CN220894498U - 远程自动模拟漏电电流电路和漏电保护电路 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种远程自动模拟漏电电流电路和漏电保护电路，该电路包括：光耦继电器、触发装置以及第一保护电阻；光耦继电器的原边输入端与触发装置连接，光耦继电器的原边输出端接地，光耦继电器的副边输入端与第一保护电阻串联之后与交流电源的火线连接，光耦继电器的副边输出端与交流电源的零线连接；触发装置为单片机或轻触开关。本公开通过单片机或者轻触开关作为触发装置实现对光耦继电器的触发，使漏电电流在模拟时的持续时长可控，避免损伤其他元件，同时利用光耦继电器实现与强电的隔离，实现更准确的漏电电流的模拟，避免漏电保护电路的误判发生。可通过无线通信远程测试产品的漏电保护功能，方便随时随地进行操作，保证用户人身安全。

Description

远程自动模拟漏电电流电路和漏电保护电路

技术领域

本公开涉及电气技术领域，尤其涉及一种适用于智能断路器、智能插排以及智能插座等产品中的远程自动模拟漏电电流电路和漏电保护电路。

背景技术

目前市场上为了测试漏电保护电路，通常会在漏电保护电路中设置用来模拟漏电电流的电路，如图1所示，采用金属开关S3的一端接串接2W/5.1kΩ左右的电阻与交流电源(AC220V电源)输入火线端(Lout端)连接，金属开关S3的另一端与交流电源的零线端(Nout端)连接，并且金属开关S3与Nout端之间的导线穿过零序互感器Z1。当需要检测漏电保护电路时，依靠人工按下金属开关S3，使得穿过零序互感器Z1的导线上产生30mA左右的模拟电流，从而在零序互感器Z1的次级线圈产生电动势来驱动漏电检测芯片，在到达报警阈值时，漏电检测芯片发出高电平来驱动脱扣电路中的可控硅执行脱扣动作使交流电源断开，执行漏电保护功能。

但是目前的漏电保护电路需要通过人工手动关闭金属开关来模拟漏电电流产生，而手动操作无法准确控制金属开关闭合时间，其闭合时间过长容易烧毁脱扣电路中的脱扣线圈；并且金属开关作为机械开关的一种，容易发生氧化导致接触不良，影响模拟漏电电流的产生，误判漏电保护电路失去其保护作用。

实用新型内容

本公开实施例的目的在于提供一种远程自动模拟漏电电流电路和漏电保护电路，用以解决现有技术中无法准确控制模拟时间导致脱扣器烧毁以及金属开关易导致误判的问题。

本公开的实施例采用如下技术方案：一种远程自动模拟漏电电流电路，包括：光耦继电器、触发装置以及第一保护电阻；其中，所述光耦继电器的原边输入端与所述触发装置连接，所述光耦继电器的原边输出端接地，所述光耦继电器的副边输入端与所述第一保护电阻串联之后与交流电源的火线连接，所述光耦继电器的副边输出端与所述交流电源的零线连接；所述触发装置为单片机或轻触开关。

在一些实施例中，所述第一保护电阻的阻值为5100Ω。

在一些实施例中，在所述触发装置为所述单片机的情况下，所述单片机的输出引脚与第二保护电阻串联后连接所述原边输入端，所述单片机向所述原边输入端输入具有预设时长的有效电平，所述光耦继电器在所述有效电平的持续时间内由常开状态切换成常闭状态，使所述交流电源的零线和火线之间形成闭合电路。

在一些实施例中，所述预设时长为100毫秒，所述第二保护电阻的阻值为10Ω。

在一些实施例中，所述单片机与无线通信芯片连接，所述无线通信芯片基于无线通信接收模拟指令后，向所述单片机输出驱动指令，所述单片机基于所述驱动指令向所述光耦继电器输出所述有效电平。

在一些实施例中，所述单片机与所述无线通信芯片之间串联有缓冲电阻。

在一些实施例中，在所述触发装置为所述轻触开关的情况下，所述轻触开关在串联第三保护电阻之后连接所述原边输入端。

在一些实施例中，所述第三保护电阻的阻值为10KΩ。

在一些实施例中，所述光耦继电器的型号为OPT1-MOC3062。

本公开实施例还提供了一种漏电保护电路，包括：如上述的远程自动模拟漏电电流电路、漏电电流检测电路以及脱扣电路；其中，所述漏电电流检测电路至少包括零序互感器和与所述零序互感器的次级端连接的漏电检测芯片，所述远程自动模拟漏电电流电路中的光耦继电器与交流电源的零线之间的导线穿过所述零序互感器，所述漏电检测芯片与所述脱扣电路连接，驱动所述脱扣电路中的可控硅执行脱扣动作以断开所述交流电源。

本公开实施例的有益效果在于：通过单片机或者轻触开关作为触发装置实现对光耦继电器的触发，使漏电电流在模拟时的持续时长可控，避免损伤其他元件，同时利用光耦继电器实现与强电的隔离，其在使用寿命、安全性和准确性等方面的性能均优于金属开关，进而实现更准确的漏电电流的模拟，避免漏电保护电路的误判情况发生。与此同时用户可以通过无线通信远程测试产品的漏电保护功能，方便随时随地进行操作，同时保证用户人身安全。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中带有漏电电流的模拟功能的漏电保护电路的示意图；

图2为本公开第一实施例中远程自动模拟漏电电流电路的结构示意图；

图3为本公开第一实施例中单片机和无线通信芯片的引脚示意图；

图4为本公开第二实施例中漏电保护电路的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。

目前市场上为了测试漏电保护电路，通常会在漏电保护电路中设置用来模拟漏电电流的电路，如图1所示，采用金属开关S3的一端接串接2W/5.1kΩ左右的电阻与交流电源(AC220V电源)输入火线端(Lout端)连接，金属开关S3的另一端与交流电源的零线端(Nout端)连接，并且金属开关S3与Nout端之间的导线穿过零序互感器Z1。当需要检测漏电保护电路时，依靠人工按下金属开关S3，使得穿过零序互感器Z1的导线上产生30mA左右的模拟电流，从而在零序互感器Z1的次级线圈产生电动势来驱动漏电检测芯片，在到达报警阈值时，漏电检测芯片发出高电平来驱动脱扣电路中的可控硅执行脱扣动作使交流电源断开，执行漏电保护功能。

但是目前的漏电保护电路需要通过人工手动关闭金属开关来模拟漏电电流产生，而手动操作无法准确控制金属开关闭合时间，其闭合时间过长容易烧毁脱扣电路中的脱扣线圈；并且金属开关作为机械开关的一种，容易发生氧化导致接触不良，影响模拟漏电电流的产生，误判漏电保护电路失去其保护作用；与此同时，金属开关S3直接接在强电电路中，若发生故障，操作人员的安全问题无法得到保证。

为了解决上述问题，本公开的第一实施例提供了一种远程自动模拟漏电电流电路(以下简称模拟电路)，该模拟电路接入至市电的交流电源中，用以模拟漏电情况来测试漏电保护电路的功能。图2示出了本实施例所提供的模拟电路的结构示意图，该电路主要包括光耦继电器10、触发装置20以及第一保护电阻30，其中，光耦继电器10的原边输入端与触发装置20连接，光耦继电器10的原边输出端接地，光耦继电器10的副边输入端与第一保护电阻30串联之后与交流电源的火线L_IN连接，光耦继电器10的副边输出端与交流电源的零线N_OUT连接；本实施例所提供的触发装置20为单片机21或轻触开关22，无论是单片机21还是轻触开关22，其另一端均连接一3.3V或5V的驱动电源DC，图2中没有明确示出该驱动电源的具体数值；与此同时，图2中将单片机21和或轻触开关22同时连接在电路中，但实际使用时仅选择其中一种方式实现即可；另外，交流电源的火线和零线上分别设置有断路器开关S1和S2，用于控制火线和零线的通断，本实施例所提供的漏电电流的模拟电路连接在断路器开关和线路的负载之间。

对于光耦继电器10来说，其内部包括一具有发光二极管的原边以及一具有双向可控硅的副边，副边基于原边的发光二极管的点亮状态实现导通或断开，本实施例中触发装置20与原边进行连接以控制发光二极管的点亮和熄灭，副边与交流电源的零线火线进行连接，基于副边的导通状态变换实现漏电电流的产生。在实际实现时，触发装置20产生有效电平并输入至光耦继电器10的原边，发光二极管基于该有效电平驱动点亮，此时副边的双向可控硅检测到光线后由常开状态切换到常闭状态，使副边两端连接的交流电源的L_IN通过第一保护电阻30后与N_OUT之间形成闭合电路，导致漏电电流的形成。在一些实施例中，第一保护电阻的阻值可以选为5100欧姆，此时在导线中产生的漏电电流为220V/5100Ω＝0.043A，实现近似30mA的漏电流形成。实际第一保护电阻的阻值可以根据需求进行调整，本实施例不进行限制。

在触发装置20选用单片机21实现的情况下，可以将单片机21的9引脚作为输出引脚与光耦继电器10的原边输入端进行连接，二者之间串联第二保护电阻211。在需要进行漏电电流的模拟时，单片机21可以向原边输入一个具有预设时长的有效电平，例如持续100ms的高电平脉冲，发光二极管基于该高电平脉冲，在该高电平脉冲的持续时间100ms内点亮，对应副边闭合，实现交流电源的零线火线之间的闭合电路形成，漏电电流产生。在一些实施例中，第二保护电阻211的阻值可以为10欧姆，具体可根据光耦继电器10中发光二极管的驱动电流进行灵活选择。需要注意的是，本实施例中有效电平的预设时长设置为100ms，在该100ms内可以足够漏电电流的产生和漏电保护电路的检测，当然也可以根据实际需求对预设时间进行调整，但一般不要超过3s，防止烧毁后续漏电保护电路中的电子元件。

进一步地，单片机21还可以通过与无线通信芯片进行连接来实现远程的漏电电流模拟操作，进一步提升安全性和便捷性。操作人员可以通过手机等具有无线通信功能的设备，向无线通信芯片发送模拟指令，无线通信芯片基于无线通信接收到该模拟指令之后，向单片机21输出驱动指令，单片机21则根据该驱动指令向光耦继电器10输出有效电平。图3示出了一种单片机和无线通信芯片的引脚示意图，其中，U4表示单片机21，U4的引脚9作为输出引脚与光耦继电器10连接，引脚1连接单片机21的驱动电源，引脚4接地，引脚7与一漏电故障指示电路A连接；U5表示无线通信芯片，其引脚8连接一滤波电路B以滤除噪声信号，其引脚12与13与U4的引脚11和引脚12连接，与此同时，单片机与无线通信芯片之间还具有缓冲电阻R9和R10实现缓冲作用。

在实际使用时，无线通信芯片可以为WIFI模块，操作人员可通过操作手机中安装的测试应用程序(APP)发送需要测试产品的漏电功能的指令到WIFI模块，WIFI模块接收到上述测试指令后向单片机发送指令，使单片机形成有效电平驱动远程自动模拟漏电电流电路生成漏电电流，配合后续漏电检测电路、脱扣电路等电路的设计，即可实现随时随地对电子产品，尤其是具有智能化联网功能的智能断电器、智能插排和智能插座等智能电气产品的漏电保护电路功能的检测，并且可以实现定时等智能化控制，更方便操作人员的操作和使用，同时也可以避免操作人员的近距离接触操作，防止在意外出现漏电时影响操作人员的生命安全。

在触发装置20为轻触开关22的情况下，则需要通过第三保护电阻221来实现输入至光耦继电器10的有效电平，通常可以将第三保护电阻221的阻值设置为10KΩ，以保证有效电平的值不会过高导致发光二极管烧毁。在使用轻触开关22时，同样需要操作人员在现场触发该轻触开关22闭合，但轻触开关22自身通过一低压电路驱动(DC5V/DC3.3V)，其安全性更高，并且轻触开关具有比金属开关更长的寿命和抗氧化性，相较于常规设计使用轻触开关可以提生模拟的准确性。

在一些实施例中，光耦继电器10可以选择型号为OPT1-MOC3062的光耦继电器，其具有六个引脚，引脚1、2和3对应为原边引脚，引脚4、5和6对应为副边引脚，其中，引脚1作为原边输入端，引脚2为原边输出端接地，引脚4为副边输出端连接N_OUT，引脚6为副边输入端连接第一保护电阻。

本实施例通过单片机或者轻触开关作为触发装置20实现对光耦继电器10的触发，使漏电电流在模拟时的持续时长可控，避免损伤其他元件，同时利用光耦继电器10实现与强电的隔离，由于其是无触点开关，在操作时的分合均不会产生电弧现象，即光耦继电器10在使用寿命、安全性和准确性等方面的性能均优于金属开关，进而实现更准确的漏电电流的模拟，避免漏电保护电路的误判情况发生。与此同时用户可以通过无线通信远程测试产品的漏电保护功能，方便随时随地进行操作，同时保证用户人身安全。

在实际使用时，本实施例所提供的远程自动模拟漏电电流电路可以配合漏电保护电路的设计，应用在智能保护插排、智能保护插座、智能断电器等智能家居产品中，用户可以通过手机、平板电脑在无线网络的支持下，向上述智能家居产品发送测试指令以测试产品的漏电保护功能，极大地方便用户操作使用和防护用户人身安全。

本公开的第二实施例提供了一种漏电保护电路，该漏电保护电路可以应用于智能断电器、智能插排或智能插座等智能家居产品中，该电路至少包括本公开第一实施例的远程自动模拟漏电电流电路、漏电检测电路以及脱扣电路。图4示出了一种漏电保护电路的连接示意图，其中，漏电电流检测电路200至少包括零序互感器Z1和与零序互感器的次级端连接的漏电检测芯片U1-GC54123，远程自动模拟漏电电流电路100中的光耦继电器OPT1-MOC3062与交流电源的零线N_OUT之间的导线穿过零序互感器Z1，在漏电电流产生时，零序互感器Z1感测到漏电电流存在，则在其次级端产生电势，该电势驱动漏电检测芯片工作，在该电势超过预设阈值时，漏电检测芯片的引脚7发出高电平来驱动脱扣电路300中的可控硅T-100-8执行脱扣动作以断开交流电源的零线N_IN和火线L_IN，执行漏电保护功能。

需要注意的是，图4中所示出的漏电检测电路200和脱扣电路300可直接使用现有技术中常用的电路进行实现，上述两个电路中其他元件(包括但不限于电阻、电容、二极管、电感、开关等元件)的型号或参数的选择均可根据实际情况进行选择，本实施例不进行具体说明和限制。另外，图4中同样同时给出了使用轻触开关和单片机驱动光耦继电器的情况，实际使用过程中仅可选择其中一种进行漏电电流的模拟操作。

本实施例通过单片机或者轻触开关作为触发装置实现对光耦继电器的触发，使漏电电流在模拟时的持续时长可控，避免损伤其他元件，同时利用光耦继电器实现与强电的隔离，由于其是无触点开关，在操作时的分合均不会产生电弧现象，即光耦继电器在使用寿命、安全性和准确性等方面的性能均优于金属开关，进而实现更准确的漏电电流的模拟，避免漏电保护电路的误判情况发生。在实际使用时，用户可以通过手机、平板电脑在无线网络的支持下，向上述智能家居产品发送测试指令以测试产品的漏电保护功能，极大地方便用户操作使用和防护用户人身安全。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种远程自动模拟漏电电流电路，其特征在于，包括：

光耦继电器、触发装置以及第一保护电阻；其中，

所述光耦继电器的原边输入端与所述触发装置连接，所述光耦继电器的原边输出端接地，所述光耦继电器的副边输入端与所述第一保护电阻串联之后与交流电源的火线连接，所述光耦继电器的副边输出端与所述交流电源的零线连接；所述触发装置为单片机或轻触开关。

2.根据权利要求1所述的远程自动模拟漏电电流电路，其特征在于，所述第一保护电阻的阻值为5100Ω。

3.根据权利要求1所述的远程自动模拟漏电电流电路，其特征在于，在所述触发装置为所述单片机的情况下，所述单片机的输出引脚与第二保护电阻串联后连接所述原边输入端，所述单片机向所述原边输入端输入具有预设时长的有效电平，所述光耦继电器在所述有效电平的持续时间内由常开状态切换成常闭状态，使所述交流电源的零线和火线之间形成闭合电路。

4.根据权利要求3所述的远程自动模拟漏电电流电路，其特征在于，所述预设时长为100毫秒，所述第二保护电阻的阻值为10Ω。

5.根据权利要求3所述的远程自动模拟漏电电流电路，其特征在于，所述单片机与无线通信芯片连接，所述无线通信芯片基于无线通信接收模拟指令后，向所述单片机输出驱动指令，所述单片机基于所述驱动指令向所述光耦继电器输出所述有效电平。

6.根据权利要求5所述的远程自动模拟漏电电流电路，其特征在于，所述单片机与所述无线通信芯片之间串联有缓冲电阻。

7.根据权利要求1所述的远程自动模拟漏电电流电路，其特征在于，在所述触发装置为所述轻触开关的情况下，所述轻触开关在串联第三保护电阻之后连接所述原边输入端。

8.根据权利要求7所述的远程自动模拟漏电电流电路，其特征在于，所述第三保护电阻的阻值为10KΩ。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的远程自动模拟漏电电流电路，其特征在于，所述光耦继电器的型号为OPT1-MOC3062。

10.一种漏电保护电路，其特征在于，包括：

如权利要求1至9中任一项所述的远程自动模拟漏电电流电路、漏电电流检测电路以及脱扣电路；其中，

所述漏电电流检测电路至少包括零序互感器和与所述零序互感器的次级端连接的漏电检测芯片，所述远程自动模拟漏电电流电路中的光耦继电器与交流电源的零线之间的导线穿过所述零序互感器，所述漏电检测芯片与所述脱扣电路连接，驱动所述脱扣电路中的可控硅执行脱扣动作以断开所述交流电源。