一种电器设备高压报警保护系统的制作方法

本实用新型涉及电器设备保护技术领域，尤其涉及一种电器设备高压报警保护系统。

背景技术：

据国家用电统计局统计，根据近几年的数据分析来看，随着我国生产和生活水平的快速提高，各类用电设备在快速增长增多，包括生产用电气设备、家庭生活用电器设备。电气设备一般是指在电力系统中对发电机、变压器、电力线路、断路器等设备的统称。

常用的电器按用途可分为十类：(一)空调器具：主要用于调节室内空气温度、湿度以及过滤空气之用，如电风扇、空调器、空气清洁器等。(二)、制冷器具：利用所属单位装置产生低温，以冷却和保存食物和饮料，如电冰箱、冷饮机、制冷机、冰淇淋机等。(三)、清洁器具：个人衣物、室内环境的清理与清洗、如洗衣机、干衣机、淋浴器、抽烟机、排气扇、吸尘器、地板打蜡机、擦窗机等。(四)、熨烫器具：用于熨烫衣物，如电熨斗、熨衣机、熨压机等。(五)、取暖器具：通过电热元件使电能转换为热能，供人们取暖，如空间加热器、电热毯等。(六)、保健器具：用于身体保健的家用小型器具，如电动按摩器、按摩靠垫、空气负离子发生器、催眠器、脉冲冶疗器等。(七)、整容器具：用于修饰人们面容，如电吹风、电推剪、电动剃须刀、多用整发器、烘发机、修面器等。(八)、照明器具：包括室内各类照明及艺术装饰用的灯具，如各种室内照明灯具、镇流器、启辉器等。(九)、家用电子器具：是指家庭和个人用的电子产品，这类家电产品门类广、品种多。主要包括以下几类：音响产品：如收音机、录音机、组合音响、电唱机等；视频产品：如电视机、录像机等；记时产品：如电子手表、电子钟等；计算产品：如计算器、家用电子计算机、家用电脑学习机等；娱乐产品：如电子玩具、电子乐器、电子游戏机等；其他家用电子产品：如电子人、家用通讯产品、医疗保健产品；(十)、厨房器具：用于食物准备、食具清洁、食物制备、烹调等的电器器具，如电饭锅、电火锅、电烤箱、微波炉、电磁灶、开罐器、搅拌器、绞肉机、洗碗机、榨汁机等。

在实际生产和生活中，各个发电站及输配电网的负荷是越来越大，而且容易因为负载的变化，外部的雷击等情况下，导致电力在传输的过程中电压发生波动不稳定的现象非常常见的，在某些特定的时间和线路上，可能会产生高压，从而对电器设备造成损害；由其是设置在室外，或者在室外由天线等部件的电器，高压的危害更为严重。

为了解决各种场合电器设备的使用安全，有必要研发设计功一种用途广泛、效果可靠的高压报警保护系统。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种电器设备高压报警保护系统，采用断电和不断电降压两种可选保护模式的技术设计，解决了传统保护电器设备遇到高压立即关断从而对设备造成损害的技术问题，达到了不间断供电、为负载设备提供有效保护的技术效果；本系统通信模式选用GPRS无线通信等技术方法，解决了传统设备必须就近操作、调制工作繁琐的技术问题，达到了可远程通过智能手机等设备监测装置工作状态的技术效果；本装置采用单片机智能控制技术设计，解决了传统保护电路易出故障，安全性差、控制精度低的技术问题，达到了智能自动化控制的技术效果。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种电器设备高压报警保护系统，其包括主电路、主控模块和检测电路；主电路包括电断路器、保护电路和负载；断路器的输入端安装有电源输入端，断路器的输出端电气连接保护电路的输入端；保护电路的输出端连接负载；检测电路的输入端连接主电路中的保护电路和负载，检测电路的输出端连接主控模块；主控模块一侧控制连接保护电路，主控模块另一侧无线连接有手机；

所述的主控模块包括单片机单元、GPRS模块和触摸屏；触摸屏并行连接在单片机单元的I/O口上，GRPS模块一侧串行连接在单片机单元的串口，GPRS模块另一侧无线连接手机；单片机单元一侧连接控制保护电路，单片机单元另一侧I/O连接控制有蜂鸣器和警报灯；

所述的检测电路包括霍尔电压传感器、放大电路和A/D转换模块；放大电路的输入端连接霍尔电压传感器，放大电路的输出端连接A/D转换模块；霍尔电压传感器安装在负载和保护电路中，A/D转换模块输出端连接单片机单元的I/O口；

所述的保护电路包括保险丝、继电器和数字电位器；保险丝一侧连接主电路中的断路器，保险丝另一侧连接继电器的输入端，继电器的输出端连接数字电位器的输入端，数字电位器的输出端连接负载；主控模块中的单片机单元连接控制继电器和数字电位器；

进一步优化本技术方案，所述的单片机单元为ATmega168P单片机芯片；数字电位器为MCP41010芯片；

进一步优化本技术方案，所述的单片机单元的PA2口连接数字电位器的SCK口，单片机单元的PA3口连接数字电位器的SI口，单片机单元的PA4口连接数字电位器的选通CS口；

进一步优化本技术方案，所述的单片机单元的I/O口连接有光耦电路，单片机单元通过光耦电路连接控制继电器；单片机单元的PA1口连接光耦电路的输入端，光耦电路的输出端连接继电器的控制线圈；光耦电路为MOC3021芯片；

与现有技术相比，本实用新型提供的电器设备高压报警保护系统，具有以下优点：1、使用单片机系统作为主控单元，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路,具有极高性能价格比；2、整个系统集监测、控制、无线远程通信为一体，控制方法可靠，通信方式便捷；3、采用数字电位器分压的方式同时解决了短时高压危害和断电危害的问题，控制精度高，安全可靠。4、使用范围宽，可以适用于生产和生活用各类电器设备，特别是室外设备。

附图说明

图1是本实用新型电器设备高压报警保护系统模块结构示意图；

图2是图1中的主控模块结构示意图；

图3是图1中的保护电路模块结构示意图；

图4是电器设备高压报警保护系统的工作流程示意图；

图5是图1中的主控模块电路原理示意图；

图6是图1中的保护电路电路原理示意图。

图中，1、主电路；2、主控模块；3、检测电路；4、电源输入端；5、断路器；6、保护电路；7、负载；8、手机；9、单片机单元；10、触摸屏；11、GPRS模块；12、A/D转换模块；13、蜂鸣器；14、警报灯；15、放大电路；16、霍尔电压传感器；17、保险丝；18、继电器；19、数字电位器；20、光耦电路。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

请参见图1-6，本实用新型提供的一种电器设备高压报警保护系统，包括主电路1、主控模块2和检测电路3；主电路1包括电断路器5、保护电路6和负载7；断路器5的输入端安装有电源输入端4，断路器5的输出端电气连接保护电路6的输入端；保护电路6的输出端连接负载7；检测电路3的输入端连接主电路1中的保护电路6和负载7，检测电路3的输出端连接主控模块2；主控模块2一侧控制连接保护电路6，主控模块2另一侧无线连接有手机8；

所述的主控模块2包括单片机单元9、GPRS模块11和触摸屏10；触摸屏10并行连接在单片机单元9的I/O口上，GRPS模块11一侧串行连接在单片机单元9的串口，GPRS模块11另一侧无线连接手机8；单片机单元9一侧连接控制保护电路6，单片机单元9另一侧I/O连接控制有蜂鸣器13和警报灯14；

所述的检测电路3包括霍尔电压传感器16、放大电路15和A/D转换模块12；放大电路15的输入端连接霍尔电压传感器16，放大电路15的输出端连接A/D转换模块12；霍尔电压传感器16安装在负载7和保护电路6中，A/D转换模块12输出端连接单片机单元9的I/O口；

所述的保护电路6包括保险丝17、继电器18和数字电位器19；保险丝17一侧连接主电路1中的断路器5，保险丝17另一侧连接继电器18的输入端，继电器18的输出端连接数字电位器19的输入端，数字电位器19的输出端连接负载7；主控模块2中的单片机单元9连接控制继电器18和数字电位器19。

所述的单片机单元9为ATmega168P单片机芯片；数字电位器19为MCP41010芯片；所述的单片机单元9的PA2口连接数字电位器19的SCK口，单片机单元9的PA3口连接数字电位器19的SI口，单片机单元9的PA4口连接数字电位器19的选通CS口；

所述的单片机单元9的I/O口连接有光耦电路20，单片机单元9通过光耦电路20连接控制继电器；单片机单元9的PA1口连接光耦电路20的输入端，光耦电路20的输出端连接继电器18的控制线圈；光耦电路20为MOC3021芯片。

请参见图1，本系统主要为用电负载7提供高压报警和电压保护的作用，其工作原理是：电源首先经过断路器5，其起到短路保护的作用，预防负载7突然短路，但对线路高压无保护作用；随后电能经过本设计的保护电压6，其为高压保护、降压、断路的作用，随后将电能传输至负载7；而主控模块2通过检测电路3检测负载7上的电压情况和保护电路的工作情况；并反馈控制保护电路6做出相应的动作；其次，本设计添加了GPRS通信模块，则操作者可通过手机8等智能设备远程监控本装置的工作，并发出控制信号，实现远程控制的功能；

图2为主控模块2的内部模块结构图，主控模块2主要通过单片机单元9进行信号的分析处理以及发出控制信号：主控模块2中的单片机单元9首先通过霍尔电压传感器16传输至的负载7电压信号进行分析是否超出其正常工作电压，随后通过保护电路6进行保护等动作；单片机单元9可通过接收来自触摸屏10或手机8的信号是实现调制，并通过蜂鸣器13与警报灯14进行报警；

图3为保护电路6的内部模块结构图，其中保险丝17起到过流保护作用，继电器18起到断电作用，而数字电位器19起到分压作用；如图4所示，本设计包括两种工作模式：断电模式和降压不断电模式。当用户选择断电模式时，且负载超过其正常工作电压时，断路器18直接断开；而当选择降压不断电模式时，负载超过其正常工作电压时，断路器18不动作，主控模块2控制数字电位器19调节其阻值，实现电阻分压作用。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。