专利名称：限量用电控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生活用电器的功率控制器，特别是一种安全用电、节 约用电的功率控制器。
技术背景目前，学生寝室、工厂集体宿舍、教室、办公室等场所由于违章使用大功 率用电设备，比如电炉、热得快、电暖器、电水壶等危险电热设备，不仅功率 大、耗费能源，而且还会因线路过载产生过热，以及设备自身过热、漏电的缺 陷，导致产生火灾的严重安全隐患，随时威胁人们的生命财产安全。因此安全 用电、节约用电是摆在我们面前的一项重要任务。 发明内容本实用新型的目的是提供一种限量用电控制器，要解决的技术问题是保证 用电安全，限制非正常大功率用电。本实用新型采用以下技术方案 一种限量用电控制器，所述限量用电控制 器具有顺序连接的变换电路、超负荷检测电路、延时控制驱动电路和开关电路。本实用新型的超负荷检测电路、延时控制驱动电路分别与音频报警发声电 路连接。本实用新型的限量用电控制器设有为变换电路、超负荷检测电路、延时控 制驱动电路、开关电路和音频报警发声电路供电的电源电路。本实用新型的变换电路设置有电抗变换器，电抗变换器的初级接电源，次 极接有正向连接的变换二极管，变换二极管负极串接有第一电容、第一电阻和第二电阻组成的T形电路。本实用新型的超负荷检测电路设有第一运算放大器，第一运算放大器反向 输入端分别经第三电阻、第五电阻接电源电路，正向输入端接第一电阻和第二 电阻连接端，输出端经第四电阻与正向输入端连接。本实用新型的延时控制驱动电路设有施密特触发器，第一三极管的集电极 经第十电阻接施密特触发器一输入端和第四电容一端，该输入端分别经第八电 阻、第九电阻接电源电路，施密特触发器另一输入端经第三电容接公共端，第 一三极管的发射极、第四电容另一端接公共端，第一三极管基极经第七电阻、 反向串接的第六二极管接第一运算放大器输出端。本实用新型开关电路的第二三极管的基极经第十三电阻接施密特触发器输 出端，第二三极管的集电极接继电器线圈，第二三极管发射极接公共端。本实用新型音频报警发声电路的语音芯片输入端经第十五电阻、反向串接 的第七二极管接第一运算放大器输出端，语音芯片输出端经第十七电阻接第三 三极管基极，第三三极管集电极经升压变压器接发声器。本实用新型的电源电路由降压限流电路、桥式整流、滤波电路和稳压电路 构成。本实用新型的继电器线圈上串接有发光二极管。本实用新型与现有技术相比，采用连接的变换电路、超负荷检测电路、延 时控制驱动电路和开关电路，对大功率阻性负载进行限制，在超出设定的负载 功率时报警并自动断电，检测负载正常后又自动恢复供电，能有效防止电炉子、 热得快、电暖器、电水壶危险大功率阻性电热负载的使用，而仪表性负载比如 计算机、电视机、电子日光灯、照明灯、风扇等电器则可以在总功率限制的安 全载流范围以内正常工作，从而达到智能化限电、节电的目的。
图1是本实用新型实施例的电路框图。图2是本实用新型实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示，本 实用新型的限量用电控制器，包括顺序连接的变换电路、超负荷检测电路、延 时控制驱动电路、开关电路，超负荷检测电路、延时控制驱动电路分别与音频 报警发声电路连接。电源电路为变换电路、超负荷检测电路、延时控制驱动电 路、开关电路提供电源如图2所示，(1)变换电路由电抗变换器LH与串接在电抗变换器LH次极、 正向连接的变换二极管D1，第一电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2组成T形 电路。当电抗变换器LH初级通过电流时，在电抗变换器LH的次级将感应出一 定数值的电压，该电压经变换二极管Dl整流变换后加在第一电阻Rl和第二电 阻R2上，于是在第二电阻R2上产生一个电压，该电压信号被输入至第一运算 放大器A1的正向输入端，由第一运算放大器Al进行检测。(2)超负荷检测电 路具有第一运算放大器A1，第一运算放大器A1反向输入端分别经第三电阻R3、 第五电阻(R5)接稳压电路输出电源，取得标准电压，第一运算放大器A1的输 出端经第四电阻R4与正向输入端连接，第五电阻R5—端接第三电阻R3，另一 端接电抗变换器次极公共端，第一运算放大器Al将第二电阻R2上产生的电压 信号与第三电阻R3提供的设定值电压进行比较、运算，当大于设定值时输出端输出高电平，小于设定值时输出低电平。(3)延时控制驱动电路具有施密特触 发器Fl，第一三极管VT1的集电极经第十电阻R10接施密特触发器Fl —输入端 和第四电容C4，该输入端分别经第八电阻(R8)、第九电阻(R9)接电源电路，施密特触发器Fl另一输入端经第三电容C3接公共端，第一三极管VT1的发射 极、第四电容C4另一端接公共端，第一三极管VT1基极接第七电阻R7。当第一 运算放大器Al输出高电平时， 一路信号经第六二极管D6触发第一三极管VT1 导通，VT1集电极变为低电平，第四电容C4通过第十电阻R10放电，即进入延 时阶段，经过约30秒，C4电平足够低时，施密特触发器F1翻转输出高电平， 驱动开关电路。(4)开关电路由第二三极管VT2、继电器K组成，施密特触发器 Fl输出的高电平信号，经第十三电阻R13至第二三极管VT2基极，使第二三极 管VT2导通，与第二三极管VT2集电极连接的继电器K线圈通电，使继电器K 主触头断开，切断电源向负载供电的线路，第二三极管VT2发射极接公共端。 由于第二三极管VT2导通，与第十四电阻R14 —同串接在集电极的发光二极管 LED熄灭。集电极与电源之间正向连接的第八二极管D8为保护二极管。(5)音 频报警发声电路，由相连接的语音芯片A3、第三三极管VT3、升压变压器T、发 声器HA构成。第一运算放大器A1输出高电平时，另一路信号经第七二极管D7、 第十五电阻R15触发语音芯片A3，语音芯片A3输出信号经第十七电阻R17至第 三三极管VT3基极，将语音芯片声音放大，连接在第三三极管VT3集电极的升 压变压器T进行阻抗变换，驱动发声器HA工作，音频报警发声电路在延时阶段 发出较响的音频报警声，提示用户减少供电负载。第十八电阻R18、第二稳压管 V2、第六电容C6组成限流稳压电路，向语音芯片A3提供合适的工作电源。如 在报警期间内减少供电负载至设定范围，经过第一运算放大器Al检测比较后输 出低电平，第一三极管VT1截止，12V直流电通过第八电阻R8、第十电阻R10 向第四电容C4充电，施密特触发器Fl输入端保持在高电平，并输出低电平， 电源继续向用户负载正常供电。由于第一运算放大器A1输出低电平，语音芯片 A3失去触发电流，第三三极管VT3截止，发声器HA停止发出音频报警声。串接在继电器K线圈上的发光二极管LED用于显示电源向负载供电的工作状态。(6) 电源电路具有降压限流电路、桥式整流、滤波电路和稳压电路。降压限流电路 由并联的第六电阻和第五电容C5构成，对输入的220V交流电源降压限流，经 桥式整流器D2 D5整流，第二电容C2滤波，第一稳压管V1、第十九电阻R19、 稳压ICA2 (7812)构成的稳压电路稳压后，输出稳定的12V直流电源，给变换 电路、超负荷检测电路、延时控制驱动电路、开关电路、音频报警发声电路供 电。采用电容降压限流式电源电路是为了能让电路长期挂线工作，减少发热与 损耗。在电抗变换器LH初级串接有保险管TA，用于防止负载短路。使用时，220V交流电源通过由本实用新型构成的具有超载音频报警的限量 供电装置向负载限量供电。在超过本电路设定的供电功率时，先发出大约30秒 的音频报警声，提示用电已超负荷。如在音频报警期间内减少供电功率至本电 路设定范围，电路将停止发出音频报警声，正常向用户负载供电。若在发出音 频报警声后，用户负载持续处在超负荷状态，电路将连续发出音频报警声，经 过大约30秒后，电路自动切断供电输出，停止向用户负载供电。再经过约30 秒后恢复供电，如果用户仍在超负荷状态，将继续停止供电。本实用新型通过 延时控制，具备了智能预警式工作，减少了断电次数。本实用新型的工作方式表述如下1、用电设备在接入220V市电回路以后， 本实用新型的限量用电控制器将自动识别出负载是否属于非法用电设备；2、如 果属于总功率限制范围内的负载，则正常供电；3、如果接入的负载包含电炉子、 热得快、电暖器、电水壶等危险大功率阻性电热负载，本实用新型的限量用电 控制器将首先发出声音报警；若用户在该设定报警时间(约30秒)内断开超负 荷负载，马上停止报警，并不断电；若用户在报警时间内不拆除超负荷负载， 则自动断电，延时(约30秒)后再恢复供电；如果用户仍在超负荷状态，将继续停止供电；直至拔除非法大功率阻性电热负载后才恢复连续正常用电。本实用新型的限量用电控制器采用了智能预警式工作，既达到了节电目的，又减少了断电次数，防止发生火灾、触电等安全事故。本实用新型主要应用于保证公共场所的安全用电和节电。本实用新型使用可以有效节约能源、节省用电开支，尤其降低危险用电设备不安全隐患的发生。作为最佳实施例，本实用新型的技术参数工作电压AC220V/50Hz，负载控制电流0.5-10A可设定，最大电流15A，标称负载110-2200W，误差±5%。使用环境温度-25°C 65°C，相对湿度不大于97%，无腐蚀性气体、导电尘埃和爆炸性气体环境，无剧烈震动和颠簸。
权利要求1.一种限量用电控制器，其特征在于所述限量用电控制器具有顺序连接的变换电路、超负荷检测电路、延时控制驱动电路和开关电路。
2. 根据权利要求1所述的限量用电控制器，其特征在于所述超负荷检测电路、 延时控制驱动电路分别与音频报警发声电路连接。
3. 根据权利要求2所述的限量用电控制器，其特征在于所述限量用电控制器 设有为变换电路、超负荷检测电路、延时控制驱动电路、开关电路和音频报 警发声电路供电的电源电路。
4. 根据权利要求3所述的限量用电控制器，其特征在于所述变换电路设置有 电抗变换器(LH)，电抗变换器(LH)的初级接电源，次极接有正向连接的 变换二极管(Dl)，变换二极管(Dl)负极串接有第一电容(Cl)、第一电阻(Rl)和第二电阻(R2)组成的T形电路。
5. 根据权利要求4所述的限量用电控制器，其特征在于所述超负荷检测电路 设有第一运算放大器(Al)，第一运算放大器(Al)反向输入端分别经第三 电阻(R3)、第五电阻(R5)接电源电路，正向输入端接第一电阻(Rl)和 第二电阻(R2)连接端，输出端经第四电阻(R4)与正向输入端连接。
6. 根据权利要求5所述的限量用电控制器，其特征在于所述延时控制驱动电 路设有施密特触发器(Fl)，第一三极管(VT1)的集电极经第十电阻(R10) 接施密特触发器(Fl) —输入端和第四电容(C4) 一端，该输入端分别经第 八电阻(R8)、第九电阻(R9)接电源电路，施密特触发器(Fl)另一输入 端经第三电容(C3)接公共端，第一三极管(VT1)的发射极、第四电容(C4) 另一端接公共端，第一三极管(VT1)基极经第七电阻(R7)、反向串接的第六二极管(D6)接第一运算放大器(Al)输出端。
7. 根据权利要求6所述的限量用电控制器，其特征在于所述开关电路的第二三极管(VT2)的基极经第十三电阻(R13)接施密特触发器(Fl)输出端， 第二三极管(VT2)的集电极接继电器(K)线圈，第二三极管(VT2)发射 极接公共端。
8. 根据权利要求7所述的限量用电控制器，其特征在于所述音频报警发声电 路的语音芯片(A3)输入端经第十五电阻(R15)、反向串接的第七二极管(D7) 接第一运算放大器(Al)输出端，语音芯片(A3)输出端经第十七电阻(R17) 接第三三极管(VT3)基极，第三三极管(VT3)集电极经升压变压器(T) 接发声器(HA)。
9. 根据权利要求8所述的限量用电控制器，其特征在于所述电源电路由降压 限流电路、桥式整流、滤波电路和稳压电路构成。
10. 根据权利要求9所述的限量用电控制器，其特征在于所述继电器(K)线 圈上串接有发光二极管(LED)。
专利摘要本实用新型公开了一种限量用电控制器，要解决的技术问题是保证用电安全，限制非正常大功率用电。本实用新型的限量用电控制器具有顺序连接的变换电路、超负荷检测电路、延时控制驱动电路和开关电路。本实用新型与现有技术相比，采用连接的变换电路、超负荷检测电路、延时控制驱动电路和开关电路，对大功率阻性负载进行限制，在超出设定的负载功率时报警并自动断电，检测负载正常后又自动恢复供电，能有效防止电炉子、热得快、电暖器、电水壶危险大功率阻性电热负载的使用，而仪表性负载比如计算机、电视机、电子日光灯、照明灯、风扇等电器则可以在总功率限制的安全载流范围以内正常工作，从而达到智能化限电、节电的目的。
文档编号H02H3/02GK201118192SQ20072017091
公开日2008年9月17日 申请日期2007年11月15日 优先权日2007年11月15日
发明者乐毅辉 申请人:乐毅辉