一种高能防触电开关插座的制作方法

1.本发明涉及开关插座技术领域，具体涉及一种高能防触电开关插座。


背景技术：

2.众所周知，开关插座就是安装在墙壁上使用的电器开关与插座，是用来接通和断开电路使用的家用电器，有时可以为了美观而使其还有装饰的功能，其中的开关是指一个可以使电路开路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件。其插座，是指有一个或一个以上电路接线可插入的座，通过它可插入各种接线。这样便于与其他电路接通。通过线路与铜件之间的连接与断开，来达到最终达到该部分电路的接通与断开。通过线路与插座内部铜件之间的连接与断开，来达到最终达到该部分电路的接通与断开，插座上一般固定设置有多个插口。随着电气时代的发展，插座已成为日常生活中的必需品，看电视、用电脑、给手机充电等都需要连接插座。
3.然而，现有的开关插座在长期的使用后，通常面板表面会发生变色、内部触点松动，接触水源或功率超载时，接点位置会发热甚至烧坏开关插座，同时，现有的插座防护结构往往存在安装不稳固的现象发生，通过简单的外力即可拆除防护结构，导致开关插座整体安全性不足。在家庭日常使用中，也会出现儿童误触，以及当开关插座在潮湿环境(如浴室)使用不当造成触电的危险。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明公开了一种高能防触电开关插座，用于解决现有的开关插座整体安全性不足，导电性能不佳，螺丝伤线的问题。
5.本发明通过以下技术方案予以实现：
6.本发明公开了一种高能防触电开关插座，包括顶板、与所述顶板活动连接的基座，所述顶板上相对两侧设有带有斜面的插槽、插孔和usb接口，且所述插孔与基座间设有保护门；所述基座外侧设有接线槽口；所述顶板外侧设有防护罩，所述防护罩销接在所述顶板的一侧；所述开关插座还包括开关插座电路，开关插座电路包括电位器rp2、电阻r4、芯片ic和二极管d2；所述usb接口连接usb处理器，所述usb处理器包括输入接口模块、分压模块、限压模块、限流模块、输出开关模块及控制模块。
7.优选的，所述保护门与所述插孔相对应设置的一面设有压板，所述压板上设有圆柱凸起，所述圆柱凸起上装有压簧，所述压簧另一端安装在所述基座内部；所述压簧的推力使所述保护门处于封住所述插孔的位置上且所述压簧为优质碳钢弹簧，所述基座与所述顶板的间距与所述保护门尺寸匹配。
8.优选的，所述顶板后侧在所述插孔位置设有搭片，所述搭片为锡磷青铜搭片，所述搭片连接接线孔，所述接线孔连接有压紧螺丝。
9.优选的，所述基座内部设有触点，所述触点为银合金，所述触点连接所述压簧另一端且与压线槽连接，所述压线槽设有鞍型接线端子，且所述鞍型接线端子连接固定螺丝。
10.优选的，所述基座底端设有滑块，所述滑块前端设有内部设置有回位弹簧的移位槽，所述回位弹簧连接压缩块。
11.优选的，所述电位器rp2的一个固定端连接电位器rp2的滑动端、电阻r1、二极管d2的阴极、芯片ic的引脚4和芯片ic的引脚8,电位器rp2的另一个固定端连接电阻r4和芯片ic的引脚7,电阻r4的另一端连接芯片ic的引脚2、芯片ic的引脚6和电容c2,电容c2的另一端连接电容c1、二极管d1的阳极、单向晶闸管q1的阴极、瞬态电压抑制二极管dw、整流桥t的端口3和芯片ic的引脚1。
12.优选的，所述芯片ic的引脚3连接电位器rp1的一个固定端,电位器rp1的另一个固定端连接电阻r1、电阻r2，二极管d2的阳极和三极管v1的集电极,电位器rp2的滑动端连接电阻r3的另一端、电容c1的另一端、三极管v1的基极,三极管v1的发射极连接单向晶闸管q1的控制极，单向晶闸管q1的阳极连接插座a,插座a的另一端连接电阻r1的另一端、电阻r2的另一端、瞬态电压抑制二极管dw的另一端和整流桥t的端口1,整流桥t的端口2和整流桥t的端口4分别连接220v市电电压的两端。
13.优选的，所述输入接口模块设置有端口一及端口二，所述分压模块包括电阻r5及电阻r6，所述限压模块包括稳压二极管，所述电阻r5一端电性连接端口一，所述电阻r5另一端与电阻r6一端电性连接，所述电阻r6另一端与所述稳压二极管阳极电性连接，所述稳压二极管阴极电性连接于端口二；所述输出开关模块包括三极管v2及场效应管，所述三极管v2基极电性连接于所述电阻r5及电阻r6之间，所述三极管v2发射极与端口一电性连接，所述三极管v2集电极与所述场效应管栅极电性连接，所述场效应管另两端分别电性连接于端口一与控制模块输入端之间；所述限流模块包括电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c3、三极管v3及三极管v4，所述电阻r7一端与所述三极管v2集电极电性连接，所述电阻r7另一端与三极管v3基极、三极管v4集电极及电容c3一端电性连接，所述三极管v3集电极电性连接于所述电阻r6与稳压二极管之间，所述三极管v3发射极及电容c3另一端与端口二电性连接。
14.优选的，所述场效应管与电阻r8一端及三极管v4发射极电性连接，所述电阻r8另一端与电阻r9一端及控制模块正输入端电性连接，所述电阻r9另一端与三极管v4基极电性连接；所述控制模块包括控制芯片及输出引脚，所述控制芯片负输入端接地，所述输出引脚包括数据引脚及充电引脚，所述数据引脚电性连接所述控制芯片输出端，所述充电引脚分别电性连接电阻r8另一端及端口二，所述控制芯片控制数据引脚输出电压通信信号。
15.优选的，所述控制芯片控制数据引脚输出电压通信信号，之前还包括以下步骤：
16.步骤1：通过控制芯片预设的检测器，计算分压模块电阻r5及电阻r6的阻值；
[0017][0018]
其中，r5代表电阻r5的阻值，r6代表电阻r6的阻值，r5代表电阻上r5铜丝半径，s5代表电阻上r5铜丝的横截面积，r6代表电阻上r6铜丝半径，s6代表电阻上r6铜丝的横截面积；
[0019]
步骤2：通过控制芯片预设的检测器，计算限压模块中，经过电阻r5及电阻r6的电流在通过稳压二极管时的限压电压值；
[0020][0021]
其中，e为限压电压值，i
t
代表电流通过稳压二极管的动态电流值，t代表采集到电流的时间，a代表关于电阻r5及电阻r6的平均电感系数，μ0代表稳压二极管的电压值，l代表电阻r5及电阻r6的平均互感值；
[0022]
步骤3：计算所述限压电压值的功率，并判断所述功率是否超过预设阈值，生成判断结果；
[0023]
步骤4：当所述判断结果为功率未超过预设阈值时，控制芯片控制数据引脚输出电压通信信号；
[0024]
步骤5：当所述判断结果为功率超过预设阈值时，控制芯片控制预设的故障报警装置进行报警。
[0025]
本发明的有益效果为：
[0026]
1、本发明提供了防误触安全门，两个插孔共用一套安全门，只有当两孔同时被插入时,安全门才能被完全顶开。也就说其实两个孔只有一个插入异物时，弹簧受力不足以打开安全门,所以需要同时打开,提高了安全门的安全性能。本发明中压簧采用优质碳钢弹簧，不易变形，使得日常使用过程中弹性持久耐用。
[0027]
2、弹片在使用中是开关插座的关键部件，本发明锡磷青铜搭片一次压铸成型且为无焊点铆接导电性能更好，更安全。增强开关插座的使用能力以及导电能力，提高使用效果，而且节约了资源，防止造成不必要的资源浪费。而且在初次安装后再次拆除较困难，本发明采用鞍型接线端子，不仅为不同的电线类型提供超大接线空间，同时螺丝不会直接压线，由于电线内部通常为铜丝，长久压迫容易断裂，本发明不会对不同的电线造成伤害，更加安全。本发明解决了内部触点容易松动的局限，利用银合金触点，不仅导电性能良好，有效防止电弧产生引发的火灾。
[0028]
3、利用滑块内的压缩块在回位弹簧的作用下，先在施加一定的压力下被顶入移位槽内，此时推动滑块沿着插槽斜面即可卡在插槽内，基座和顶板可被固定，解决将当施工工人接线完毕将基座与顶板用螺丝时产生松动不易安装的弊端。当需要检查接线线路时，通过顶板表面插槽内用一定工具(如螺丝刀)将压缩块顶回移位槽内，即可完成基座与顶板的拆卸过程。
[0029]
4、本发明为增加电路的稳定性，整流桥t将220v市电电压整流成直流电给电路供电,瞬态电压抑制二极管dw，将市电电压波动产生的尖峰电压控制在安全值,同时电阻r1和电阻r2起到降压的作用。
[0030]
5、本发明通过分压模块、限压模块、限流模块、输出开关模块及控制模块之间的电性连接，利用三极管v2是否导通来控制场效应管q5通断，进而在过电流或过电压时切断输出电源起到保护作用，同时利用控制芯片ic2的锁定状态来使得充电平稳进行，使得usb接口6具有过电压保护、过电流保护及自适应充电功能。
[0031]
本发明的开关插座的使用效果极佳，实用性强，解决了现有的开关插座整体安全性不足，导电性能不佳，螺丝伤线的弊端，适合推广使用。
附图说明
[0032]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]
图1是本发明的结构示意图；
[0034]
图2是本发明的正视结构示意图；
[0035]
图3是本发明顶板结构示意图；
[0036]
图4是本发明基座结构示意图；
[0037]
图5是本发明滑块结构示意图；
[0038]
图6是本发明的电路原理结构示意图；
[0039]
图7是本发明usb接口的电路原理结构示意图。
[0040]
10、图中：1、顶板；2、基座；3、插孔；4、防护罩；5、保护门；6、usb接口；7、usb处理器；8、搭片；9、压簧；11接线孔；10螺丝；12、触点；13、鞍型接线端子；14、固定螺丝；15、压线槽；16、插槽；17、回位弹簧；18、压缩块；19、滑块。
具体实施方式
[0041]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042]
本实施例公开了一种高能防触电开关插座，请参阅图1和图2，包括顶板1、与所述顶板1活动连接的基座2，所述顶板1上设有插孔3和usb接口6，且所述插孔3与基座2间设有保护门5；所述保护门5与所述插孔3相对应设置的一面设有压板，所述压板上设有圆柱凸起。述圆柱凸起上装有压簧9，所述压簧9另一端安装在所述基座2内部；所述压簧9的推力使所述保护门处于封住所述插孔3的位置上且所述压簧9为优质碳钢弹簧，所述基座2与所述顶板1的间距恰好可容所述保护门5通过。
[0043]
所述基座2外侧设有接线槽口；所述顶板1外侧设有防护罩4，所述防护罩4销接在所述顶板1的一侧。
[0044]
本发明提供了防误触安全门，两个插孔共用一套安全门,只有当两孔同时被插入时,安全门才能被完全顶开。也就说其实两个孔只有一个插入异物时，弹簧受力不足以打开安全门,所以需要同时打开,提高了安全门的安全性能。本发明中压簧采用优质碳钢弹簧，不易变形，使得日常使用过程中弹性持久耐用。
[0045]
请参阅图3，所述顶板1后侧在所述插孔3位置设有搭片8，所述搭片8为锡磷青铜材质一次压铸成型且为无焊点铆接。所述搭片8连接接线孔11，所述接线孔11连接有压紧螺丝10。
[0046]
弹片在使用中是开关插座的关键部件，本发明锡磷青铜搭片一次压铸成型且为无焊点铆接导电性能更好，更安全。增强开关插座的使用能力以及导电能力，提高使用效果，而且节约了资源，防止造成不必要的资源浪费。
[0047]
请参阅图4，所述基座2内部设有触点12，所述触点12为银合金，所述触点12连接所述压簧9另一端且与压线槽15连接，所述压线槽15设有鞍型接线端子13，且所述鞍型接线端子13连接固定螺丝14。
[0048]
传统接线容易松动，而且在初次安装后再次拆除较困难，本发明采用鞍型接线端子，不仅为不同的电线类型提供超大接线空间，同时螺丝不会直接压线，由于电线内部通常为铜丝，长久压迫容易断裂，本发明不会对不同的电线造成伤害，更加安全。本发明解决了内部触点容易松动的局限，利用银合金触点，不仅导电性能良好，有效防止电弧产生引发的火灾。
[0049]
所述基座2底端设有滑块19，所述滑块19前端设有内部置有回位弹簧17的移位槽，所述回位弹簧17连接压缩块18。利用滑块19内的压缩块18在回位弹簧17的作用下，先在施加一定的压力下被顶入移位槽内，此时推动滑块19沿着插槽16斜面即可卡在插槽16内，基座2和顶板1可被固定，解决将当施工工人接线完毕将基座2与顶板1用螺丝时产生松动不易安装的弊端。当需要检查接线线路时，通过顶板1表面插槽16内用一定工具(如螺丝刀)将压缩块18顶回移位槽内，即可完成基座2与顶板1的拆卸过程。
[0050]
请参阅图6，开关插座还包括开关插座电路，开关插座电路包括电位器rp2、电阻r4、芯片ic和二极管d2所述开关插座电路包括电位器rp2、电阻r4、芯片ic和二极管d2，所述电位器rp2的一个固定端连接电位器rp2的滑动端、电阻r1、二极管d2的阴极、芯片ic的引脚4和芯片ic的引脚8,电位器rp2的另一个固定端连接电阻r4和芯片ic的引脚7,电阻r4的另一端连接芯片ic的引脚2、芯片ic的引脚6和电容c2,电容c2的另一端连接电容c1、二极管d1的阳极、单向晶闸管q1的阴极、瞬态电压抑制二极管dw、整流桥t的端口3和芯片ic的引脚1。所述芯片ic的引脚3连接电位器rp1的一个固定端,电位器rp1的另一个固定端连接电阻r1、电阻r2，二极管d2的阳极和三极管v1的集电极,电位器rp2的滑动端连接电阻r3的另一端、电容c1的另一端、三极管v1的基极,三极管v1的发射极连接单向晶闸管q1的控制极，单向晶闸管q1的阳极连接插座a,插座a的另一端连接电阻r1的另一端、电阻r2的另一端、瞬态电压抑制二极管dw的另一端和整流桥t的端口1,整流桥t的端口2和整流桥t的端口4分别连接220v市电电压的两端,所述芯片ic的型号为ne555。瞬态电压抑制二极管dw的型号为smaj5.0a。
[0051]
本发明插座的工作原理是:为增加电路的稳定性，整流桥t将220v市电电压整流成直流电给电路供电,瞬态电压抑制二极管dw，将市电电压波动产生的尖峰电压控制在安全值,同时电阻r1和电阻r2起到降压的作用。将计时器芯片ic1和三极管v1作为控制信号并采用单向晶闸管q1作为开关元件，三极管v1构成的电子开关控制通断。获取计时器芯片ic1组成多谐振荡器输出方波信号和稳压管v2上的梯形电压信号得到控制信号。调节电位器rp1可以改变这两种成分的相对比例，电容c1和电阻r4的作用是改变输入到控制v1的基极上的信号波形，改变w1就可以改变ic输出波形的变化,从而v1输出波形发生变化,当移动电位器rp1的中心接点时,通过vt1形成各种不同组合的控制信号,进而控制单向晶闸管q1的导通角,实现对接在插座上的负载的控制。
[0052]
请参阅图7，所述usb接口6适配美国wat芯片方案2400ma双usb接口，且连接usb处理器7。所述usb处理器7包括输入接口模块、分压模块、限压模块、限流模块、输出开关模块及控制模块，所述输入接口模块设置有端口一301及端口二302，所述分压模块包括电阻r5
及电阻r6，所述限压模块包括稳压二极管，所述电阻r5一端电性连接端口一301，所述电阻r5另一端与电阻r6一端电性连接，所述电阻r6另一端与所述稳压二极管阳极电性连接，所述稳压二极管阴极电性连接于端口二302；所述输出开关模块包括三极管v2及场效应管，所述三极管v2基极电性连接于所述电阻r5及电阻r6之间，所述三极管v2发射极与端口一电性连接，所述三极管v2集电极与所述场效应管栅极电性连接，所述场效应管另两端分别电性连接于端口一与控制模块输入端之间；所述限流模块包括电阻r7、电阻r8、电阻r8、电容c3、三极管v3及三极管v4，所述电阻r7一端与所述三极管v2集电极电性连接，所述电阻r7另一端与三极管v3基极、三极管v4集电极及电容c3一端电性连接，所述三极管v3集电极电性连接于所述电阻r6与稳压二极管之间，所述三极管v3发射极及电容c3另一端与端口二电性连接，所述场效应管与电阻r8一端及三极管v4发射极电性连接，所述电阻r8另一端与电阻r8一端及控制模块正输入端电性连接，所述电阻r8另一端与三极管v4基极电性连接；所述控制模块包括控制芯片及输出引脚，所述控制芯片负输入端接地，所述输出引脚包括数据引脚及充电引脚，所述数据引脚电性连接所述控制芯片输出端，所述充电引脚分别电性连接电阻r8另一端及端口二，所述控制芯片控制数据引脚输出电压通信信号。
[0053]
所述输出开关模块包括三极管v2及场效应管q5，所述三极管v2基极电性连接于所述电阻r5及电阻r6之间，所述三极管v2发射极与端口一301电性连接，所述三极管v2集电极与所述场效应管q栅极电性连接，所述场效应管q5为p沟道增强型，所述场效应管q5漏极与端口一301电性连接，所述场效应管q5源极与控制模块输入端电性连接。
[0054]
所述限流模块包括电阻r11、电阻r8、电阻r8、电容c3、三极管v3及三极管v4，所述电阻r11一端与所述三极管v2集电极电性连接，所述电阻r11另一端与三极管v3基极、三极管v4集电极及电容c3一端电性连接，所述三极管v3集电极电性连接于所述电阻电阻r6与稳压二极管zd之间，所述三极管v3发射极及电容c3另一端与端口二302电性连接，所述场效应管q1源极与电阻r8一端及三极管v4发射极电性连接，所述电阻r8另一端与控制模块正输入端电性连接，所述电阻r8另一端与三极管v4基极电性连接。
[0055]
所述控制模块包括电阻r7、控制芯片ic及输出引脚p，所述电阻r7一端电性连接场效应管q1源极，所述电阻r7另一端电性连接所述控制芯片ic2检测端，所述控制芯片ic2负输入端接地，所述输出引脚p匹配电性连接导电端子，用以输出充电电流，所述输出引脚p包括数据引脚p1及充电引脚p2，所述数据引脚p1电性连接所述控制芯片ic2输出端，所述充电引脚p2分别电性连接电阻r8另一端及端口二302，所述控制芯片ic2控制数据引脚p1输出电压通信信号。
[0056]
所述分压模块、限压模块及输出开关模块组成过电压保护电路，当端口一301输入电压超过设定值时，通过充电引脚p2直接输出是不安全的，此时电路工作，输入电压经过电阻r5、电阻r6及稳压二极管zd后稳压在5.5v，使得三极管v2基极电压为5.5v，由于三极管v2发射极与第一接口直接电性连接，故三极管v2发射极的输入电压值高于6.0v，此时三极管v2导通，使得三极管v2集电极电压为5.7v，使得p沟道增强型场效应管q5截止，使得控制模块无电压输出，从而实现了输入电压过6.0v时，切断输出电源起到过电压保护作用。
[0057]
所述分压模块、限流模块及输出开关模块组成过电压保护电路，通过调整电阻r8的阻值来设定保护电流值，当通过电阻r8电流超过设定值时，这样通过充电引脚p2直接输出是不安全的，此时电路工作，输出电流经过电阻r8产生0.3v电压降，此电压降存在于三极
管v4基极及发射极之间，使得三极管v4导通,三极管v4集电极电压与三极管v3基极电压处于同一电位，此时三极管v3导通，此时三极管v3集电极电压降低0.3v，并通过电阻r6将三极管v2基极电压拉低，使得三极管v2导通，三极管v2集电极高电压直接使场效应管q5截止，从而实现了输出电流过大时，切断输出电源起到过电流保护作用。
[0058]
电阻r8及控制模块组成自适用充电电路，控制芯片ic2内部设定有相应控制程序，在刚通电时，控制芯片ic2通过程序检测数据引脚p1的输出电压通信信号，同时通过检测流经电阻r8及电阻r7进行监测输出电流是否在0.5a-1.0a，若输出电流维持平稳，控制芯片ic将锁定充电状态，使得usb接口6充电平稳进行。
[0059]
本发明通过分压模块、限压模块、限流模块、输出开关模块及控制模块之间的电性连接，利用三极管v2是否导通来控制场效应管q5通断，进而在过电流或过电压时切断输出电源起到保护作用，同时利用控制芯片ic2的锁定状态来使得充电平稳进行，使得usb接口6具有过电压保护、过电流保护及自适应充电功能。
[0060]
本发明的开关插座的使用效果极佳，实用性强，解决了现有的开关插座整体安全性不足，导电性能不佳，螺丝伤线的弊端，适合推广使用。
[0061]
本发明还提供一种实施例，所述控制芯片控制数据引脚输出电压通信信号，之前还包括以下步骤：
[0062]
步骤1：通过控制芯片预设的检测器，计算分压模块电阻r5及电阻r6的阻值；
[0063][0064]
其中，r5代表电阻r5的阻值，r6代表电阻r6的阻值，r5代表电阻上r5铜丝半径，s5代表电阻上r5铜丝的横截面积，r6代表电阻上r6铜丝半径，s6代表电阻上r6铜丝的横截面积；
[0065]
步骤2：通过控制芯片预设的检测器，计算限压模块中，经过电阻r5及电阻r6的电流在通过稳压二极管时的限压电压值；
[0066][0067]
其中，e为限压电压值，i
t
代表电流通过稳压二极管的动态电流值，t代表采集到电流的时间，a代表关于电阻r5及电阻r6的平均电感系数，μ0代表稳压二极管的电压值，l代表电阻r5及电阻r6的平均互感值；
[0068]
步骤3：计算所述限压电压值的功率，并判断所述功率是否超过预设阈值，生成判断结果；
[0069]
步骤4：当所述判断结果为功率未超过预设阈值时，控制芯片控制数据引脚输出电压通信信号；
[0070]
步骤5：当所述判断结果为功率超过预设阈值时，控制芯片控制预设的故障报警装置进行报警。
[0071]
本发明的控制芯片在控制数据引脚输出电压通信信号之前，计算经过电阻限流后的功率，判断插座上是否连接的物品过多，电压功率过大，避免温度过高，引发火灾，与传统
的温控装置比，消耗更少，成本更低，通过对功率的间接检测，及时预警，提供了一种安全、高能防触电的开关插座。
[0072]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。