智能强弱电安全转换装置的制作方法

本实用新型是一种安全电压转换装置，特别是涉及一种智能强弱电安全转换装置。

背景技术：

目前在市场上的插座、开关都是直接接在市电的强电上面，各国制式不同，大体分为110VAC左右与220VAC左右，它们应用在所有有电的场合，有些时候非常不安全，比如：家庭中有小孩子的时候等等，人体不小心触摸到后，可能是致命的威胁。因此如果推出智能强、弱电转换装置，能自动判断是否有真实的负载在回路上面，如果有阻性负载，哪怕比较微弱的负载，比如：0.5W，都能开通强电，如果是开关电源、阻容降压类的容性负载，也能智能判断到后开通强电，如果没有负载，会切换为人体安全电压，一般常用24V或12V最保险，就能保证人体长期接触没有任何问题。具了解，目前市面上还没有真正的智能判断与控制强电（市电110VAC与220VAC比较常用）与弱电（安全电压为36V以下）的电压之间的转换装置，包括市面上的安全插座，都是从结构上来保证不碰触到铜片，但是铜片本身还是带强电的，并不是真正的安全，只是起到隔离的作用，如果隔离不好，还是会导致人体触电的。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为解决目前的技术方案中存在目前市面上还没有真正的智能判断与控制强电（市电110VAC与220VAC比较常用）与弱电（安全电压为36V以下）的电压之间的转换装置，包括市面上的安全插座，都是从结构上来保证不碰触到铜片，但是铜片本身还是带强电的，并不是真正的安全，只是起到隔离的作用，如果隔离不好，还是会导致人体触电的问题，此实用新型提供一种智能强弱电安全转换装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能强弱电安全转换装置，由市电供电，包括：

开关电源电路，开关电源电路输入端与市电连接，开关电源电路的弱电输出端与切换电路的弱电输入端连接；

控制模块，由开关电源电路供电，与负载判断电路的输出端连接，与切换电路的控制端连接；

负载判断电路，负载判断电路的检测输入端与市电连接，负载判断电路的检测输出端与切换电路的强电输入端连接，负载判断电路输出端与控制模块连接；

切换电路，切换电路的控制端与控制模块连接，切换电路的弱电输入端与开关电源电路的输出端连接，切换电路的强电输入端与负载判断电路的检测输出端连接，切换电路的接地端与弱电检测电路连接，切换电路的接零端与市电零线连接；

弱电检测电路：弱电检测电路的接地端与切换电路的接地端连接，弱电检测电路的控制端与控制模块连接。本实用新型将根据负载的不同，智能判断短路、断路、人体接触、阻性负载、容性负载等，完美的解决了插座、开关等应用类场合不安全的问题，填补了市场的真空需求，将会产生巨大的经济、社会效益。

作为优选，所述负载判断电路包括：

电流互感器ZT1、二极管D3、二极管D4、放大器U3A、电阻R14、电阻R17和电容C21，电流互感器ZT1的第四端与市电连接，电流互感器ZT1的第三端与切换电路的强电输入端连接，电流互感器ZT1的第一端分别与二极管D3的阳极、二极管D4的阴极以及放大器U3A的负输入端连接，电流互感器ZT1的第二端分别与二极管D4的阳极、二极管D3的阴极以及放大器U3A的正输入端连接，二极管D4的阳极接地，二极管D4的阴极通过电阻R14与放大器U3A的输出端连接，放大器U3A的输出端与电阻R17的第一端连接，电阻R17的第二端与控制模块连接，电阻R17的第二端通过电容C21接地。

作为优选，所述切换电路包括：三极管Q1、三极管Q2、阻性负载R20、电阻R18、电阻R19、电阻R25和容性负载C23、二极管D5、二极管D6、继电器RY1、插座ACL2、插座ACN2，继电器RY1包括继电器线圈和双刀双掷开关，切换电路还与开关电源电路的控制电源端连接，

三极管Q2的发射极与开关电源电路的弱电输出端连接，三极管Q2的发射极与三极管Q2的基极之间通过电阻R25连接，三极管Q2的基极与控制模块的一个连接口连接，三极管Q2的集电极与双刀双掷开关的第一常闭触点连接；

双刀双掷开关的第一常开触点与电流互感器ZT1的第三端连接，双刀双掷开关的第二常开触点与市电零线连接；

二极管D5的阴极与开关电源电路的弱电输出端连接，二极管D5的阳极与三极管Q1的集电极连接，二极管D5的阴极通过继电器线圈与二极管D5的阳极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极通过电阻R18与控制模块的一个连接口连接，三极管Q1的基极通过电阻R19与三极管Q1的发射极连接；

双刀双掷开关的第一动触点与插座ACL2连接，双刀双掷开关的第二动触点与插座ACN2连接，插座ACL2通过阻性负载R20与插座ACN2连接，插座ACL2还通过容性负载C23与插座ACN2连接。

作为优选，所述弱电检测电路包括电阻R21、电阻R22、电阻R26、电阻R24、电阻R23、二极管D6和电容C22，电阻R21的第一端与电阻R22的第二端串联，电阻R22的第一端通过电阻R23接地，电阻R24的第一端与电阻R22的第一端连接，电阻R24的第二端通过电容C22接地，电阻R24的第二端与二极管D6的阳极连接，二极管D6的阴极与控制电源端连接，二极管D6的阳极与控制模块的一个连接口连接，电阻R21的第二端通过电阻R26与控制模块的一个连接口连接，电阻R21的第二端与双刀双掷开关的第二常闭触点连接。

作为优选，所述控制模块为包括有两个模数转换AD口、一个输入口和两个输出口的单片机。

本实用新型的实质性效果是：本实用新型将根据负载的不同，智能判断短路、断路、人体接触、阻性负载、容性负载等，完美的解决了插座、开关等应用类场合不安全的问题，填补了市场的真空需求，将会产生巨大的经济、社会效益。

附图说明

图1为本实用新型中控制模块的电路原理图；

图2为本实用新型中开关电源电路的电路原理图；

图3为本实用新型中负载判断电路的电路原理图；

图4为本实用新型中切换电路的电路原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。

实施例：

一种智能强弱电安全转换装置（参见附图1至附图4），由市电供电，包括：

开关电源电路，开关电源电路输入端与市电连接，开关电源电路的弱电输出端与切换电路的弱电输入端连接；

控制模块，由开关电源电路供电，与负载判断电路的输出端连接，与切换电路的控制端连接；

负载判断电路，负载判断电路的检测输入端与市电连接，负载判断电路的检测输出端与切换电路的强电输入端连接，负载判断电路输出端与控制模块连接；

切换电路，切换电路的控制端与控制模块连接，切换电路的弱电输入端与开关电源电路的输出端连接，切换电路的强电输入端与负载判断电路的检测输出端连接，切换电路的接地端与弱电检测电路连接，切换电路的接零端与市电零线连接；

弱电检测电路：弱电检测电路的接地端与切换电路的接地端连接，弱电检测电路的控制端与控制模块连接。

所述负载判断电路包括：

电流互感器ZT1、二极管D3、二极管D4、放大器U3A、电阻R14、电阻R17和电容C21，电流互感器ZT1的第四端与市电连接，电流互感器ZT1的第三端与切换电路的强电输入端连接，电流互感器ZT1的第一端分别与二极管D3的阳极、二极管D4的阴极以及放大器U3A的负输入端连接，电流互感器ZT1的第二端分别与二极管D4的阳极、二极管D3的阴极以及放大器U3A的正输入端连接，二极管D4的阳极接地，二极管D4的阴极通过电阻R14与放大器U3A的输出端连接，放大器U3A的输出端与电阻R17的第一端连接，电阻R17的第二端与控制模块连接，电阻R17的第二端通过电容C21接地。

所述切换电路包括：三极管Q1、三极管Q2、阻性负载R20、电阻R18、电阻R19、电阻R25和容性负载C23、二极管D5、二极管D6、继电器RY1、插座ACL2、插座ACN2，继电器RY1包括继电器线圈和双刀双掷开关，切换电路还与开关电源电路的控制电源端连接，

三极管Q2的发射极与开关电源电路的弱电输出端连接，三极管Q2的发射极与三极管Q2的基极之间通过电阻R25连接，三极管Q2的基极与控制模块的一个连接口连接，三极管Q2的集电极与双刀双掷开关的第一常闭触点连接；

双刀双掷开关的第一常开触点与电流互感器ZT1的第三端连接，双刀双掷开关的第二常开触点与市电零线连接；

二极管D5的阴极与开关电源电路的弱电输出端连接，二极管D5的阳极与三极管Q1的集电极连接，二极管D5的阴极通过继电器线圈与二极管D5的阳极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极通过电阻R18与控制模块的一个连接口连接，三极管Q1的基极通过电阻R19与三极管Q1的发射极连接；

双刀双掷开关的第一动触点与插座ACL2连接，双刀双掷开关的第二动触点与插座ACN2连接，插座ACL2通过阻性负载R20与插座ACN2连接，插座ACL2还通过容性负载C23与插座ACN2连接。

所述弱电检测电路包括电阻R21、电阻R22、电阻R26、电阻R24、电阻R23、二极管D6和电容C22，电阻R21的第一端与电阻R22的第二端串联，电阻R22的第一端通过电阻R23接地，电阻R24的第一端与电阻R22的第一端连接，电阻R24的第二端通过电容C22接地，电阻R24的第二端与二极管D6的阳极连接，二极管D6的阴极与控制电源端连接，二极管D6的阳极与控制模块的一个连接口连接，电阻R21的第二端通过电阻R26与控制模块的一个连接口连接，电阻R21的第二端与双刀双掷开关的第二常闭触点连接。

所述控制模块为包括有两个模数转换AD口、一个输入口和两个输出口的单片机。

本实施例使用时：

负载判断电路在强电工作中判断负载的情况，通过电流互感器ZT1感应到有无电流，并经过放大器U3A放大并转化为电压，使得检测到的电压进入控制模块的一个模数转换AD口MCU-AD1判断当前工作在轻载、重载或空载情况；

切换电路判断负载类型与通过继电器RY1切换强电或弱电的输出，当控制装置上电或从强电转化为弱电时，控制模块的控制口MCU-IO1输出低电平，三极管Q1断开，继电器RY1工作在常闭触点，此时开始判断负载是阻性负载、容性负载或空载；

阻性负载的判断方法：

在1秒内，控制单元MCU控制三极管Q2导通，直接将安全电压通过三极管Q2接到了插座ACL2上，如果外部有阻性负载，那么安全电压的电流回路将通过阻性负载R20连接到插座ACN2，然后通过电阻R21、R22与电阻R23的分压，得到阻性负载的电压值，通过限流电阻R24连到控制模块上，根据阻性负载的大小得到不同的电压，MCU从而判断是短路、断路或是人体接触，如果是短路或人体接触情况将不会切换到强电，进行了安全的保护；

容性负载的判断方法：

如上面1秒判断无阻性负载，会在下1秒设置控制模块的输出口MCU-IO2电平为脉冲输出，将产生一个交变的电压，容性负载电容C23将有电流通过，从而形成回路，此时电流将通过电阻R26连接到控制模块，直接判断有无电压来判断是否有容性负载；

空载的判断方法：

以上通过1秒判断阻性负载，另1秒判断容性负载的方法得出是否有真实负载的存在，如果上面两种负载都判断为否，那么就是空载；

根据上述的判断，如果有阻性或容性负载，控制模块驱动三极管Q1导通，继电器RY1工作在常开触点，输出插座ACL2与ACN2切换为强电输出。

本实施例将根据负载的不同，智能判断短路、断路、人体接触、阻性负载、容性负载等，完美的解决了插座、开关等应用类场合不安全的问题，填补了市场的真空需求，将会产生巨大的经济、社会效益。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。