专利名称：节能防护模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及电器设备节能保护开关应用领域。特别是一种节能防护模块。
背景技术：
所有的电子电器设备工作都是通过电能激活才发生作用，投入运行或关闭由 控制开关进行切换，在担负切换重要一环中，由于传统控制方式对要投入运行的 电子电器设备，不能诊断运行前、运行中的空载、待机及安全工作具备条件，因此
造成电能无谓的浪费与电气事故的发生并会使设备寿命縮短；这些问题存在，长 期以来未能得到很好的解决一直延伸至今。随着科技工业的飞速发展，电子电 器产品不断进人们日常工作生活，随之导致电能的浪费及电气事故日益加剧。 本节能防护模块为解决上述的不足，提供了一个完整的解决方案，当电器设备进 入空载、待机时自动断电，设备投入运行前、运行中发生漏电/过载/短路/过压/欠 压电气故障时自动保护，从而彻底堵截电能浪费确保用电安全与设备安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能多用途，具节能、防护、遥控开/关切换 功能，使用安全方便的节能防护模块。它由九个控制单元构成模块整体，对电子电 器设备进入空载、待机时能自动断电，设备投入运行前、运行中发生漏电/过载/ 短路/过压/欠压电气故障时自动保护。集节能、防护、手动、遥控功能于一体, 实现节能防护开/关的智能切换。广泛应用于控制各种电子电器设备,取代传统 电子电器设备中的开关。
本发明是这样实现上述目的的
节能防护模块，其特征在于包括PIC单片机IC2，与PIC单片机IC2相连的
开关电源变换电路、加载/卸载指令电路、负荷/过载/短路识别指令电路、数字灭 弧指令电路、过压/欠压识别指令电路、漏电识别指令电路、加载诊断识别指令 电路、温度识别指令电路、界面控制/工作/故障状态显示电路； 开关电源变换电路:供给各电路工作所需的工作电压；加载/卸载指令电路:根据PIC单片机IC2发出控制指令，由磁保持开关JKC 执行加载/卸载并接通负载电路；
负荷/过载/短路识别指令电路:由电流互感器获取负荷时产生的动态变化电 压，经运放ICl-3、 ICl-2、 IC1-1门电路比较，14、 2、 1腳连接PIC单片机IC2
的输入端；
数字灭弧指令电路由电容获取输入电源波形的时间相位信号，由整形电路 中的三极管发射极输出矩阵波,电路连接PIC单片机IC2的输入端；
过压/欠压识别指令电路由电阻获取输入电源动态变化电平，电路输出端连 接PIC单片机IC2的输入端；
漏电识别指令电路:由零序互感器获取负荷失衡信号电压，经运放IC1-3门 电路比较14腳输出端连接PIC单片机IC2的输入端；
加载诊断识别指令电路:输入端通过隔离控制反馈电路、磁保持JKC开关连 接到负载电路，输出端连接到PIC单片机IC2的输入端；
温度识别指令电路:与热敏传感器TR构成的控制电路，输出端连接PIC单片 机IC2的输入端；
界面控制/工作/故障状态显示电路:触发按键、红外接收头,LED发光二极管 与蜂鸣器构成触发控制、声光电路,输入端与工作电源正极相连，输出端与PIC单 片机IC2输入端连接。
本发明的有益效果是采用数字互通方式执行程序控制，宽电源微功耗工 作，实现节能、防护、遥控开/关切换功能；对加载电子电器设备进入空载、待 机时能自动断电，设备投入运行前、运行中发生漏电/过载/短路/过压/欠压电气故 障时自动保护。堵截能源浪费，为要投入运行加载的电子电器设备提供安全屏障， 避免突发电气事故与延长设备寿命，提供节能防护及方便操作控制切换。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明-图一是本发明的方框原理图。 图二是本发明的电路原理图。
具体实施方式
参照图一，节能防护模块包括PIC单片机IC2，与PIC单片机IC2相连的开 关电源变换电路l、加^/卸载指令电路2、负荷/过敏短路识别指令电路3、数 字灭弧指令电路4、过压/欠压识别指令电路5、漏电识别指令电路6、加载诊断 识别指令电路7、温度识别指令电路8、界面控制/工作/故障状态显示电路9 。
开关电源变换电路1:供给各电路工作所需的电压;加载御载指令电路2 :根 据PIC单片机IC2输出的控制指令，由磁保持开关JKC执行加载/卸载并接通负载 电路；负荷/过载/短路识别指令电路3:由电流互感器获取负荷时产生的动态变 化电压，经运放ICl-3、 ICl-2、 IC1-1门电路比较，14、 2、 1腳连接PIC单片机 IC2的输入端；数字灭弧指令电路4:由电容获取输入电源波形的时间相位信号， 由整形电路中的三极管发射极输出矩阵波，电路连接PIC单片机IC2的输入端； 过压/欠压识别指令电路5:由电阻获取输入电源动态变化电平，电路输出端连接 PIC单片机IC2的输入端；漏电识别指令电路6:由零序互感器获取负荷失衡信 号电压，经运放IC1-3门电路比较14腳输出端连接PIC单片机IC2的输入端； 加载诊断识别指令电路7:输入端通过隔离控制反馈电路、磁保持JKC开关连接 到负载电路,输出端连接到PIC单片机IC2的输入端;温度识别指令电路8:与热 敏传感器TR构成的控制电路,输出端连接PIC单片机IC2的输入端；界面控制/ 工作/故障状态显示电路9:触发按键、红外接收头，LED发光二极管与蜂鸣器构 成触发控制、声光电路,输入端与工作电源正极相连，输出端与PIC单片机IC2输 入端连接。
根据电路原理图附图二对本发明中各个电路的结构及其功能作详细的描述: A.开关电源变换电路1:由自恢复保险丝TCP，压敏电阻V艮整流二极管D1、 D2、 D14，电阻R1、 R2、 R3、 Rll、 R18、 R22，电容C1、 C2、 C3、 C4、 C9、 C13、 C16、 C19C、 C20，三极管T1，稳压二极管D3、 D13，开关变压器EB1连接组成。 输入的电源经整流变换，通过电阻R1、虑波电容C1、开关变压器EB1的Ll绕 组加到三极管Tl集电极，由电阻R2、稳压二极管D3、电容C2组成宽稳压源， 为振荡电路提供电压，由电阻R3、电容C3、 C4 、开关变压器EB1的L2绕组、 开关三极管Tl构成起派电路,使三极管Tl工作于开关状态，开关变压器EB1的 L3绕组产生感生电压，二极管D14整流、D13稳压、电容C16、 C19滤波形成稳定的直流电压供各电路所需的工作电压；由电阻RU，电容C13构成磁保持开关 低功耗供电电路;电阻R18、电容C19、 二极管D10组成高稳定电源,为运放提供 基准电压;电阻R18、电容C19为PIC单片机IC2清零电路供电及虑波。
B. 加载/知载指令电路2:由电阻R19、 R20、电容C14、 C15、三极管T3、 T4、 二极管Dll、 D12和磁保持开关JKC、 PIC单片机IC2的6、 7腳连接组成。 加载/卸载指令电路受PIC单片机IC2的6、 7脚控制，当P1C单片机1C2的6 脚输出高电平时，三极管T3导通,磁保持开关JKC的La绕组线圈有电流通过产 生磁场效应，磁保持开关JKC对负荷进行加载；当7脚输出高电平时,三极管T4 导通,磁保持开关JKC的Lb绕组线圈有电流通过产生磁场效应，磁保持开关JKC 对负荷进行卸载。
C. 负荷/过载/短路识别指令电路3:由电流互感器EB3、电阻R13、R14、 R15、 !U6、 R17、电容CIO、 Cll、 C12、 C17、 C18、运放ICl-3、 ICl-2、 IC1-1门和 二极管D7、 D8、稳压二极管D6、 D9、 PIC单片机IC2的9、 11腳连接组成。 a^设备负载工作时，电流互感器EB3副边获得交流信号高电平，经二极管整流变 为动态直流电压加到运放IC1-2门7腳，当7腳电平保持高于基准电位时，运放 IC1-2门1腳输出髙阻，连接PIC单片机IC2输入端9腳，9腳高电平，PIC单片机 IC2不发出任何指令;设备负载进入相持待机时，电流互感器EB3副边获得交流信 号低电平,加到运放ICl-2门7腳的电平低于基准电位，运放IC1，2门1腳输出低 阻，连接PIC单片机IC2输入端9腳变为低电平，当PIC单片机IC2输入端9腳 低电平时，PIC单片机IC2判别为设备进入待机相持状态,发出卸载指令;b.加载 运行的设备发生过载时，电流互感器EB3副边产生的高电平，经二极管整流形成 直流电压超过稳压二极管D9击穿电压时，电阻R15接地的另一端产生电位，经 电阻R14，电容C12延时加到运放IC1-1门4腳，4腳电平高于基准电位时，运放 IC"1门2腳变为低阻,连接PIC单片机IC2输入端11腳为低电平，PIC单片机IC2 的11腳低电平时,发出过载卸载指令；c.加载运行的设备发生短路时，电流互感器 EB3副边产生的高电平，经二极管整流形成直流电压超过稳压二极管D9+D6击 穿电压时，快速加到运放ICl-3门8腳，8腳电平高于基准电位时,运放lCl-3门14 腳输出低阻，连接PIC单片机IC2输入端11腳为低电平，PIC单片机IC2的11腳低电平时，发出短路卸载指令。
D.数字灭弧指令电路5:由电阻R6、 R7、 R8、 R21、电容C6、三极管T2、 PIC单片机IC2的3腳连接组成。由电阻R6、 R7进行限压，电容C6获取输入 电源波形的时间相位角信号输入到三极管T2基极，由整形电路中的三极管T2 发射极输出矩阵波输入到PIC单片机IC2的3腳输入端，由PIC单片机IC2对运 行电源检出相位角，当任何一个输入指令要发出加载或卸载时,都选择在负荷运 行电流相处在零度角时发出指令，使磁保持开关动作时触点产生电弧最小，从而 实现数字灭弧保护开关触点。
E.过压/欠压识别指令电路6:由电阻R4、 R5、电容C5、稳压二极管D4、 PIC单片机IC2的1腳连接组成。经电阻R5、 R6限流分压捕捉输入的电源的动 态变化电平，电容C5缓冲滤波，稳压二极管D4限压后输入到PIC单片机IC2 的1脚，由PIC单片机IC2进行对输入电平的幅度值进行分析，当输入的电平 超出上、下限时，PIC单片机IC2发出卸载或拒绝加载指令，并使故障状态显示 电路工作发出声光报警。
F.漏电识别指令电路7:由零序互感器EB2、电阻R12、 R16电容C7、 C8、 C18、 二极管D5、运放ICl-3门、PIC单片机IC2的11腳连接组成。加载运行 电路出现漏电，零序互感器EB2副边产生感应电压，经电容C7缓冲，二极管 D5整流，电阻R12电容C8组成抗干扰缓冲吸收后将整流后形成信号电平输入 到运放ICl-3门8腳，当8腳电位高于基准电位，IC1-3门14腳输出低阻，连接 PIC单片机IC2的11脚变为低电平，当PIC单片机IC2的11脚变为低电平时， 发出卸载指令。
GL加载诊断识别指令电路8:由电阻R9、 R10、 R23、 R24、 R29、电容C22、 C23、 C24、三极管T6、 二极管Dl6、 D17、 D18、 D19、自恢复保险丝TCP1、 隔离控制变压器EB4、光电耦合器IC4、 PIC单片机IC2的8、 2腳连接组成。 进入加载运行前a.若负荷电路发生短路会导致加在隔离控制变压器EB4的La 初级绕阻上的电位下降，经电阻R23连接PIC单片机IC2的2腳输入端从高电 平变为低电平，当PIC单片机IC2的2腳为低电平时，PIC单片机IC2判定为加 载电路相处故障状态，发出拒绝加载指令并使故障状态显示电路工作，发出声光报蒈；b.若负荷电路发生漏电，光电耦合器IC4的1腳与2腳产生电位差，有 电流流过，3腳与4腳从高阻变低阻，连接PIC单片机IC2的2腳输入端从高电 平变为低电平，当PIC单片机IC2的2腳为低电平时，PIC单片机IC2判定为加 载电路相处故障状态，发出拒绝加载指令；并使故障状态显示电路工作发出声 光报警。
H. 温度识别指令电路9:由热敏传感器TR、电阻R27、 R28,三极管T5、 PIC单片机IC2的14腳连接组成。温度对热敏传感器的效应，导致三极管基极 电平下降，三极管T5导通，发射极连接PIC单片机IC2的14腳高电平变为低 电平，PIC单片机IC2的14腳低电平时，发出卸载指令，PIC单片机IC2的14 腳电平受三极管T5发射极控制，当三极管T5恢复截止时，PIC单片机IC2的 14腳电平转为高电平，高电平恢复后，由PIC单片机IC2内部设定在一定时间 内发出加载指令。
I. 界面控制/工作/故障状态显示电路9:由按键WS、电阻R25、 R26、电容 C21、红外接收头IC3、蜂呜器SP、 LED发光二极管D15、 PIC单片机IC2的 12、 13腳连接组成。触发按键或红外遥控产生脉冲信号输入PIC单片机IC2的 13腳，由PIC单片机IC2识别输入指令，发出加载/卸载控制指令,加载运行中红外 遥控输入指令不起作用，PIC单片机IC2输入端13腳，为公共入口 ，由PIC单片机 IC2内部数字交换程序自动识别，对来自不同的信号指令分别受控或拒绝;工作 正常状态时PIC单片机IC2的12脚维持低阻，LED灯亮，故障状态时PIC单片 机IC2的12脚从低阻到高阻作自动频率性变换、随之电流流经LED灯D15，蜂 呜器SP从而发生闪烁/蜂呜声。
权利要求
1. 节能防护模块，其特征在于包括PIC单片机IC2与PIC单片机IC2相连的开关电源变换电路(1)、加载/卸载指令电路(2)、负荷/过载/短路识别指令电路(3)、数字灭弧指令电路(4)、过压/欠压识别指令电路(5)、漏电识别指令电路(6)、加载诊断识别指令电路(7)、温度识别指令电路(8)、界面控制/工作/故障状态显示电路(9)；开关电源变换电路(1)供给各电路工作所需的工作电压；加载/缷载指令电路(2)根据PIC单片机IC2输出的控制指令，由磁保持开关JKC执行加载/缷载并接通负载电路；负荷/过载/短路识别指令电路(3)由电流互感器获取负荷时产生的动态变化电压，经运放IC1-3、IC1-2、IC1-1门电路比较，14、2、1腳连接PIC单片机IC2的输入端；数字灭弧指令电路(4)由电容获取输入电源波形的时间相位信号，由整形电路中的三极管发射极输出矩阵波，电路连接PIC单片机IC2的输入端；过压/欠压识别指令电路(5)由电阻获取输入电源动态变化电平，电路输出端连接PIC单片机IC2的输入端；漏电识别指令电路(6)由零序互感器获取负荷失衡信号电压，经运放IC1-3门电路比较14腳输出端连接PIC单片机IC2的输入端；加载诊断识别指令电路(7)输入端通过隔离控制反馈电路、磁保持JKC开关连接到负载电路，输出端连接到PIC单片机IC2的输入端；温度识别指令电路(8)与热敏传感器TR构成的控制电路，输出端连接PIC单片机IC2的输入端；界面控制/工作/故障状态显示电路(9)触发按键、红外接收头，LED发光二极管与蜂鸣器构成触发控制、声光电路，输入端与工作电源正极相连，输出端与PIC单片机IC2输入端连接。
2. 根据权利要求1所述的节能防护模块，其特征在于开关电源变换电路(l)由自 恢复保险丝TCP，压敏电阻VR，整流二极管D1、 D2、 D14，电阻R1、 R2、R3、 Rll、 R18、 R22,电容C1、 C2、 C3、 C4、 C9、 C13、 C16、 C19、 C20, 三极管T1，稳压二极管D3、 D13,开关变压器EB1连接组成。
3. 根据权利要求1所述的节能防护模块，其特征在于加载/卸载指令电路(2)由电 阻R19、 R20，电容C14、 C15，三极管T3、 T4， 二极管Dll、 D12和磁保持 开关JKC, PIC单片机IC2的6、 7腳连接组成。
4. 根据权利要求1所述的节能防护模块，其特征在于负荷/过载/短路识别指令电 路(3):由电流互感器EB3、电阻R13、 R14、 R15、 R16、 R17，电容CIO、 Cll、 C12、 C17、 C18，运放ICl-3、 ICl-2、 IC1-1门和二极管D7、 D8，稳压二极 管D6、 D9， PIC单片机IC2的9、 11腳连接组成。
5. 根据权利要求1所述的节能防护模块，其特征在于数字灭弧指令电路(4)由电 阻R6、 R7、 R8、 R21，电容C6、三极管T2， PIC单片机IC2的3腳连接组成。
6. 根据权利要求1所述的节能防护模块，其特征在于过压/欠压识别指令电路(5) 由电阻R4、 R5,电容C5、稳压二极管D4， PIC单片机IC2的1腳连接组成。
7. 根据权利要求1所述的节能防护模块，其特征在于漏电识别指令电路(6)由零 序互感器EB2，电阻R12、 R16电容C7、 C8、 C18， 二极管D5，运放IC1-3 门，PIC单片机IC2的11腳连接组成。
8. 根据权利要求1所述的节能防护模块，其特征在于加载诊断识别指令电路(7) 由电阻R9、 RIO、 R23、 R24、 R29,电容C22、 C23、 C24,三极管T6， 二极 管D16、 D17、 D18、 D19，自恢复保险丝TCP1，隔离控制变压器EB4，光电耦 合器IC4， PIC单片机IC2的8、 2腳连接组成。
9. 根据权利要求1所述的节能防护模块，其特征在于温度识别指令电路(8)由热 敏传感器TR，电阻R27、 R28，三极管T5， PIC单片机IC2的14腳连接组成。
10. 根据权利要求1所述的节能防护模块，其特征在于界面控制/工作/故障状态 显示电路(9):由按键WS，电阻R25、 R26,电容C21，红外接收头IC3，蜂呜器SP， LED发光二极管D15， PIC单片机1C2的12、 13腳连接组成。
全文摘要
本发明公开了一种节能防护模块，包括PIC单片机IC2与PIC单片机IC2相连的开关电源变换电路、加载/卸载指令电路、负荷/过载/短路识别指令电路、数字灭弧指令电路、过压/欠压识别指令电路、漏电识别指令电路、加载诊断识别指令电路、温度识别指令电路、界面控制/工作/故障状态显示电路。本发明提供一种多功能多用途，具节能、防护、遥控开/关切换功能，使用安全方便的节能防护模块。它由九个控制单元构成模块整体，对电子电器设备进入空载、待机时能自动断电，设备投入运行前、运行中发生漏电/过载/短路/过压/欠压电气故障时自动保护。集节能、防护、手动、遥控功能于一体，实现节能防护开/关的智能切换。广泛应用于控制各种电子电器设备，取代传统电子电器设备中的开关。
文档编号G05B19/04GK101458499SQ20071012490
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月10日 优先权日2007年12月10日
发明者李树聪 申请人:李树聪