变压器的次级线圈与整流桥D2的两个交流输入端连接，整流桥D2的正极电源输出端与二极管D3的阳极连接，整流桥D2的负极电源输出端与电容C1的负极连接；二极管D3的阴极与电容C1的正极和三端稳压集成芯片的输入端连接，电容C1的负极与三端稳压集成芯片的GND端连接；三端稳压集成芯片的输出端输出低压直流电源VCC，并与过零检测模块11的电阻R5和微控制器12的一个供电引脚连接。 优选的，本实用新型的电源转换模块还可以用其他电路代替，只要该电源模块能够输出低压直流电源即可。此电路中的弱电的GND是低压直流电源的负极，与常规说的保护接地（PE）地线不同。

如图4所示，所述的过零检测模块11包括：1个光耦U1，1个整流二极管D1，2个限流电阻R2、R4，以及降压电阻R5和限流电阻R6，具体的，所述光耦U1的发光二极管的阳极与整流二极管D1的阴极和限流电阻R2的一端连接，光耦U1的发光二极管的阴极和整流二极管D1的阳极和限流电阻R4的一端连接，限流电阻R2和限流电阻R4的另一端与交流电源连接，所述光耦U1的光电三极管的集电极与电阻R5和电阻R6的一端连接，光耦U1的光电三极管的发射极与低压直流电源的负极GND连接，所述电阻R5的另一端连接低压直流电源正极VCC，电阻R6的另一端作为过零检测信号输出端与微控制器12的一个引脚连接。 220v的交流电源经过限流电阻分压、整流二极管D1整流后在光耦U1的输入端产生半波整流波形，如图5所示。经降压和半波整流后在光耦输入端产生如下半波整流波形。

当光耦输入端电压低于光耦导通截止电压（如1.2V），光耦关断；超过导通截止电压时光耦导通。当输入电源波形经过零相位零点，电压逐渐升高时，光耦由截止状态变为导通状态，此时，光耦输出信号引角由高电平变为低电平。当微处理器检测到过零信号由高电平转换为低电平时，对应相位角为0时的过零点。

如图6所示，所述微控制器12包括：为一个微处理器芯片；

该微处理器芯片的供电端（12脚、14脚）分别连接到低压直流电源的正极VCC和负极GND。

该微处理器的1个输入引进连接到过零检测电路的信号输出端，用于接收过零检测信号。该微处理器的2个输出引脚连接到LCD显示屏，用于控制LCD屏的显示内容。

该微处理器的1个输出引脚连接到继电器驱动电路，用于向继电器驱动电路发出闭合或断开信号。具体的如图1和图6所示，该微控制器的20与21引脚分别通过与电容C5和电容C4连接后连接在编码器的两个接口，旋转编码器的另一端口连接到GND。

如图7所示，所述继电器驱动电路13包括继电器、二极管D4、三极管Q1和限流电阻R9，所述三极管Q1的发射极与低压直流电源的负极GND连接，三极管Q1的基极与电阻R9的一端连接，三极管Q1的集电极与二极管D4的阳极、继电器线圈的一个引脚连接；二极管D4的阴极与继电器线圈的另一个引脚及低压直流电源正极VCC连接；电阻R9的另一端与微控制器的一个引脚连接，用于接收微控制器的控制信号。继电器的3组完全断开触点，分别对应连接电源输入与电源输出插座的L、N和PE线（如图2所示）。

本实用新型实施例中，所述控制装置还包括：

1个启动测试开关S1，用于接收用户的测试指令。微控制器的22引脚与电阻R7的一端和按压式开关S1的一端连接，电阻R7的另一端连接低压直流电源正极VCC，按压式开关S1的另一端连接到低压直流电源负极GND。

1个测试复位开关S2，用于终止测试并将继电器切换到导通状态，使电源输出插座连接到交流电源，等待下一次测试。微控制器的25引脚与电阻R8的一端和按压式开关S2的一端连接，电阻R8的另一端连接低压直流电源正极VCC，按压式开关S2的另一端连接到GND。

1个蜂鸣器，用于对用户的输入指令发出提示音，方便用户操作。蜂鸣器一端连接到微控制器的26引脚，另一端连接到GND。

1个旋转编码器，用于设定动作延迟的时间参数。

该微处理器的1个输入引脚连接到所述启动测试开关，用于接收用户的测试控制指令

本实用新型还提供了一种家电插头放电测试控制装置的控制方法：如图8所示，

设备开机后自检，初始化LCD屏显示内容，显示当前设定的动作延迟时间

1.等待测试控制指令：当用户未启动测试时，微处理器控制继电器处于闭合状态，用户可以通过旋转编码器对动作延迟时间进行设定，同时微处理器不停检测测试控制指令的最新状态。

2.当用户按下启动测试开关时，微处理器检测到启动测试信号，此时微处理器不停检测过零信号的状态。当检测到过零信号由高电平转换为低电平时（对应电源零相位零点时刻），微处理器开始按照用户设定的动作延迟时间启动延迟。

3.当延迟时间达到后，微处理器向继电器驱动电路发出关闭继电器的指令。

5.在实际使用中，当通过示波器测得的峰值周期与延时设定值之间发生偏移时，用户可进入设定界面对继电器响应延迟时间进行修正。如设定动作延迟时间5ms，而通过示波器测得的实际切断电源时刻为6ms，此时用户可以通过组合按键及旋转编码器输入偏移修正系数“-1ms”。

包括：1）设定微控制器从接收到过零点触发信号后开始启动的延迟时间；2）微控制器实时监控并接收过零检测模块的过零点触发信号，以及在接收到过零触发信号后开启启动延时；3）当延时时间达到设定值时，微控制器向继电器驱动电路发出动作指令信号；4）继电器驱动电路接收动作指令信号并控制继电器动作，从而切断电路；步骤5），当实际通过示波器测得的峰值周期与延时设定值之间发生偏移时，用户可进入设定界面对继电器响应延迟时间进行修正。

Claims (8)

1.一种家电插头放电测试控制装置，其特征在于：包括测量控制电路，其包括：

过零检测模块，与正弦交流电源和微控制器电连接，用于检测正弦交流电源的过零点时间并向微控制器发出过零点触发信号；

微控制器，实时监控过零检测模块并在接收该过零点触发信号后开启启动延时，当延时时间达到设定值时，向与微控制器电连接的继电器驱动电路发出动作指令信号；

继电器驱动电路，与微控制器电连接，用于接收该动作指令信号并控制继电器动作，从而切断正弦交流电源与电源输出插座之间的连接电路；

电源转换模块，与正弦交流电源连接，用于将交流电源转换为供过零检测模块、微控制器和继电器驱动电路使用的低压直流电源。

2.根据权利要求1所述的一种家电插头放电测试控制装置，其特征在于： 所述控制装置还包括与微控制器电连接的旋转编码器，所述旋转编码器用于对微控制器的延时时间进行设定和修正。

3.根据权利要求2所述的一种家电插头放电测试控制装置，其特征在于：所述控制装置还包括与微控制器电连接的启动测试开关S1，所述微控制器用于在接收到启动测试开关S1的启动测试信号后开始监控检测过零检测模块的过零点触发信号。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种家电插头放电测试控制装置，其特征在于：所述控制装置还包括一测试复位开关S2，其用于终止测试并将继电器切换到导通状态，使电源输出插座连接到交流电源，等待下一次测试。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种家电插头放电测试控制装置，其特征在于：所述控制装置还包括与微控制器电连接的LCD显示屏和蜂鸣器，所述LCD显示屏用于显示设定的延迟时间，所述蜂鸣器用于对用户的输入指令发出提示音。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种家电插头放电测试控制装置，其特征在于：所述的过零检测模块包括：光耦U1，整流二极管D1，限流电阻R2、R4，以及降压电阻R5和限流电阻R6，所述光耦U1的发光二极管的阳极与整流二极管D1的阴极和限流电阻R2的一端连接，光耦U1的发光二极管的阴极和整流二极管D1的阳极和限流电阻R4的一端连接，限流电阻R2和限流电阻R4的另一端与交流电源连接，所述光耦U1的光电三极管的集电极与电阻R5和电阻R6的一端连接，光耦U1的光电三极管的发射极与低压直流电源的负极GND连接，所述电阻R5的另一端连接低压直流电源正极VCC，电阻R6的另一端作为过零检测信号输出端与微控制器12的一个引脚连接。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种家电插头放电测试控制装置，其特征在于：所述继电器驱动电路包括：包括继电器、二极管D4、三极管Q1和限流电阻R9，所述三极管Q1的发射极与低压直流电源的负极GND连接，三极管Q1的基极与限流电阻R9的一端连接，三极管Q1的集电极与二极管D4的阳极、继电器线圈的一个引脚连接；二极管D4的阴极与继电器线圈的另一个引脚及低压直流电源正极VCC连接；电阻R9的另一端与微控制器的一个引脚连接，用于接收微控制器的控制信号，继电器的3组完全断开触点分别对应连接交流电源输入与电源输出插座的L、N和PE线。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种家电插头放电测试控制装置，其特征在于：所述电源转换模块包括：包括变压器、整流桥D2、二极管D3、电容C1和三端稳压集成芯片；所述变压器的初级线圈与交流电源连接，经变压器变压后，变压器的次级线圈与整流桥D2的两个交流输入端连接，整流桥D2的正极电源输出端与二极管D3的阳极连接，整流桥D2的负极电源输出端与电容C1的负极连接；二极管D3的阴极与电容C1的正极和三端稳压集成芯片的输入端连接，电容C1的负极与三端稳压集成芯片的GND端连接；三端稳压集成芯片的输出端输出低压直流电源VCC，并与过零检测模块的电阻R5和微控制器的一个供电引脚连接。