CN2877101Y - 具有阻止反向接线错误和状态显示功能的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有阻止反向接线错误和状态显示功能的控制电路，其特征在于：该控制电路包括跨过漏电电流检测线圈与电源插座/插头电源输入端火线和零线相连的常闭的待机自检开关；串联在螺线管线圈和第一可控硅之间的第二可控硅；与电源插座/插头负载输出端火线和零线相连的光耦，光耦次级与第二可控硅的阳极和门极相连；并联在光耦次级输出端两端的常闭的阻止反向接线错误的开关，该开关与螺线管线圈内置的铁芯机械式连接。该控制电路还包括并联在第一可控硅两端的正常工作状态显示灯；并联在第二可控硅两端的待机自检状态显示灯。本实用新型可以有效地阻止安装时反向接线错误的发生；还能够准确地区分显示出电源插头/插座的不同状态。

Description

具有阻止反向接线错误和状态显示功能的控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种安装在具有漏电保护功能的电源插头或电源插座(GFCI)内的控制电路，尤指一种具有阻止安装时反向接线错误和可以实时显示电源插头或插座待机状态、工作状态、寿命终止状态的控制电路。

背景技术

为了保证电器设备安全、可靠、正常地运行以及使用者的人身安全，通常，电器设备都是通过具有漏电保护功能的电源插头/或插座(GFCI)与墙壁内铺设的电源火线、零线、地线相连的。

目前，人们经常使用的大多数具有漏电保护功能的电源插头/插座(GFCI)虽然都具有漏电保护功能，但是，它们都不具有防止反向接线错误功能和状态显示功能，特别是，表示漏电保护插座/插头寿命终止、已不具有漏电保护功能的状态显示功能。

图1为现有的具有漏电保护功能的电源插头/插座(GFCI)内部控制电路的具体电路图。如图所示：它主要由整流二极管D1、用于检测漏电电流的两个1000∶1和200∶1的检测线圈RING1、RING2、螺旋管线圈SOL、可控硅SCR1、与漏电电流检测线圈相连的用于触发可控硅SCR1导通的控制芯片IC1(型号：RV4141)、复位按钮RESET、模拟试验按钮TEST、串联在电源插头/插座电源输入端LINE和负载输出端LOAD之间供电电路中的开关S以及一些电阻、电容组成。螺旋管线圈SOL的一端与整流二极管D1输出的直流电源正极相连，另一端通过可控硅SCR1与零线相连接，在螺线管线圈SOL内部设置有一铁芯，该铁芯与串联在电源插头/插座电源输入端LINE和负载输出端LOAD之间供电电路中的开关S机械式相连，它可以使闭合的开关S跳脱。开关S串联在电源插头/插座电源输入端LINE和负载输出端LOAD之间的供电电路中，它位于复位按钮RESET的下面并与之相接触，开关S为常开状态，在按压复位按钮RESET时，复位按钮RESET可以使开关S闭合，使插座/插头电源输入端和输出端电力连接。可控硅SCR1的门极与芯片IC1的触发信号输出端相连，芯片IC1的信号输入端与漏电电流检测线圈RING1、RING2的信号输出端相连。

当上述结构完好的具有漏电保护功能的电源插头/或插座被正确地与墙壁内的电源火线、零线相连后，按下复位按钮RESET，使与之相连的开关S闭合，电源插头/插座的电源输入端LINE和负载输出端LOAD就实现了电力连接，电源插头/插座有电力输出。当负载、供电电路中出现短路现象时，检测线圈RING1、RING2就会检测到这一现象，立即输出信号给芯片IC1，芯片IC1立即输出触发信号，使可控硅SCR1导通，使螺线管线圈SOL内有电流流过，产生磁场，使位于其内部的铁芯动作，将闭合的开关S断开，切断负载输出端LOAD与输入端LINE的电力连接。

当上述结构的电源插头/插座内部电子元件完好、工作一切正常时，它确实具有漏电保护功能。但是，当其内部电子元件部分损坏时，例如检测线圈RING1、RINGG2、可控硅SCR1或螺线管线圈SOL断路，电源插头/插座就丧失了其应有的漏电保护功能，即寿命终止了，而，它又没有相应的显示电路告知使用者，使用者误以为它仍然具有漏电保护功能继续使用，势必极易造成使用者触电身亡事故的发生或烧毁电器的事情发生。

另外，当安装工人首次安装该电源插座/插头时，如果误将电源插座的负载输出端LOAD的火线HOT、零线WHITE错误地与墙壁内的电源火线、零线相连后，如图1所示，按压复位按钮RESET，开关S闭合，电源插座表面的插座RECEPT通过开关S直接与墙壁内的电源火线、零线相连，其供电电流根本没有经过漏电电流检测线圈RING1、RING2。由于其供电电流根本没有经过漏电电流检测线圈RING1、RING2，所以，该电源插座对与之相连的电器设备根本就不具有漏电保护功能，对电器设备没有任何保护功能，而此时，操作复位按钮RESET、模拟试验按钮TEST电源插座工作一切正常，使用者却不知道实际上该电源插座对与电源插座RECEPT相连电器设备没有任何的保护作用，当出现漏电现象时，极易造成电器设备被烧毁的现象发生。

发明内容

为了解决现有的具有漏电保护功能的电源插座/插头其控制电路不具有阻止反向接线错误的功能和状态显示功能，本实用新型的目的是提供一种安装在具有漏电保护功能的电源插头或电源插座内的、具有阻止安装时反向接线错误和可实时显示电源插头/插座待机状态、工作状态、寿命终止状态的控制电路。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种具有阻止反向接线错误和状态显示功能的控制电路，该控制电路包括整流二极管、用于检测漏电电流的检测线圈、螺旋管线圈、第一可控硅、与漏电电流检测线圈相连的用于触发第一可控硅导通的控制芯片、复位按钮、模拟试验按钮、串联在电源插头/插座电源输入端和负载输出端之间供电电路中的开关，其特征在于：该控制电路还包括一待机自检开关、一阻止反向接线错误的开关、一光耦、一第二可控硅、待机自检状态显示灯、正常工作状态显示灯；

所述待机自检开关为常闭状态，它跨过所述检测线圈与电源插座/插头电源输入端火线和零线相连；该待机自检开关与所述串联在电源插头/插座电源输入端和负载输出端之间供电电路中的开关联动；

所述第二可控硅连接在所述螺线管线圈和第一可控硅之间；

所述光耦的初级与电源插座/插头负载输出端的火线和零线相连，光耦的次级的一端通过电阻与第二可控硅的阳极相连，另一端与第二可控硅的门极相连；

所述阻止反向接线错误的开关为常闭状态，它并联在所述光耦次级输出端的两端；该常闭的阻止反向接线错误的开关位于所述复位按钮的下面，并与所述螺线管线圈内置的铁芯机械式连接。

所述待机自检状态显示灯与一电阻串联后并联在所述第二可控硅的阳极和阴极之间；所述正常工作状态显示灯与一电阻串联后并联在所述第一可控硅的阳极和阴极之间。

本实用新型的优点是：电路结构简单，可以有效地阻止安装时反向接线错误的发生；而且，还能够准确地区分显示出电源插头/插座待机状态、正常工作状态和寿命终止状态。当具有漏电保护功能的插头/插座(GFCI)寿命终止时，可以清楚地告诉使用者，提醒用户及时更换，有效的保护人身安全和用电设备的安全。

附图说明

图1为现有的具有漏电保护功能的电源插头/插座其控制电路的具体电路图

图2为本实用新型具有阻止反向接线错误和状态显示功能的控制电路的具体电路图

具体实施方式

为了能够直观地反应具有漏电保护功能的电源插座/插头的工作状态，特别是，电源插座待机自检状态和寿命终止状态，以及阻止反向接线错误的发生，本实用新型对控制电路进行了改进，增加了阻止反向接线错误的功能和待机自检显示电路、工作状态显示电路以及寿命终止显示电路。

图2为本实用新型具有阻止反向接线错误和状态显示功能的控制电路的具体电路图。如图所示，该控制电路由整流二极管D1、用于检测漏电电流的两个1000∶1和200∶1的检测线圈RING1、RING2、螺旋管线圈SOL、可控硅SCR1、与漏电电流检测线圈相连的用于触发可控硅SCR1导通的控制芯片IC1、复位按钮RESET、模拟试验按钮TEST、串联在电源插头/插座电源输入端LINE和负载输出端LOAD之间供电电路中的开关S构成，其特征在于：

本实用新型还设有一待机自检开关S2，该待机自检开关S2跨过检测线圈RING1、RING2与电源插座/插头电源输入端LINE火线HOT和零线WHITE相连。该待机自检开关S2与串联在电源插头/插座电源输入端LINE和负载输出端LOAD之间供电电路中的开关S联动，当开关S闭合时，待机自检开关S2断开。

本实用新型在螺线管线圈SOL和可控硅SCR1之间又串联了一个可控硅SCR2；在电源插座/插头负载输出端LOAD的火线HOT和零线WHITE之间并联一光耦IC2。光耦IC2的初级串联一电阻R7、二极管D2与电源插座/插头负载输出端LOAD的火线HOT和零线WHITE相连，光耦IC2的次级的一端通过电阻R8与可控硅SCR2的阳极相连，另一端与可控硅SCR2的门极相连。在光耦IC2的次级两端还并联一常闭的阻止反向接线错误的开关S1。常闭的阻止反向接线错误的开关S1位于复位按钮RESET的下面，在开关S1闭合时，复位按钮RESET无法按下，串联在电源插头/插座电源输入端LINE和负载输出端LOAD之间的开关S无法闭合，电源插头/插座无电力输出，当开关S1断开时，复位按钮RESET才能被按下，串联在电源插头/插座电源输入端LINE和负载输出端LOAD之间的开关S才能闭合，电源插头/插座才有电力输出。同时，常闭状态的阻止反向接线错误的开关S1还与螺线管线圈SOL内的铁芯机械式连接，当螺线管线圈SOL内有电流流过，产生磁场，使内置其中的铁芯动作时，铁芯可将阻止反向接线错误的开关S1跳脱、断开。

本实用新型实现电源输出、自检、漏电保护的工作原理是：当功能完好的电源插座/插头被正确地安装在墙壁内后，即电源插座/插头的电源输入端LINE的火线HOT与墙壁内的电源火线HOT相连，电源插座/插头的电源输入端LINE的零线WHITE与墙壁内的电源零线WHITE相连后，由于待机自检开关S2是闭合的，待机自检开关S2就将电源输入端LINE的火线HOT和零线WHITE短路，自动模拟出一漏电电流，漏电检测线圈RING1、RING2检测到这一现象后，输出信号给芯片IC1，IC1输出触发信号，使可控硅SCR1导通，又由于阻止反向接线错误的开关S1是常闭的，开关S1将整流二极管D1输出的电压加在可控硅SCR2的门极，使可控硅SCR2也导通，螺线管线圈SOL内就有一较大的电流流过，产生磁场，其内置的铁芯动作，将与铁芯机械式连接的常闭状态的阻止反向接线错误的开关S1永久断开。由于常闭状态的阻止反向接线错误的开关S1被断开，所以，再按压复位按钮RESET，它就可以向下移动将开关S闭合、将待机自检开关S2断开；由于开关S闭合，所以，电源插座/插头电源输入端LINE与负载输出端LOAD实现电力连接；同时，由于待机自检开关S2断开，模拟的漏电电流消失，可控硅SCR1断开，螺线管线圈SOL内无较大电流流过，磁场消失，其内置的铁芯复位。

如果电源插座/插头内部的元件损坏如线圈SOL断路、检测线圈RING1故障，漏电检测电路无法正常工作，则螺线管线圈SOL内将始终没有大电流流过，产生不了磁场，无法使其内部的铁芯动作，将与铁芯机械式连接的开关S1断开，插座/插头无法完成自检，复位按钮RESET始终无法复位，开关S不能闭合，电源插座/插头负载输出端与电源输入端无法实现电力连接，无电力输出。

当电源插座/插头完成自检，且能够正常操作复位按钮RESET，使电源插头/插座有电力输出后，如果电路中出现短路现象、漏电现象，检测线圈RING1、RING2会输出检测信号给芯片IC1，IC1立即输出触发信号给可控硅SCR1，使之导通，线圈SOL中有较大电流流过，产生磁场，使内置其中的铁芯动作，使与之相连的开关S跳脱、断开，切断电源插座/插头的电力输出。

本实用新型实现阻止反向接线错误的工作原理是：如果安装时，安装工人错误地将电源插座/插头的负载输出端LOAD的火线HOT和零线WHITE与墙壁内的电源火线HOT和零线WHITE相连，待机自检开关S2无法模拟出漏电电流，芯片IC1也就无法输出触发信号，可控硅SCR1无法导通，螺线管线圈SOL内无较大电流流过，产生不了较大的磁场，使其内置的铁芯无法动作，无法将常闭的阻止反向接线错误的开关S1断开；由于常闭状态的阻止反向接线错误的开关S1无法断开，复位按钮RESET无法复位，开关S也就无法闭合，电源插座/插头输入端和负载输出端也就无法实现电力连接，从而实现阻止电源插座/插头反向接线错误发生的目的。

为了能够直观地反应电源插座/插头的状态，如待机自检状态、工作状态和寿命终止状态，本实用新型控制电路还包括一显示电路。如图2所示，本实用新型在可控硅SCR1的阳极和阴极之间并联有一串联有电阻R6的正常工作状态显示灯LED2，在可控硅SCR2的阳极和阴极之间并联有一串联有电阻R5的待机自检状态显示灯LED1。

当电源插座/插头被正确地安装在墙壁内后，电源插座/插头完成自检后，螺线管线圈SOL将常闭的开关S1断开，可控硅SCR2的门极电压为0，可控硅SCR2关断，整流二极管D1输出的直流电压经螺线管线圈SOL、电阻R5、LED1、SCR1与零线WHITE相连，待机自检状态显示灯LED1发光；由于此时，待机自检开关S2还没有断开，模拟漏电电流仍然存在，可控硅SCR1仍然导通，故，正常工作状态显示灯LED2不亮，所以，待机自检状态显示灯LED1亮、正常工作状态显示灯LED2不亮，表示电源插座/插头接线正确、功能完成，正处于待机状态，使用者可以放心使用。

如果电源插座/插头内的元件故障或接线错误，电源插座/插头无法完成自检，即螺线管线圈SOL无法将常闭的开关S1断开，待机自检状态显示灯LED1始终不亮，所以，在没有按压复位按钮RESET之前，待机自检状态显示灯LED1始终不亮，说明该电源插座/插头有故障，不是接线错误，就是已丧失了漏电保护功能，使用者不要使用，要及时更换新的电源插座/插头。

当电源插座/插头完成自检后，如果其内部的元件损坏，如SCR2、IC2、R7、D2、R8等断路丧失了漏电保护功能，压下复位按钮RESET之后，正常工作状态显示灯LED2不能亮起，说明漏电保护插头/插座有故障，无漏电保护功能，使用者要及时更换新产品。

当电源插座/插头一切正常，并完成自检，阻止反向接线错误的开关S1断开后，按压复位按钮RESET，使待机自检开关S2断开、开关S闭合，模拟漏电电流消失，可控硅SCR1断开，而，此时由于开关S闭合电源插座/插头负载输出端LOAD有电力输出，光耦IC2导通，可控硅SCR2导通，整流二极管D1输出的电压经螺线管线圈SOL、SCR2、LED2、电阻R6与零线WHIET相连，待机自检状态显示灯LED1熄灭、正常工作状态显示灯LED2发光，所以，待机自检状态显示灯LED1熄灭、正常工作状态显示灯LED2亮，表示电源插座/插头处于工作状态。

在电源插座/插头正常工作过程中，如果检测线圈RING1、RING2检测到漏电电流，芯片IC1输出触发信号，使可控硅SCR1导通，线圈SOL产生磁场，将开关S跳脱、切断电源输出，由于可控硅SCR1导通，所以，正常工作状态显示灯LED2熄灭，表明电源插座/插头的漏电保护功能正常。使用者也可以通过按压模拟试验按钮TEST模拟漏电电流，检测电源插座/插头的漏电保护功能是否正常，如果电源插座/插头内的元件损坏，如RING1、R2、IC1短路、断路等等，按压模拟试验按钮TEST，可控硅SCR1不导通，线圈SOL内没有大电流流过，产生不了磁场，切断不了开关S，LED2始终是亮的，所以，如果使用者按压模拟试验按钮TEST模拟漏电电流，正常工作状态显示灯LED2还不熄灭，说明该具有漏电保护功能的电源插座/插头已失去保护功能，寿命终止了应及时更换新产品。

本实用新型的优点是：电路结构简单，可以有效地阻止安装时反向接线错误的发生；而且，还能够准确地区分显示出电源插头/插座待机状态、正常工作状态和寿命终止状态。当具有漏电保护功能的插头/插座(GFCI)寿命终止时，可以清楚地告诉使用者，提醒用户及时更换，有效的保护人身安全和用电设备的安全。

以上所述是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (2)

1、一种具有阻止反向接线错误和状态显示功能的控制电路，该控制电路包括整流二极管(D1)、用于检测漏电电流的检测线圈(RING1、RING2)、螺旋管线圈(SOL)、第一可控硅(SCR1)、与漏电电流检测线圈相连的用于触发第一可控硅(SCR1)导通的控制芯片(IC1)、复位按钮(RESET)、模拟试验按钮(TEST)、串联在电源插头/插座电源输入端和负载输出端之间供电电路中的开关(S)，其特征在于：

该控制电路还包括一待机自检开关(S2)、一阻止反向接线错误的开关(S1)、一光耦(IC2)、一第二可控硅(SCR2)、待机自检状态显示灯(LED1)、正常工作状态显示灯(LED2)；

所述待机自检开关(S2)为常闭状态，它跨过所述检测线圈(RING1、RING2)与电源插座/插头电源输入端(LINE)火线和零线相连；该待机自检开关(S2)与所述串联在电源插头/插座电源输入端和负载输出端之间供电电路中的开关(S)联动；

所述第二可控硅(SCR2)连接在所述螺线管线圈(SOL)和第一可控硅(SCR1)之间；

所述光耦(IC2)的初级与电源插座/插头负载输出端(LOAD)的火线和零线相连，光耦(IC2)的次级的一端通过电阻与第二可控硅(SCR2)的阳极相连，另一端与第二可控硅(SCR2)的门极相连；

所述阻止反向接线错误的开关(S1)为常闭状态，它并联在所述光耦(IC2)次级输出端的两端；该常闭的阻止反向接线错误的开关(S1)位于所述复位按钮(RESET)的下面，并与所述螺线管线圈(SOL)内置的铁芯机械式连接。

2、根据权利要求1所述的具有阻止反向接线错误和状态显示功能的控制电路，其特征在于：所述待机自检状态显示灯(LED1)与一电阻串联后并联在所述第二可控硅(SCR2)的阳极和阴极之间；

所述正常工作状态显示灯(LED2)与一电阻串联后并联在所述第一可控硅(SCR1)的阳极和阴极之间。

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