一种安全节能电源插座的制作方法

本实用新型涉及一种安全节能电源插座，属于电源插座技术领域。

背景技术：

插座是日常生活中常见的接线设备，目前市面上售卖的插座，大多数都由绝缘外壳、插孔、弹性金属片、导线、开关等组成，插座给人们的日常生活带来极大的便利，但是也存在很多隐患。最常见的插座隐患是安全隐患，虽然市面上很多插座都会通过开关控制接通或断开插座的电源，但是大部分人们在实际使用时为了方便不会及时通过开关断开电源，如果水滴或异物掉入插孔中，容易造成插座短路，导致触电、火灾等危险事故，而且很多小朋友也可能在好奇心的驱使下使用异物刺戳插孔，引起触电。

除了安全隐患之外，插座还容易带来能源浪费，日常生活中，大部分人在关闭电器后，还会将电器插头连接在插座上，此时电器虽然已经关闭，但是电器内的零件仍然是通电状态，会持续消耗电能，在我国这样的电量消耗约占全国家庭用电总消耗的十分之一，造成了极大的能源浪费。

技术实现要素：

针对日常生活使用中，电源插座安全性不足、能源浪费较大的问题，本实用新型提出了一种安全节能电源插座，在机械结构上增加轻触开关和绝缘板，在电路结构上采用两条回路分别实现电路控制和供电的功能，保证插座只在连接插头且电器正常运行的情况下通电，安全可靠、节能环保。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术手段：

一种安全节能电源插座，主要包括绝缘插座外壳、绝缘板、第一弹簧、第一弹性金属片、第二弹性金属片、第一轻触开关、第二轻触开关，所述绝缘插座外壳表面设置有至少两个插孔，所述绝缘板水平安装在绝缘插座外壳内部且位于所述插孔正下方，所述第一弹簧竖直安装在绝缘插座外壳内部，第一弹簧的一端固定安装绝缘板的中心位置，第一弹簧的另一端固定安装在绝缘插座外壳底部，所述第一弹性金属片竖直安装在第一插孔一侧，所述第二弹性金属片竖直安装在第二插孔一侧，所述第一轻触开关安装在绝缘板下方且靠近第一弹性金属片，所述第二轻触开关安装在绝缘板下方且靠近第二弹性金属片。

所述电源插座包括第一回路和第二回路，所述第一回路包括第一开关，所述第一开关的一端连接220v交流电源，第一开关的另一端分别连接第一弹性金属片和第二弹性金属片；所述第二回路包括控制芯片、电流采集模块、固态继电器模块、电感器和ac-dc电源模块，所述ac-dc电源模块的电压输入端连接220v交流电源，ac-dc电源模块的电压输出端分别连接所述控制芯片和电流采集模块，所述控制芯片分别连接所述电流采集模块的一端和所述固态继电器模块的一端，电流采集模块的另一端连接所述第一回路，固态继电器模块的另一端连接电感器的一端，电感器的另一端通过所述第一轻触开关和第二轻触开关连接控制芯片。

进一步的，所述电流采集模块包括电流测量传感器、第一电阻和第一电容，所述电流测量传感器的测量电流输入端连接第一回路的火线，电流测量传感器的测量电流输出端连接第一回路的零线，电流测量传感器的信号输出端连接所述第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接所述控制芯片，所述第一电容并联在电流测量传感器的电源端和接地端之间。

进一步的，所述固态继电器模块包括第二电阻、第一光电耦合器、第一双向可控硅、第二电容和第三电阻，所述第二电阻的一端连接所述控制芯片，第二电阻的另一端连接所述第一光电耦合器的输入端，第一光电耦合器的输出端两个引脚分别连接第一双向可控硅的两端，所述第二电容与所述第三电阻串联后并联在第一双向可控硅的两端。

进一步的，所述控制芯片选用单片机。

进一步的，所述弹性金属片选用l型金属片，所述l型金属片竖直安装在所述绝缘插座外壳内部，l型金属片的水平端靠近所述插孔的孔心，l型金属片的竖直端连接所述第一开关。

进一步的，所述第一开关包括金属弹片，所述金属弹片的长度与第一开关两端连线长度相同，金属弹片的一端与第一开关的一端焊接在一起。

进一步的，所述电源插座还包括指示灯，所述指示灯安装在所述绝缘插座外壳的表面，指示灯通过电线连接所述第一回路。

进一步的，所述电源插座还包括总开关，所述总开关的一端与220v交流电源连接，总开关的另一端分别连接所述第一回路和第二回路。

采用以上技术手段后可以获得以下优势：

本实用新型提出了一种安全节能电源插座，在电源插座的机械结构和电路结构上都进行了改进，在绝缘外壳内部与插孔对应的位置使用弹簧安装了绝缘板，绝缘板下方案子了两个轻触开关，该绝缘板正常情况下水平悬停在绝缘外壳内部，当任一插孔有物体插入时，会带动绝缘板向一侧偏移，当偏移一定量时可能带动一个轻触开关闭合，此时因为另一个轻触开关是断开的，整个插座是不通电的状态，避免误操作触电，而正常插头插入插孔时，绝缘板收到竖直方向的力，绝缘板竖直向下移动，带动两个轻触开关都闭合，第二回路接通，第二回路中的电感器产生磁场带动第一回路的开关闭合，位于插孔两侧的两个弹性金属片与插头金属接触，给外接电器供电。这种设计，一方面可以避免日常使用中异物或水滴等落入插孔，导致插座短路引起触电或火灾，另一方面，也可以避免小朋友使用异物戳刺插孔造成触电，有效提高了电源插座的安全性。插座中设置了控制芯片、继电器和电流采集模块，电流采集模块在电路接通后测量流经两个弹性金属片的电流值，并将测量信号传输给控制芯片，当外接电器设备关闭/待机时，测量到的电流信号减小，控制芯片输出控制信号到继电器，继电器断开，电感器断电，磁场力消失，第一回路的开关断开，整个电源插座断电，避免电器待机耗电，既增加了用电安全性又减少了能源浪费。本实用新型电源插座结构简单，可以有效避免误操作引发触电、火灾，安全性更高，当连接插座的电器关机/待机时，电源插座自动断电，避免电器内部零件耗电，节能环保。

附图说明

图1为本实用新型一种安全节能电源插座的机械结构示意图。

图2为本实用新型一种安全节能电源插座中第二回路的电路示意图。

图3为本实用新型实施例中电流采集模块的电路原理图。

图4为本实用新型实施例中固态继电器模块的电路原理图。

图中，1是绝缘插座外壳，2是绝缘板，3是第一弹簧，4是第一弹性金属片，5是第二弹性金属片，6是第一轻触开关，7是第二轻触开关，8是控制芯片，9是电流采集模块，10是固态继电器模块，11是电感器，12是ac-dc电源模块，13是第一插孔，14是第二插孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明：

如图1所示，本实用新型提出了一种安全节能电源插座，主要包括绝缘插座外壳1、绝缘板2、第一弹簧3、第一弹性金属片4、第二弹性金属片5、第一轻触开关6和第二轻触开关7，绝缘插座外壳表面设置有至少两个插孔，本实施例以2个插孔为例对电源插座的结构进行说明：绝缘板通过第一弹簧水平安装在绝缘插座外壳内部，绝缘板位于两个插孔的正下方，绝缘板宽度应该与两个插孔的连接线长度差不多或略长3~5mm，第一弹簧竖直安装在绝缘插座外壳内部，第一弹簧的一端焊接在绝缘板的中心位置，即绝缘板的重心处，第一弹簧的另一端焊接在绝缘插座外壳底部，正常情况下，绝缘板在第一弹簧的支撑下水平悬停在绝缘插座外壳内。第一弹性金属片和第二弹簧片的形状相同，均选用l型金属片，第一弹性金属片竖直安装在第一插孔13的左侧，其水平端靠近第一插孔且微微突出到插孔的开孔处，竖直端接入绝缘插座外壳的壳体内部，与壳体内部的电线连接；第二弹性金属片竖直安装在第二插孔14的右侧，其水平端靠近第二插孔且微微突出到插孔的开孔处，竖直端也接入绝缘插座外壳的壳体内部，与壳体内部的电线连接。当插头插入插孔时，会触碰到弹性金属片，然后通过弹性金属片连接到电路上。在绝缘板下方靠近绝缘插座外壳底部的位置还安装了两个轻触开关，第一轻触开关靠近第一弹性金属片，第二轻触开关靠近第二弹性金属片。

本实用新型电源插座还包括总开关和两条回路，其中，总开关选用具有自锁能力的按键开关，总开关用来连接220v交流电源和两条回路；第一回路是供电回路，给连接在插座上的电器设备提供220v交流电；第二回路是控制回路，用来控制第一回路的闭合和断开。第一回路主要包括第一开关和指示灯，第一开关安装在绝缘插座外壳内部，指示灯安装在绝缘插座外壳表面，第一开关包括两个触点和一个金属弹片，两个触点固定在绝缘基体上，金属弹片的长度与两个触点连线的长度相同，金属弹片的一端与一个触点焊接在一起，另一端自然悬空。第一开关的一端通过总开关连接220v交流电源，第一开关的另一端通过指示灯分别连接第一弹性金属片和第二弹性金属片。当总开关和第一开关均闭合时，第一回路接通，指示灯亮起，电源插座可以正常给连接的电器设备供电。

第二回路的电路示意图如图2所示，主要包括控制芯片8、电流采集模块9、固态继电器模块10、电感器11和ac-dc电源模块12，ac-dc电源模块的电压输入端连接220v交流电源，ac-dc电源模块的电压输出端分别连接控制芯片和电流采集模块，给控制芯片和电流采集模块提供5v直流电源，电流采集模块的采集端连接第一回路，信号输出端连接控制芯片，控制芯片还连接固态继电器模块的一端，固态继电器模块的另一端连接电感器的一端，电感器的另一端通过第一轻触开关和第二轻触开关连接控制芯片，电感器需要安装在靠近第一回路的第一开关的位置。在本实施例中，控制芯片选用stc89c52微控制器，固体继电器模块为常闭状态。

电流采集模块主要包括电流测量传感器、电阻和电容，图3是本实施例中电流采集模块的电路原理图，电流测量传感器选用acs712电流传感器，电流测量传感器的测量电流输入端（1、2引脚）通过接线端子连接第一回路的火线，电流测量传感器的测量电流输出端（3、4引脚）通过接线端子连接第一回路的零线，电流测量传感器的信号输出端（7引脚）连接电阻r1的一端，电阻r1的另一端通过接线端子连接控制芯片的信号输入引脚，电流测量传感器的电源端（8引脚）连接ac-dc电源模块的电压输出端，电容c1、c2并联在电流测量传感器的电源端和接地端之间，电容c3的一端连接电流测量传感器的6引脚，电容c3的另一端接地。

固态继电器模块主要包括电阻、光电耦合器、双向可控硅和电容，图4是本实施例中固态继电器模块的电路原理图，其中，光电耦合器选用moc3063，双向可控硅选用bta16-600b，电阻r2的一端通过接线端子j3的1引脚连接控制芯片，电阻r2的另一端和接线端子j3的2引脚分别连接光电耦合器的1、2引脚，光电耦合器的3、4引脚分别连接双向可控硅的两端，电容c4的一端分别连接光电耦合器的3引脚和接线端子j4的1引脚，电容c4的另一端连接电阻r3的一端，电阻r3的另一端分别连接光电耦合器的4引脚和接线端子j4的2引脚。

本实用信息电源插座的工作原理如下：总开关连接电源插座内部电路和外部交流电源，当插头通过绝缘插座外壳上的插孔插入插座内部，插孔两侧的弹性金属片与插头金属部件接触，绝缘板在竖直力的作用下向外壳底部运动，两个轻触开关受力闭合，第二回路接通电源，第二回路中的电感器通电产生磁场，第一回路中的第一开关的金属弹片在磁场力的作用下移动并接触开关的触点，第一开关闭合，第一回路接通电源，220v交流电经过第一回路和弹性金属片给外界电器设备供电。第二回路中的电流采集模块采集流经两个弹性金属片的电流信号，当外接电器设备正常运行，采集到的电流较大，电流采集模块输出高电平，当外接电器设备关机或待机，采集到的电流信号较小，电流采集模块输出低电平，控制芯片接收低电平信号后输出控制信号到固体继电器模块，固体继电器模块断开，第二回路断电，因为电感器断电，磁场力消失，第一开关的金属弹片在弹力作用下离开触点，第一回路断电，整个电源模块断电。

本实用新型电源插座，机械结构和电路结构都很简单，成本较低，易于生产使用，电源插座的安全性较高，可以有效避免异物落入插孔或误操作引起的插座短路、触电、火灾等问题，当外接设备关机或待机，插座自动断开电路，不继续供电，避免不必要的电能损耗，节能环保。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细地说明，但是本实用新型并不局限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。