专利名称：多功能自动识别防触电保安插座的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多功能自动识别防触电保安插座。
随着家电的普及，电源插座的使用更加广泛。在家庭生活中发生触电事故几乎都是由插座引起的，因此有些人对插座进行了各种改造，如加门、加盖等，但却使电源插头难于插入，给使用带来不便。
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、使用方便，在电器漏电或人触电的情况下能自动切断电源的多功能自动识别防触电保安插座。
本实用新型的目的通过如下技术方案实现它是由插座组成，其特征在于它还由智能检测电路、短保控制电路、持续供电电路、驱动电路及脉冲充电电路组成，由智能检测电路、脉冲充电电路、驱动电路、输出插座及持续供电电路连接形成串联回路，在智能检测电路与驱动电路之间还串联有短保控制电路，电源串接于脉冲充电电路、驱动电路与输出插座之间。
本实用新型只是在原来的插座里加上一些电子元器件。在未使用用电器时，插座的接触片不带电，在人无意中碰到接触片，或同时碰到两接触片也不会被触电。只有在插入用电器的电源插头并使用时，它会为用电器提供电源。在拔除用电器的电源插头或关闭电源开关以后，或在用电器漏电时，它会自动切断电源，使人免遭触电。在用电器短路时，它会禁止对用电器提供电源。本实用新型具有结构简单、成本低、使用安全可靠的特点，是理想的保安插座。
图1为本实用新型的基本电路方框图。
图2为本实用新型的基本电路原理图。
图3为本实用新型的一种较佳实例电路图。
为了使本实用新型结构更加清楚完整，
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示本实用新型是在原来的插座里加上智能检测电路、短保控制电路、持续供电电路、驱动电路及脉冲充电电路组成，由智能检测电路、脉冲充电电路、驱动电路、输出插座及持续供电电路连接形成串联回路，在智能检测电路与驱动电路之间还串联有短保控制电路，电源串接于脉冲充电电路、驱动电路与输出插座之间。如图2所示智能检测电路为，电阻R6、R5和继电器的常闭点串接在电源地[24]和插座的相线输出端[18]之间，大功率二极管D3和D4正向串联后与D5反向并联，D3的阳极接在零线的输入端(即Vcc)[21]，D4的阴极接在插座的零线输出端[19]，电阻R4跨接在R5和R6的接点与光电耦合器U2的光敏三极管的基极[26]上，成为本电路的智能检测控制端。持续供电电路为光电耦合器U2的发光二极管阴极[22]与R3相联，光电耦合器U2的发光二极管阳极[21]、D5的阴极和D3的阳极与Vcc相联，R3的另一端、D5的阳极和D4的阴极与插座的零线输出端[19]相联，成为本电路持续供电功能的控制端。短保护控制电路为稳压二极管ZD2的阳极与开关三极管01的基极相连，ZD2阴极与R5和R6的接点相连，Q1的集电极和发射极分别接在B点和电源地[24]上，构成本电路的短保控制端。驱动电路由U4、R10、Q2、JR1串联组成。脉冲充电电路为开关二极管D6、电阻R8和R9串接在U3的输出端[2]与电源地[24]之间，电解电容器C4与电阻R9并联，R8和R9的接点接在B点，构成了脉冲充、放电电路。
交流220V电压的相线经过无极性薄膜电容C1降压、二极管D1和D2整流、电解电容器C2滤波，稳压二极管ZD1和稳压集成电路U1稳压后，输出12V和5V直流电压供电路使用。与C1并联的电阻R1为放电用的，连接在整流二极管D1和D2的接点与电容C1之间的电阻R2用于限制浪涌电流。
在插入用电器以后，因用电器的内阻较小，Vcc(+5V)电压经大功率二极管D3、D4、插座的零线接触片[19]、用电器、相线接触片[18]、继电器JR1的公共端[16]、常闭端[15]、电阻R5和R6分压使电路中A点的电位升高并大于0.6V，该电压经跨接在电阻R5和R6的接点与光电耦合器U2的光敏三极管的基极[26]之间的电阻R4，使光电耦合器U2的光敏三极管导通，光敏三极管的发射极[24]接在电源地，集电极[25]接在非门U3输入端[1]，故U3输入低电平而翻转，输出端[2]输出高电平，开关二极管D6导通，电路中B点电位升高并大于非门U4输入端[3]的正阀值VT+。非门U4的输入端[3]为高电平翻转，输出端[4]输出低电平，因三极管Q2的基极经电阻R10接在U4的输出端[4]上，三极管Q2的发射极接在Vcc(+5V)，三极管Q2导通，继电器JR1线圈的一端接在三极管Q2集电极，另一端接在-12V电源上，继电器JR1吸合。交流220V相电压经熔断器FUSE1、接在继电器J1的常开端点[17]，再经公共端点[16]提供给用电器，用电器开始工作。与此同时大功率二极管D3、D4和D5在回路中产生交流电压降。因光电耦合器U2的发光二极管的阴极[22]经电阻R3接在D4的阴极，发光二极管的阳极[21]接在D3的阳极，使U2的发光二极管闪烁，光电耦合器U2的光敏三极管周期性导通或截止，U3输出端[2]输出方波脉冲。
在脉冲充、放电电路中，因有开关二极管D6的存在，只有正向脉冲经电阻R8对电解电容C4迅速充电，在开关二极管D6截止时，电解电容C4经电阻R9缓慢地放电，使B点的电位始终大于非门U4输入端[3]的负阀值VT-，非门U4输出端[4]保持低电平，三极管Q2继续导通，继电器JR1继续吸合，用电器持续工作。
拔除用电器电源插头或关闭用电器电源开关，电路中A点的电位下降，光电耦合器U2的光敏三极管截止，非门U3的输入端[1]被电阻R7箝位于高电位，输出端[2]输出低电平，二极管D6截止，电解电容C4经电阻R9缓慢放电，经过一些时间后，B点的电位下降到非门U4输入端[3]的负阀值VT-，非门U4电路发生翻转，输出端[4]输出高电平，三极管Q2截止，继电器JR1释放，插座的相线接触片[18]断电。
当用电器短路时，Vcc(+5V)电压经R5和R6分压，使A点的电位升得较高，稳压二极管ZD2被击穿，同时开关三极管Q1导通，Q1的发射极接在电源地[24]，集电极接在B点，即使光电耦合器U2的光敏三极管导通，非门U3发生翻转，B点仍为低电平。故非门U4的输出端[4]保持高电平不变，三极管Q2仍旧截止，继电器JR1没有吸合，插座的相线接触片[18]不带电。
当人手碰到插座中两接触片时，因人手的皮肤的角质层电阻较高(一般为数十千欧姆)，+5V电压经它与电阻R5和R6等分压，电路中A点的电位微小升高，光电耦合器U2的光敏三极管仍旧截止，非门U3输出端[2]输出低电平，B点仍为低电平，非门U4输出高电平不变，三极管Q2截止，继电器JR1没有吸合，插座的相线接触片[18]不带电，使人免被触电。
如图3所示，交流220V电压的相线经过无极性薄膜电容C1降压、二极管D1和D2整流、电解电容器C2滤波，稳压二极管ZD1和稳压集成电路U1稳压后，输出12V和5V直流电压供电路使用。与C1并联的电阻R1为放电用的，连接在整流二极管D1和D2的接点与电容C1之间的电阻R2用于限制浪涌电流。
在插入用电器以后，因用电器的内阻较小，Vcc(+5V)电压经大功率二极管D3、D4、插座的零线接触片[19]、用电器、相线接触片[18]、继电器JR1的公共端[16]、常闭端[15]、电阻R5和R6分压使电路中A点的电位升高并大于0.6V，该电压经跨接在电阻R5和R6的接点与光电耦合器U2的光敏三极管的基极[26]之间的电阻R4，使光电耦合器U2的光敏三极管导通，光敏三极管U2的发射极[24]接在电源地，集电极[25]接在二输入端与非门U3输入端[1]和[2]，故U3输入低电平而翻转，输出端[3]输出高电平，开关二极管D6导通，电路中R点电位升高并大于二输入端与非门U4输入端[5]的正阀值VT+。电路中二输入端与非门U5和U6构成基本R—S触发器，它们在电路中起到状态锁存作用。假设U5的输入端[13]为R—S触发器的复位端R，U5的输出端[11]与U6的输入端[9]相连作为R—S触发器的Q-输出端，U6的输入端[8]为R—S触发器的置位端S，U6的输出端[10]与U5的输入端[12]相连作为R—S触发器的Q+输出端。在正常情况下，插座通电后未使用用电器时，R—S触发器的S端为高电平，R端为低电平，则R—S触发器处于“0”状态，其输出端Q+为低电平，Q-为高电平，即二输入端与非门U4的输入端[6]保持为高电平。当使用用电器时，电路中R点的电位升高，二输入端与非门U4的输入端[5]与R点相连，二输入端与非门U4的两输入端[5]和[6]均为高电平翻转，输出端[4]输出低电平，因三极管Q2的基极经电阻R10接在U4的输出端[4]上，三极管Q2的发射极接在Vcc(+5V)，三极管Q2导通，三极管Q2集电极接在继电器JR1线圈的一端，线圈另一端接在-12V电源上，继电器JR1吸合。交流220V相电压经熔断器FUSE1接在继电器J1的常开点[17]，再经公共点[16]提供给用电器，用电器开始工作。与此同时大功率二极管D3、D4和D5在回路中产生交流电压降。因光电耦合器U2的发光二极管的阴极[22]经电阻R3接在D4的阴极，发光二极管的阳极[21]接在D3的阳极，使U2的发光管闪烁，光电耦合器U2的光敏管周期性导通或截止，U3输出端[2]输出方波脉冲。
在电路中开关二极管D6、电阻R8和R9串接在U3的输出端[3]与地之间，电解电容C4与电阻R9并联，R8和R9的接点接在R点，它们构成了脉冲充、放电电路。因有开关二极管D6的存在，只有正向脉冲经电阻R8对电解电容C4迅速充电，在开关二极管D6截止时，电解电容C4经电阻R9缓慢地放电，使R点的电位始终大于二输入端与非门U4输入端[5]的负阀值VT-，二输入端与非门U4输出端[4]保持低电平，三极管Q2继续导通，继电器JR1继续吸合，用电器持续工作。
拔除用电器电源插头或关闭用电器的电源开关，电路中A点的电位下降，光电耦合器U2的光敏三极管截止，二输入端与非门U3的输入端[1]和[2]被电阻R7箝位于高电位，输出端[3]输出低电平，二极管D6截止，电解电容器C4经电阻R9缓慢放电，经过一些时间后，R点的电位下降到二输入端与非门U4输入端[5]的负阀值VT-，二输入端与非门U4电路发生翻转，输出端[4]输出高电平，三极管Q2截止，继电器JR1释放，插座的相线接触片[18]断电。
当用电器短路时，+5V电压经R5和R6分压，使A点的电位升得较高，稳压二极管ZD2被击穿和开关三极管Q1导通，Q1的发射极接在电源地，集电极接在R点，即使光电耦合器U2的光敏三极管导通，二输入端与非门U3发生翻转，R点仍为低电平。故二输入端与非门U4的输出端[4]保持高电平不变，三极管Q2仍旧截止，继电器JR1没有吸合，插座的相线接触片[18]不带电。
当人手碰到插座中两接触片时，因人手的皮肤的角质层电阻较高(一般为数十千欧姆)，+5V电压经它与电阻R5和R6等分压，电路中A点的电位微小升高，光电耦合器U2的光敏三极管仍旧截止，二输入端与非门U3输出端[3]输出低电平，R点为低电平，二输入端与非门U4输出高电平不变，三极管Q2截止，继电器JR1没有吸合，插座接触片不带电，使人免遭触电。
当用电器漏电时，漏电电压经R12使光电耦合器U7中的发光管发光，光敏管导通，R—S触发器发生翻转、二输入端与非门U4也发生翻转，三极管Q2截止，继电器JR1释放，用电器断电，使使用者免遭触电。因R—S触发器具有状态锁存的功能，即使R点的电位保持高电平，它继续维持状态不变，三极管Q2仍然截止。只有拔除用电器的电源插头以后，R—S触发器才翻转为未用电时的状态，为下一次用电作好准备。
这种插座还具有可扩展性，在电路中U6的输入端[8]可以加入各种输出端为集电极开路输出的保护电路，如过压、欠压、过流、带零序互感器的漏电保护等电路可演变出各种家用电器保护器。
注意事项1.220V交流电源的相线应经电容C1接入电路，并在其之间加入熔断器FUSE1。
2.电阻R6阻值不应取太大(一般取2K7—6K8之间。太大时，当人手同时接触到插座的两接触片，人手的电阻与R5、R6分压后电路中的A点电位将会大于0.6V，光电耦合器U2的光敏三极管导通，继电器JR1吸合，造成触电事故。
3.电阻R5的阻值要适当。太大时，若用电器短路无法使稳压管ZD2击穿和开关三极管Q1导通，使电路失去短保作用。太小时，内电阻小的用电器无法工作。
4.电阻R8阻值不应取得太大。太大时，电阻R8与R9的分压太小，使电路中R点的电位达不到施密特触发器输入端的正阀值VT+，电路无法正常工作。
5.电解电容C4的容量不应取得太小。太小时，在脉冲充放电电路中，R点的电位无法维持大于二输入端与非门输入端的负阀值VT-，使电路连续翻转，用电器无法正常工作。
权利要求1.一种多功能自动识别防触电保安插座，由插座组成，其特征在于它还由智能检测电路、短保控制电路、持续供电电路、驱动电路及脉冲充电电路组成，由智能检测电路、脉冲充电电路、驱动电路、输出插座及持续供电电路连联接形成串联回路，在智能检测电路与驱动电路之间还串联有短保控制电路，电源劝解与脉冲充电电路、驱动电路与输出插座之间。
2.根据权利要求1所述的多功能自动识别防触电保安插座，其特征在于智能检测电路为电阻R6、R5和继电器的常闭点串接在电源地[24]和插座的相线输出端[18]之间，大功率二极管D3和D4正向串联后与D5反向并联，D3的阳极接在零线的输入端(即Vcc)[21]，D4的阴极接在插座的零线输出端[19]，电阻R4跨接在R5和R6的接点与光电耦合器U2的光敏三极管的基极[26]上，成为本电路的智能检测控制端。
3.根据权利要求1所述的多功能自动识别防触电保安插座，其特征在于持续供电电路为光电耦合器U2的发光二极管阴极[22]与R3相联，光电耦合器U2的发光二极管阳极[21]、D5的阴极和D3的阳极与Vcc相联，R3的另一端、D5的阳极和D4的阴极与插座的零线输出端[19]相联，成为本电路持续供电功能的控制端。
4.根据权利要求1所述的多功能自动识别防触电保安插座，其特征在于短保护控制电路为稳压二极管ZD2的阳极与开关三极管Q1的基极相连，ZD2阴极与R5和R6的接点相连，Q1的集电极和发射极分别接在B点和电源地[24]上，构成本电路的短保控制端。
5.根据权利要求1所述的多功能自动识别防触电保安插座，其特征在于驱动电路由U4、R10、Q2、JR1串联组成。
6.根据权利要求1所述的多功能自动识别防触电保安插座，其特征在于脉冲充电电路为开关二极管D6、电阻R8和R9串接在U3的输出端[2]与电源地[24]之间，电解电容器C4与电阻R9并联，R8和R9的接点接在B点，构成了脉冲充、放电电路。
7.根据权利要求1或5或6所述的多功能自动识别防触电保安插座，其特征在于在非门U4与电阻R9之间串联有互相并联的非门U5和U6。
8.根据权利要求1所述的多功能自动识别防触电保安插座，其特征在于在非门U6的输入端设置有输出端为集电极开路输出的保护电路。
专利摘要本实用新型涉及一种多功能自动识别防触电保安插座。它是由智能检测电路、脉冲充电电路、驱动电路、输出插座及持续供电电路连接形成串联回路,在智能检测电路与驱动电路之间还串联有短保控制电路。本实用新型在未使用用电器时,插座的接触片不带电,在人无意中碰到接触片,或同时碰到两接触片也不会被触电。只有在插入用电器的电源插头并使用时,它会为用电器提供电源。在用电器漏电时,它会自动切断电源。在用电器短路时,它会禁止对用电器提供电源。
文档编号H02H3/04GK2469581SQ0121280
公开日2002年1月2日 申请日期2001年3月17日 优先权日2001年3月17日
发明者陈全俤 申请人:陈全俤