专利名称：具限流作用的开关的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种电路过载保护装置，详而言之，指一种具限流作用的开关。
技术背景日常生活中使用许多电器用品。由于家庭中所使用的交流电为定额的电压，当 所使用的电器用品的功率愈大，即会消耗更多的电流而更为耗电。由于自然资源有限，若使用的电器用品为大功率者，将会导致能源的加速耗损。 维护地球资源已成普遍共识，多数人都愿意使用较小功率的电器用品，同时，亦有 若干国家在制定或鼓励使用小功率电器用品的规定。然而，许多人虽有心节约能源， 却未注意电器用品的功率标示，仍常有误用大功率电器用品的现象。此种人为疏忽 即造成能源的耗用。为解决此缺失，有必要以一简单操作的设备来判读，以避免人 为失误。发明内容本实用新型的主要目的在于提供一种具限流作用的开关，可供简单的辨别所使 用的电器用品的负载是否超过额定功率。本实用新型技术方案 一种具限流作用的开关，其特征在于，包含有一壳体，为一长形体，其内部具有一容置空间； 一通孔，设于该壳体周面，与 该容置空间相连通；一电路板，具有印刷电路及连接于电路上的电子零件； 一调控元件，设于该电路板上；该电路结构包括-一用以提供直流电压的整流稳压单元，连接于交流电源； 一负载电压取样单元，其具有一用以取得一负载取样电压的分压取样部位； 一用于比较该负载取样电压及该基准比较电压大小的运作单元，具有至少一运算放大器及至少一基准比较电压；该运作单元与该负载电压取样单元与相连接；该运作单元；一常态保持接通负载电路的继电元件，与该运作单元的输出端连接； 一用于调整駔扰以调整负载电路功率的阻抗调整单元，与该继电元件相连接； 该电路板装设子该壳体的容置空间中；该阻抗调整单元具有调控元件，该调控
元件自该通孔凸伸出该壳体。其中，该阻抗调整单元具有一调控的可变电阻。其中，该电路还装设一可通过调控元件操控的ON-OFF开关。 其中，该可变电阻及该开关整合在该调控元件上。 其中，该电路装设一可通过调控元件操控的ON-0FF开关。 其中，该负载电压取样单元的该分压取样部位具有一用以调整该负载取样电压 电压值的可变电阻。其中，该基准比较电压为经电阻降压提供的VCC电压。其中，该运作单元包括 一过载比较单元、 一过载自锁单元及一驱动单元；该 过载比较单元具有一第一基准比较电压，连接于该过载比较单元的一输入端；该过 载比较单元的另一输入端与该负载电压取样单元连接；该过载自锁单元的输入端与 该过载比较单元的输出端连接，过载自锁单元的输出端分成二路， 一路构成一反馈 回路，另一路连接于该驱动单元的输入端；该驱动单元的输出端连接于该继电元件。其中，该运作单元另具有 一第二基准比较电压，并联于该过载自锁单元的一 输入端及该驱动单元的一输入端；该过载自锁单元的另一输入端与该过载比较单元 的输出端连接；该驱动单元的另一输入端与该过载自锁单元的输出端连接。其中，该壳体的周面设有若干透孔；以及，还包含有 一套管，套设于该壳体 外周。本实用新型有益效果通过上述结构，本实用新型开关的电路连接于电性负 载，该负载电压取样单元可取样负载电压，当取样电压在额定范围内时，该开关的 电路正常工作；当取样的负载电压过载时，该运作单元使该继电元件切断负载电路。 于降低电性负载的功率后，可使电路回复正常工作。可达到节约能源消耗的实用效 果。为能进一步了解本实用新型的目的、特征以及所达成的功效，以下兹举本实用 新型一较佳实施例，并配合图式详细说明于后。附闺说明
图1是本实用新型一较佳实施例的立体图。图2是图1的分解立体图。图3是图1的纵向剖面图。图4是本实用新型一较佳实施例的电路图。图5遷图4的比较单元的构造。具傳实埯苯式
请参阅图1至图3，本实用新型所提供的开关10，包含有 一壳体20及一装 设于该壳体内的电路板30。该壳体20系一长形体，其内部中空而具有一容置空间22，如图3。 一通孔24， 设于该壳体一端的周面，以壳体的顶面为佳，而与该容置空间22连通。若干透孔 26，设于壳体20另一端的周面。一套管28，套设于该壳体20外周。该电路板30呈长形，印刷有电路及装设若干电子零件，其电路40结构如图4 所示，将于下文叙述。该电子零件包括一调控元件32，该电路板30装设于该壳体 20的容置空间22中，该调控元件32装设于该通孔24，其旋钮33并凸伸出该壳体 20，以供操控。请参阅图4，该电路40包含 一整流稳压单元50、 一负载电压取样单元60、 一阻抗调整单元70、 一运作单元80及一继电元件90。该整流稳压单元50连接于交流电的输入端，将交流电整流稳压成直流电压， 作为电路所需的工作电压。交流电经电容C1及电阻R2降压、二极管D1、 D2半波 整流后，再经二极管C2、 C3、 C4、 C5及ZD(齐纳(Zener)二极管)滤波稳压为直流 电。本实施例于整流单元更设一三端稳压器U1以对VCC电路提供更精密、稳定的 工作电压。该负载电压取样单元60连接于交流电源的输入端，具有电阻R4、电阻R5及 一可变电阻VR1 。 R4于负载状态时产生压降；二极管D3及D4提供大电流或高压保 护作用，预防漏电流过大。该电阻R5及可变电阻VR1形成一分压取样部位62，以 取得一负载取样电压。该负载取样电压的电压值可由该可变电阻VR1调整，以适应 各类不同功率的电器用品。例如，对于灯泡或电扇等功率较小的电器，可将取样的 分压调整为较低的数值；对于电热器、电锅等功率较大的电器，则可将取样的分压 调整为较高的数值。该取样单元60的分压取样部位62连接于该运作单元80的比 较器82的接脚3，为该比较器的第一组运算放大器IC1的正极输入端，如图5。一电容C6及一电阻R6，连接于分压取样部位62及该运作单元80间，以对取 样单元60提供滤波作用，防止不良信号产生误动作。该阻抗调整单元70 —端连接于该负载电压取样单元60，而另一端则与电性负 载连接。该阻抗调整单元70包括 一交流闸流管(交流硅控闸流管)(TRIAC)Q1、 一 可变电阻72、 一双向触发二极管DB1等。调整该可变电阻72时，可调整负载电路 的功率。该运作单元柳具有一 IC比较器82，本实施例系使用型号为LM324的集成电 路，并不以此为限，可为其他具有相同功能的集成电路。请配合参阅图5，该比较 器具有4个运算放大器IC1至IC4，以及14个接脚。
该运作单元80包括若干子单元，分别为过载比较单元82、过载自锁单元84 及驱动单元86。该过载比较单元82包括第一组运算放大器IC1及电阻R9及RIO。 IC1的接脚3(正极输入端)连接于该取样单元40。该二电阻R9、 R10形成一第一基 准比较电压83，自该二电阻间的接点连接于IC1的接脚2(负极输入端)。VCC电压 经R9降压、R10分压，为IC1的接脚2提供一基准比较电压。该过载自锁单元84 连接于该过载比较单元82,其包括第二组运算放大器IC2、第三组运算放大器 IC3，该IC2的接脚5(正极输入端)与过载比较单元52的IC1的输出端(接脚l)连 接，IC2接脚7(输出端)连接于IC3的接脚10(正极输入端)。 一电阻R15及一电阻 R16形成一第二基准比较电压85，自该二者间的接点并联于IC2的接脚6(负极输 入端)、IC3的接脚9(负极输入端)及驱动单元86的IC4的接脚12(正极输入端)。 该IC3的输出端(接脚8)形成二分路， 一分路连接二极管D6及电阻R14，复连接于 IC2的接脚5，形成一反馈回路提供反馈作用；另一分路则直接耦合于下一级运算 放大器，即IC4。该驱动单元86的IC4的接脚13(负极输入端)与上一级运放大器 连接；其接脚14(输出端)连接于前述的继电元件90。此外，本实施例的运作单元80更包含有 一滤波单元88连接于IC1及IC2之 间，提供滤波作用。该继电元件90可为机械式或电子式的继电器。本实施例所示的继电元件90系 一光耦合器(Phototriac，或称OPTOCPUPLER TRIAC)，其一端与运作单元80的输 出端连接，而另一端则连接于该阻抗调整单元70。继电元件90使阻抗调整单元70 及运作单元80间能起ON-OFF的控制作用。该电路更可装设一ON-0FF开关95，以切断电路电源。于本实施例，电路上的 该开关95与前述的可变电阻72整合成该调控元件32，藉此，该调控元件可控制 0N-0FF及阻抗。以下说明本实用新型的作动方式。本实用新型的开关10作为各式电器用品100 的限流作用，以提供一额定功率，针对不同的电器用品，可设定不同的额定功率值。 当负载功率小于额定值时，开关的电路正常工作；若电器用品的负载功率超过额定 值时，本实用新型将切断负载电路，此时，须更换低功率的电器用品或调降其功率。首先使该ON-OFF开关95为0N。当所使用的电器的负载处于电路40所设定的 额定功率范围内时，电路40系正常工作。负载时，负载电流于R4二端产生压降， 该分压取样部位62产生分压取样作用，将取样的电压输入运作单元80，经由过载 比较单元82的IC1的接脚3与接脚2比较。当负载在额定功率范围内，IC1的接 脚3的电压低于接脚2所连接的第一基准电压83，电路40处于正常工作状态，该 比较器82的接脚14输出高电位，使继电元件90导通，令负载电路呈接通状态。在正常工作状态时，调整可变电阻72的阻抗，可调整功率。
于阻抗调整单元70部分，电源经由电阻R7及可变电阻72向电容C7充电。当 该电容R7的充电电压大于30至39伏特时，双向触发二极管DB1被导通，经电阻 R8使交流闸流体Q1导通。若电器用品的负载超过电路的额定工作范围时，电阻R4 二端产生的压降即相 应的加大，使过载比较单元82的IC1接脚3的电压高于IC1接脚2的基准电压83， IC1的接脚1输出高电平，电路进入过载状态。自IC1接脚1输出高电平，使D5导通，进入过载自锁单元84的第二组运算放 大器IC2的接脚5， IC2的接脚5电压高于接脚6所连接的第二基准电压85， IC2 的接脚7输出高电平，直接进入第三组运算放大器IC3的接脚10。同时，IC3的 的接脚10的电压高于接脚9的电压，使接脚8输出高电压并分成二路， 一路从D6 及R14反馈回IC2的接脚5，进使IC2及IC3的接脚7及8始终输出高压位，形成 自锁工作直至电路断路，须VCC电压放电完毕才能解除自锁状态。接脚8的另一路直接进入IC4的接脚13，在IC4的比较下，接脚13的电压高 于接脚12的电压，接脚14无输出电压(或低电平)，使继电元件90截止，交流闸 流体Q1亦失去触发电压而截止，达到断开负载电路的目的，电器用品停止运作。负载电路在过载的状态下被自动断开后，过载自锁单元84保持自锁状态，令 IC4的接点14保持无电平或输出低电平，继电元件90保持切断负载电路。本发明 利用简单的反馈方式形成自锁工作，使电器在超过负载的状态下无法使用，确保在 额定功率下使用负载的目的，以节约能源。欲使该开关的电路40回复工作状态时，使用者须停止交流电的供应，将开关 95切换至0FF，以切断整个电源，并降低电器的负载功率至额定功率范围内，例如 更换较低功率的电器或调高可变电阻72的阻抗，再次接通电源始能回复正常状态。设于负载电压取样单元60及运作单元80间的电容C6及R6用以消除取样单元 60中纹波干扰，以防杂波信号产生误动作；及防止瞬时电压电流产生对电路的干 扰。另，于过载状态时，自IC1接脚1所输出的高电平，经滤波单元88整形滤波 消除纹波干扰和负载浪涌电流所产生的误动作。该滤波单元88的作用为当C6及 R6对特殊情况无法消除干扰，例如容性负载、感性负载、综合性使用负载产生的 瞬时冲击，导致IC1产生误动作时，在C8、 C9及R11充放电作用下，无法使D5导 通，不能进入下一级比较放大器IC2，以提高电路整体抗干扰能力及稳定性。本实用新型所提供的开关，可供使用者简单的判别电器用品的使用功率是否超 过额定值、是否在高负载功率状态下使用，藉以降低人为的疏忽。当电器用品的负 载功率超过额定值时，在用户未调降负载功率前，该开关的电路结构将切断负载电 路，提醒用户须更换^^功率电器或调降使用功率。 一旦将负载功率调降到额定范围 时，开关即回复正常使用状态。 本实用新型为电阻式的负载侦测及提供电阻式的基准电压，可获得较稳定的侦 测结果及作动结果。以上所述者，仅为本实用新型的具体实施结构，当不以此限定本实用新型的范 围。任何依本实用新型的技术内容所为的简单的修饰或等效变化，均仍属本实用新 型所涵盖的范围。例如，将本实施例的继电元件改为电磁式的继电器，且可适应继电元件的型式，令比较器以输出高电平时来接通继电元件；或是不输出电压时接通 继电元件等。
权利要求1.一种具限流作用的开关，其特征在于，包含有一壳体，为一长形体，其内部具有一容置空间；一通孔，设于该壳体周面，与该容置空间相连通；一电路板，具有印刷电路及连接于电路上的电子零件；一调控元件，设于该电路板上；该电路结构包括一用以提供直流电压的整流稳压单元，连接于交流电源；一负载电压取样单元，其具有一用以取得一负载取样电压的分压取样部位；一用于比较该负载取样电压及该基准比较电压大小的运作单元，具有至少一运算放大器及至少一基准比较电压；该运作单元与该负载电压取样单元与相连接；该运作单元；一常态保持接通负载电路的继电元件，与该运作单元的输出端连接；一用于调整阻抗以调整负载电路功率的阻抗调整单元，与该继电元件相连接；该电路板装设于该壳体的容置空间中；该阻抗调整单元具有调控元件，该调控元件自该通孔凸伸出该壳体。
2. 如权利要求1所述的具限流作用的开关，其特征在于该阻抗调整单元具有 一调控的可变电阻。
3. 如权利要求2所述的具限流作用的开关，其特征在于该电路还装设一可通 过调控元件操控的ON-OFF开关。
4. 如权利要求3所述的具限流作用的开关，其特征在于该可变电阻及该开关 整合在该调控元件上。
5. 如权利要求1所述的具限流作用的开关，其特征在于该电路装设一可通过 调控元件操控的ON-OFF开关。
6. 如权利要求1所述的具限流作用的开关，其特征在于该负载电压取样单元的该分压取样部位具有一用以调整该负载取样电压电压值的可变电阻。
7. 如权利要求1所述的具限流作用的开关，其特征在于该基准比较电压为经电阻降压提供的vcc电压。
8. 如权利要求1所述的具限流作用的开关，其特征在于该运作单元包括一 过载比较单元、 一过载自锁单元及一驱动单元；该过载比较单元具有一第一基准比 较电压，连接于该过载比较单元的一输入端；该过载比较单元的另一输入端与该负 载电压取样单元连接；该过载自锁单元的输入端与该过载比较单元的输出端连接， 过载自锁单元的输出端分成二路， 一路构成一反馈回路，另一路连接于该驱动单元 的输入端；该驱动单元的输出端连接于该继电元件。
9. 如权利要求8所述的具限流作用的开关，其特征在于该运作单元另具有一第二基准比较电压，并联于该过载自锁单元的一输入端及该驱动单元的一输入端；该过载自锁单元的另一输入端与该过载比较单元的输出端连接；该驱动单元的 另一输入端与该过载自锁单元的输出端连接。
10. 如权利要求1所述的具限流作用的开关，其特征在于该壳体的周面设有 若干透孔；以及，还包含有 一套管，套设于该壳体外周。
专利摘要一种具限流作用的开关，其包含有一壳体，内部具有一容置空间；一通孔，设于该壳体周面，与该容置空间连通；一电路板，其电路结构包括一整流稳压单元、一负载电压取样单元、一运作单元、一继电元件与一阻抗调整单元。该电路板装设于该壳体的容置空间中；该阻抗调整单元具有一调控元件，可调整阻抗及/或切断电路电源，该调控元件自该通孔凸伸出该壳体，以供操作。据此，该开关的电路连接于电性负载，该负载电压取样单元可取样负载电压，当取样电压在额定范围内时，该开关的电路正常工作；当取样的负载电压过载时，该运作单元使该继电元件切断负载电路。于降低电性负载的功率后，可使电路回复正常工作。
文档编号H01H83/00GK201045732SQ20072014773
公开日2008年4月9日 申请日期2007年4月27日 优先权日2007年4月27日
发明者洪当岳 申请人:晋煜企业股份有限公司