一种儿童安全墙面电源插座的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种儿童安全墙面电源插座，它包括壳体和控制板，所述壳体分为前面板和后罩壳，所述前面板上设有电源输出插孔、热释电红外探头和电源指示灯，所述后罩壳上设有电源输入端子；所述壳体内部设有控制板并装有电源转换模块及负载接入判别、负载电流判别、人体接近判别和逻辑控制驱动电路；其中人体接近判别电路能感知人体靠近插座，负载接入判别电路解决了没有电源输出测不到负载电流、判不到负载接入又不能输出电源的矛盾。本实用新型的一种儿童安全墙面电源插座，通过对人体靠近、负载接入和通电输出的逻辑判别，在没有人体靠近且已接入负载时才启动电源输出，有效地防止人体特别是儿童不慎触碰电源插座的危险。
【专利说明】
-种儿童安全墙面电源插座
技术领域
[0001] 本实用新型设及家庭安全用电领域，特别是设及一种儿童安全墙面电源插座。
【背景技术】
[0002] 家庭用电离不开电源插座，居室房屋内的墙面上一般都装有多个电源插座，可供 家用电器接插使用。然而，家中如果有不太懂事的、比较好动的孩童，有可能会用手去触摸 电源插孔，或者会用金属细丝插入电源孔内，运样就会有触电的危险。为避免不幸事故的发 生，市场上或宣传上已出现了各种不同形式的防儿童触电插座。有的采用了安全口、安全 罩、保护盖、安全锁等来防止儿童的触碰插座，有的则采用了吸水纤维材料套来防止潮湿的 手指接触插座，还有的声称采用感应触片和感应开关能在外部插头插入时才能触发电源接 通等等。
[0003] 对于采用安全口、防护罩等运一类装置，在松动、脱落或开启时仍然不能避免小孩 触碰到插座;对于采用吸水材料等的设想，不能从原理上解释清楚是怎样防止人体触电；而 对于采用感应触片、感应开关等，在其它金属材料深入电源插孔内时同样会触发电源输出， 因此，运些防触电插座还不能完全、可靠地防止人体特别是儿童不慎触碰电源插座的危险。 【实用新型内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种儿童安全墙面电源插座，其目的是 要达到墙面电源插座可按照设置的逻辑来判别输出，就是要实现:没有用电负载接入且没 有人体靠近时没有电源输出、在有人体靠近并接入用电负载时仍没有电源输出、在有用电 负载接入并且人体已经离开后才有电源输出、在已接通用电负载后再有人体靠近时仍保 持电源输出、在用电负载断开后不再有电源输出、直至下一次接通负载并人体离开后再恢 复电源输出的效果，运样就可W很有效地防止人体不慎触碰电源插座，特别是防止儿童发 生触电事故的危险。
[0005] 本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种儿童安全墙面电源插 座，它包括壳体和控制板，所述壳体分为前面板和后罩壳，所述前面板上设有电源输出插 孔、热释电红外探头和电源指示灯，所述后罩壳上设有电源输入端子;所述壳体内部设有控 制板并装有电源转换模块、负载接入判别电路、负载电流判别电路、人体接近判别电路和逻 辑控制驱动电路。
[0006] 所述前面板两侧设有安装孔，并带有盖住安装孔的框套;所述前面板后侧固定有 控制板，所述后罩壳罩住控制板后与前面板扣合成一体。
[0007] 所述后罩壳上的电源输入端子分为L极、N极和E极，其中L极、N极分别与内部的控 制板上电源转换模块的交流输入L端、N端连接，所述后罩壳上电源输入端子中的E极与电源 输出插孔的E极直接连接。
[000引所述电源转换模块由AC-DC变换电路构成，其直流输出端分别连接负载接入判别 电路的低压侧、负载电流判别电路、人体接近判别电路和逻辑控制驱动电路的电源端。
[0009] 所述负载接入判别电路由高压侧取样元件和低压侧禪合元件构成，其高压侧的L 端、N端也与电源输入端子的L极、咐及连接，高压侧内部由二极管D1、电阻R3、稳压二极管W1、 光禪电路BUS极管V2元件组成，并通过电阻R4、电阻RF经过电阻R5给S极管V2提供取样信 号;其低压侧通过光禪电路Bl和电阻R2元件将禪合输出信号Fl接至逻辑控制驱动电路的第 一个输入端。
[0010] 所述负载电流判别电路的输入端Hl和负载电流判别电路的输入端肥接电流互感 器的输出端，所述电流互感器的输入孔中穿入电源输出线路的L线，所述负载电流判别电路 的输出端F2接至逻辑控制驱动电路的第二个输入端。
[0011] 所述人体接近判别电路的输入端Tl和人体接近判别电路的输入端T2接热释电红 外探头，所述人体接近判别电路的输出端F3接至逻辑控制驱动电路的第=个输入端。
[0012] 所述逻辑控制驱动电路的输出端KZ连接电阻RUS极管Vl并驱动双路继电器Jl的 线圈，所述双路继电器Jl的Jl-I触点的一侧接电源输入端的L极，另一侧接前面板上电源输 出插孔的L极;所述双路继电器Jl的J1-2触点的一侧接电源输入端的咐及，另一侧接前面板 上电源输出插孔的咐及。
[0013] 所述电源指示灯串接二极管D2和电阻R6后并接在前面板电源输出插孔的L极和N 极之间。
[0014] 本实用新型的有益效果是:本实用新型的一种儿童安全墙面电源插座，采用了热 释电红外探测元件，可W感知人体靠近电源插座;采用了微电流禪合元件，解决了没有接通 电源输出时无法测到负载电流、判不到负载接入就不能输出电源的矛盾;采用的逻辑判别 电路可W按设定的安全要素控制电源输出，运样就确保了墙面电源插座在外露并有人体触 碰时，不会有电源输出，因此不必担屯、发生儿童触电的危险，从而保证了家庭用电的安全。
【附图说明】
[0015] 图1为实施例的一种儿童安全墙面电源插座的外形结构示意图；
[0016] 图2为实施例的一种儿童安全墙面电源插座的后侧结构示意图；
[0017] 图3为实施例的一种儿童安全墙面电源插座的整体控制电路图；
[0018] 图4为实施例的一种儿童安全墙面电源插座的逻辑判别原理图；
[0019] 其中，1-前面板，Ia-L极输出插孔，Ib-N极输出插孔，Ic-E极输出插孔，Id-安装 孔，2-后罩壳，2a-L极输入端子，2b-N极输入端子，2C-E极输入端子，2d-凹槽，3-框套，4-热 释电红外探头，5-电源指示灯，6-控制板，6a-电源转换模块，6b-负载接入判别电路，6c-负 载电流判别电路，6d-人体接近判别电路，6e-逻辑控制驱动电路，7-电流互感器。
【具体实施方式】
[0020] 为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步 详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。
[0021 ]实施例
[0022]如图1、图2所示，是一种儿童安全墙面电源插座外形和后侧结构图，它包括壳体和 控制板6,所述壳体分为前面板1和后罩壳2,所述控制板6固定在前面板1内部，后罩壳2罩住 控制板6后与前面板扣合在一起。所述前面板1上设有=忍电源输出插孔，其中包含L极输出 插孔la、N极输出插孔lb和E极输出插孔Ic，可供家庭电器设备接插使用。所述前面板I上还 设有热释电红外探头4和电源指示灯5,所述热释电红外探头4是一种专口用作探测人体福 射的红外线传感器;所述电源指示灯5采用L邸二极管，在电源插座有电输出时发出红光;在 所述前面板1的两侧各设有一个安装孔IcU用于安装时穿入螺丝钉，可将墙面插座和墙面上 预埋的通用底盒固定;安装好墙面插座后还要将框套巧O在所述前面板1上，用W罩住安装 螺钉，使得外露的插座面更加美观。所述后罩壳2上设有=个电源输入端子，所述电源输入 端子包含L极输入端子2a，N极输入端子2b和E极输入端子2c，用于外接输入电源的接线，所 述后罩壳2的两侧还设计成凹槽，可W避开安装时穿入的螺钉杆。
[0023] 如图3所示，是一种儿童安全墙面电源插座的整体控制电路图，图中控制板6上的 控制电路主要分为电源转换模块6曰、负载接入判别电路6b、负载电流判别电路6c、人体接近 判别电路6d和逻辑控制驱动电路6e，所述电源转换模块6a的内部是一个AC-DC转换开关电 源，其输入端直接与外部交流电源的L、N线连接，输出端为直流巧V电压，给各个判别控制电 路提供低压直流工作电源。
[0024] 在图3的所述负载接入判别电路6b中，是一种在未接通电源输出时能判断负载接 入的专用电路;因为从安全角度考虑，在墙面插座的插孔没有接入负载插头而外露时，插孔 不应接通电源，但不接通电源输出时又测不到负载电流;为解决运一矛盾，该电路采用了类 似测电笔的原理：当我们手持测电笔并接触后端的金属部分，并将电笔头触碰交流电源的 火线L极时，人体并不会触电，因为电笔的内部串入了高阻值的电阻，只有几微弱的安全电 流经人体和大地，就可W点亮电笔中的发光氛泡；同理，在所述负载接入判别电路化中采用 了一个兆欧姆级的电阻R4接在输入电源L线和L极输出插孔Ia之间，并采用另一个兆欧姆级 的电阻R5接在N极输出插孔Ib与一个S极管V2的基极之间；运样，在插座上没有电源输出 时，即使用手触摸电源插孔，也能确保人体的安全；当有外接负载插头插入墙面插座并开通 家用电器开关时，就接入了负载电阻RF,交流电源的火线L经过串联电阻R4、R5和RF就产生 了一个微电压信号，运个信号就能驱动=极管V2导通，使得并接在交流电源两端的D1、R3、 Wl、V2和光禪B1输入侧的回路导通，从而引起光禪电路BI的输出侧也导通，Fl点就从低电平 转为高电平，运个信号就是在没有插座电源输出时可W得到的负载接入信号。
[0025] 在图3的所述负载电流判别电路6c中，需通过电流互感器7来检测外接负载的工作 电流，所述电流互感器7的输入孔中穿入电源线路的L线，其输出端接所述负载电流判别电 路6c的Hl和H2端，当墙面插座已经接入负载、且负载开通后使得插座有输出电源时，所述 电流互感器7的输入侧孔中因为有电流流过而引起输出侧产生感应电流小信号，运个信号 经过放大后使所述负载电流判别电路6c的输出端F2呈现高电平;在用电设备负载关断时， 所述电流互感器7的输入没有电流，输出也没有感应电流，因而所述负载电流判别电路6c的 输出端F2转成低电平，运个F2端的电平变化信号就是负载电流的判别信号。
[0026] 在图3的所述人体接近判别电路6d中，采用了一个外接热释电红外探头4,所述热 释电红外探头4外露在前面板1表面的上方，运是一种高热电系数材料的探测元件，其探测 的波长范围与人体的热福射波长相同，加与上用光学透镜配合，可调节到探测到墙面插座 一至二米范围内人体的活动;运样，当有靠近墙面插座的前面板1时，所述热释电红外探头4 就将接收到的红外福射转变成微弱的电压信号，再经过电路中场效应管的放大作用，就可 使所述人体接近判别电路6d的输出端F3呈现高电平；当人体离开墙面插座的前面板1时，其 输出端F3就转成低电平。
[0027] 在图3的所述逻辑控制驱动电路6e中，其输入端汇集了F1、F2和F3信号，其内部采 用多个COMS数字逻辑电路忍片组成的判别电路，可按设定的防触电安全要素对输入信号进 行判别，其输出端KZ经限流电阻Rl后驱动S极管Vl的基极，S极管Vl的发射极接地，Vl的集 电极串接双路继电器Jl的线圈后接巧V工作电源；当所述逻辑控制驱动电路6e的输出端KZ 呈高电平时，=极管Vl导通、双路继电器Jl的线圈得电后使Jl-I和J1-2触点闭合，所述前面 板1上的插孔中有电源输出；当KZ端呈低电平时，双路继电器Jl的线圈失电后使Jl-I和J1-2 触点断开，所述前面板1上的插孔中就没有电源输出。
[0028] 如图4所示，是一种儿童安全墙面电源插座的逻辑判别原理图；运个逻辑判别电路 集成在所述逻辑控制驱动电路6e的内部，其中主要采用了 2个反相器和3个与非口电路，该 电路单元采用巧V电源供电，其判别的功能可根据表1的逻辑判别真值表来作W下分析：
[0029] 表1逻辑判别真值表 [00301
[0031] a)在插座未接入负载Fl =0、无负载电流F2 = 0、无人接近插座F3 = 0时，无驱动输 出KZ = O、插座电极不通电。
[0032] b)在无负载接入插座F1=0、无负载电流F2 = 0、有人接近插座F3 = l时，仍无驱动 输出KZ = 0、插座电极仍不通电。
[0033] C)在接上用电负载Fl = l、无负载电流F2 = 0、有人接近插座F3 = l时，仍无驱动输 出KZ = O、插座电极还不通电。
[0034] d)接着上述状态，当人体已离开插座F3 = 0时，有驱动输出KZ = U插座电极已通 电，有负载电流F2 = 1，此时由于双路继电器的J1 -2触点的闭合，使得V2S极管的基极和发 射极之间电压为零，因此，所述负载接入判别电路的输出Fl=O为低电平，所W判不到负载 的接入，但运不影响插座输出电源的状态。
[0035] e)接着上述状态，如果人体又接近插座F3 = l，仍然保持驱动输出KZ=1、插座电 极仍通电，仍然判不到负载接入F1=0、有负载电流F2 = l，用电负载持续通电。
[0036] f)接着上述状态，如果人体又接近插座F3 = l，并关掉用电负载、无负载电流F2 = 0,无驱动输出KZ = O、插座电极就断电。
[0037] g)还是接着上述状态，如果人体再次离开插座，插座的输出就回到起始状态，如果 要再次开通用电负载并使墙面插座输出电源，就要重复人体接近、接上插头、接通负载、人 体离开，才有电源输出的过程。
[0038] 通过上述技术方案，本实用新型的一种儿童安全墙面电源插座，通过采用电子元 件构成的电路来判断人体接近、用电负载的接入和用电负载的通电状况，特别是采用了热 释电红外探头和微电流禪合电路，可W很灵敏地检测人体靠近电源插座，可W解决没有接 通电源输出时无法检测到负载电流、判不到负载接入就不能输出电源的矛盾;使墙面电源 插座的插孔在没有接入用电设备而外露时，不会有电源输出；在人体靠近墙面插座且没有 开通用电负载时，也没有电源输出；只有在墙面插座接上用电负载，并且将负载电源开关接 通，再等待人体离开后，墙面插座才有电源输出。运样，不论是人体不慎触碰电源的插孔，还 是淘气的孩童玩弄电源插孔，都不会发生触电的危险，使本实用新型的一种儿童安全墙面 电源插座成为家庭安全用电配件的理想选择。
[0039] W上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是 利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在 其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种儿童安全墙面电源插座，其特征在于:它包括壳体和控制板，所述壳体分为前面 板和后罩壳，所述前面板上设有电源输出插孔、热释电红外探头和电源指示灯，所述后罩壳 上设有电源输入端子;所述壳体内部设有控制板并装有电源转换模块及负载接入判别电 路、负载电流判别电路、人体接近判别电路和逻辑控制驱动电路。2. 根据权利要求1所述的一种儿童安全墙面电源插座，其特征在于:所述前面板两侧设 有安装孔，并带有盖住安装孔的框套;所述前面板后侧固定有控制板，所述后罩壳罩住控制 板后与前面板扣合成一体。3. 根据权利要求1所述的一种儿童安全墙面电源插座，其特征在于:所述后罩壳上的电 源输入端子分为L极、N极和E极，其中L极、N极分别与内部的控制板上电源转换模块的交流 输入L端、N端连接，所述后罩壳上电源输入端子中的E极与电源输出插孔的E极直接连接。4. 根据权利要求1所述的一种儿童安全墙面电源插座，其特征在于:所述电源转换模块 由AC-DC变换电路构成，其直流输出端分别连接负载接入判别电路的低压侧、负载电流判别 电路、人体接近判别电路和逻辑控制驱动电路的电源端。5. 根据权利要求1所述的一种儿童安全墙面电源插座，其特征在于:所述负载接入判别 电路由高压侧取样元件和低压侧耦合元件构成，其高压侧的L端、N端也与电源输入端子的L 极、N极连接，高压侧内部由二极管D1、电阻R3、稳压二极管W1、光耦电路B1、三极管V2元件组 成，并通过电阻R4、电阻RF经过电阻R5给三极管V2提供取样信号；其低压侧通过光耦电路B1 和电阻R2元件将耦合输出信号F1接至逻辑控制驱动电路的第一个输入端。6. 根据权利要求1所述的一种儿童安全墙面电源插座，其特征在于:所述负载电流判 别电路的输入端H1和负载电流判别电路的输入端H2接电流互感器的输出端，所述电流互感 器的输入孔中穿入电源输出线路的L线，所述负载电流判别电路的输出端F2接至逻辑控制 驱动电路的第二个输入端。7. 根据权利要求1所述的一种儿童安全墙面电源插座，其特征在于:所述人体接近判别 电路的输入端T1和人体接近判别电路的输入端T2接热释电红外探头，所述人体接近判别电 路的输出端F3接至逻辑控制驱动电路的第三个输入端。8. 根据权利要求1所述的一种儿童安全墙面电源插座，其特征在于:所述逻辑控制驱动 电路的输出端KZ连接电阻R1、三极管V1并驱动双路继电器J1的线圈，所述双路继电器J1的 J1-1触点的一侧接电源输入端的L极，另一侧接前面板上电源输出插孔的L极;所述双路继 电器J1的J1-2触点的一侧接电源输入端的N极，另一侧接前面板上电源输出插孔的N极。9. 根据权利要求1所述的一种儿童安全墙面电源插座，其特征在于:所述电源指示灯串 接二极管D2和电阻R6后并接在前面板电源输出插孔的L极和N极之间。
【文档编号】H01R13/66GK205609881SQ201620189351
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】俞奕, 王之鸿, 苑文龙, 孙桥, 俞晨泓
【申请人】苏州工业园区科佳自动化有限公司