专利名称：多功能家庭用电安全保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多功能家庭用电安全保护器。功能包括电热毯防火、防潮湿等原因引起的短路及触电事故；家用电器外壳的漏电保护；电冰箱停电延时及过载保护；家用电器定时，外壳上配有多个插孔封闭的安全插座。
从目前情况看，已有的漏电保护器和电冰箱保护器，电路比较复杂，而且功能单一，很大程度上限制了使用的普及，多个单一功能的保护器也给使用带来了不便。电热毯是一种方便的取暖工具，近年受到广泛欢迎。但它却是一个很大的不安全因素，其防火问题一直是个难题。为提高安全性，近来采取一些措施，如改用阻燃布制造毯面，加保险指示灯或采用两挡工作状态等，但都没有从根本上解决问题。经研究我们发现，引起火灾的原因并不常是短路，而主要是由于经过长期使用、柔折，在电热丝的一些部位会出现表面裂纹纹，致使导电面积减小，甚至进一步氧化造成接触不良，该处会发生局部过热、发红，引起织物燃烧。这种事故发生时由于通电正常，因而不易被发现，并且作用时间长所以更具有危险性。单纯用阻燃布，会使危险因素不能及时发现而带病使用，使情况不断恶化。事故发生时电阻变化很小，单靠保险丝或指示灯是无法防范的。
本实用新型设计过程中，对家庭中所需的各项用电保护要求进行了优化选择和功能一价值分析、设计了一套简单的能将上述功能熔为一体的电路。目的在于提供一种多功能、低成本的用电安全保护器，能在各种事故即将发生的瞬间迅速切断电源，从根本上杜绝事故的发生。
本实用新型的工作原理及组成见
图1，整机由三个功能模块(B)、(C)、(D)和一个电源控制电路(E)组成。各种所需的功能都是通过这几部分电路谐调统一的工作来实现的。其工作过程是这样的当接于本保护器输出端的电热毯及某种电器发生故障或漏电事故时，各种异常信号均由一个多功能异常信号监测电路(B)检测出来，并驱动交流电源控制电路(E)迅速切断电源，同时发出警报信号。当发生短暂停电时，断电计时电路(C)工作，如果市电在五分钟之内恢复，则电路(E)在电路(C)作用下发生动作，继续切断对电器的供电，以确保家用冰箱的安全。在需要时开启通电计时电路(D)，可完成对电器进行定时供电的功能，在规定的时间内(0～1小时)自动切断电源。所以，这四部分电路的相互匹合，使本装置可对家庭交流电源进行综合控制。
异常信号监测电路(B)的功能之一是根据电热丝由于表面出现裂纹，在局部发生过热之前电阻先发生微小变化的原理。通过用电流互感器组成回路在电热毯的路端检测电热丝电阻的方法而工作的。一旦发生上述事故，电阻值异常，约增大(10Ω)左右，此时监测电路(B)的输出达0.1～0.2伏左右(交流)，使交流电源控制电路(E)迅速动作、切断电源并发出报警信号。该监测电路对因潮湿等原因引起的电热丝阻值变化也较敏感。因而可防止各类电热毯火灾和人身触电事故的发生。异常信号监测电路(B)利用同一个互感器与家用电器构成漏电信号检测回路。
断电计时电路也是一个专为本实用新型设计的新颖电路，它能在断电的瞬间给一个电容充电，并使其缓慢放电。电容上的电压经分压后成为该电路的输出。在其输出没有降到晶体管的导通电压(硅管为0.7伏)之前，会使交流电源控制电路(E)保持对电器的断电状态，电容的放电时间调定在冰箱所需的五分钟。恢复供电对该电容的状态不产生任何影响。
本实用新型中的交流电源控制电路(E)可采用断电器控制电路，也可采用近年来较为流行的双向可控硅控制电路，二者成本相当，通电计时电路可采用各类定时电路。另外，在出现异常时，一旦切断电器的电源监测电路输出的异常信号也随之消失。为了使对电器断电的状态保持一段时间，在本实用新型中采用对电器断电的同时切断断电计时电路(C)的电源的方法，以迫使之工作、用其输出代替消失了异常信号。
本实用新型外壳上带有多个安全插座，其中包括一个电热毯专用插座和一个电冰箱专用插座。
由于外壳上插孔很多、而且常常放在床头使用，为增加本保护器的安全性能、防止幼儿触电，特为其设计了一种新颖的安全插座装置，其主要部分是一个能绕插座中心旋转，并带有一对锁住机构的塑料遮蔽件，使插孔完全封闭、可起到防触电和防尘双重作用。
本实用新型的优点在于它集家用电器所需的多种保护功能于一体，电路中的一个最主要的特点是一个根据所发现的原理设计的电热毯电阻监测回路、并以其为主体构成的一个多功能异常信号监测回路，以及为冰箱保护设计的断电记时电路，配以其他部分，构成一个元件利用率高，结构简单的电路，成本也低。另外在外壳上带有多个结构简单、独特，安全可靠的安全插座装置、使这样一个多功能家庭用电安全保护器，可以极大地方便于用户，易于推广普及。
图面说明图1.本实用新型原理框图图2.本实施例电路图图3.本实施例外壳示意图图4.本实施例的安全插座装置结构图图5.安全插座的遮蔽件三面图下面结合图面对本实用新型的一个实施例作以详细描述。
整机电路见图2，它可按功能划分为几个部分。正是由于这几部分电路谐调统一的工作，才使本实用新型能同时实现多种功能。其整机工作原理是这样的。当接于(G、H)端的电热毯(R)出现前述故障或由潮湿等原因引起电热毯电阻变化时，流经电流互感器初级线圈(L1)的电流会发生微弱变化，使反向缠绕的一对线圈(L1)、(L2)产生的磁场不能完全抵消(即事先调定的平衡状态被打破)，从而在互感器次级线圈(L5)两端会产生0.1～0.2V(交流)的电压，可使三极管(BG2)导通(a点电位嵌于0.45V)。带动三极管(BG3)导通并驱动继电器(J)动作，切断电源，以确保安全。由于断电计时电路(图2中C部分)的作用，在电源切断后，a点的电位会突然上升，超过三极管(BG2)的导通电压(0.7V)，使断电状态保持一段时间。
断电计时电路(C部分)由三极管(BG1)、二极管(D1)、(D2)、电容(C1)、(C2)等元件组成。该电路的特点是其电源一旦被切断，电容(C2)才能被电容(C1)充电(正常供电时，三极管(BG1)反向截止、电容(C1)充电而(C2)得不到充电)使a点电位突然上升，而后缓慢下降。所以这部分电路的另外一个重要作用是它可对电冰箱进行停电延时即过载保护。一旦外部停电，而在五分钟内又恢复供电，这时由于a点电位还未降到足够低(0.7V以下)，电路会马上作出反应(继电器动作)继续切断对电冰箱的供电，直到等满所需的五分钟。断电计时电路(C)通过一个继电器常闭触点JK3与其他电路共用一个直流电源。目的是使这部分电路在继电器动作后起到提升a点电位，保持断电状态的作用。
本实施例的另一个重要功能是家用电器漏电保护。电流互感器的另一对绕向相反的初线圈(L3)、(L4)分别接在电器电源的两端，与电器构成漏电检测回路。市电由(U、V)端输入保护器，经继电器的一对常闭触点(JK1)、(JK2)进入上述回路。正常时，由于线圈(L3)、(L4)匝数相同、方向相反，所以二者产生的磁场是完全低消的，在次级线圈(L5)两端不会感应出电压。一旦电器(包括电热毯和电冰箱)外壳漏电，出现一个旁路电流。线圈(L3)、(L4)的磁场不能完全低消，线圈(L5)两端出现电压，驱动电路迅速切断对电器的供电并持续一段时间(如前所述)。
在电路中加入一个单结管长延时电路(图2中D部分)，可使本实施例具有定时的功能。延时电路(D)的输出端通过二极管(D8)与a点相连，可在延时结束时迫使a点电位上升，电路E部分动作，切断对电器的供电。使用定时功能时用一个四联开关(K3－1～K3－4)进行转换。触点(K3－1)接通一个由二极管(D4)电阻(R4)组成的正反馈电路，使b点电位可反馈至a点。当定时结束，电路动作后，b点电位上升，使a点电位也上升，以保证切断电源后的闭锁状态。触点(K3－2)断开，定时电路(D)开始工作。使用定时功能时，触点(K3－3)、(K3－4)使电冰箱专用播口(P、Q)端处于连续供电状态(直接接于U、V端，不受定时影响)。
本实施例中，开关(K1)是一个与电热毯插座联动的开关(插头插入时K1接通)，作用是防止电热毯插头拨掉后电路出现失衡而影响其他功能。开关(K2)使电热毯可工作于两个挡位(加热和保温)。灯泡(L)起到电热毯工作显示和保险丝的双重作用。电位器RW是在本保护器使用前调整电热毯工作点用的(因为每个电热毯的实际电阻可能有误差)。
本实施例中，发光二极管(DL1)作用是电源显示，同时也起到对a点的嵌位作用。发光二极管(DL2)用作断电显示。图2中标记S可以是各类声、光极警器。
本实施例中的直流电源由二极管(D6)(D7)、电阻(R5)电容(C4)组成的电阻降压半波整流电路供给。
图4为安全插座结构图。它由外壳(10)、遮蔽件(1)弹簧(4)和底座(7)组成。在外壳(10)内壁上两个插孔的外侧部位，各有一个小凸台(6)，可以与遮蔽件(1)上的一对凹槽(5)相啮合。在遮蔽件(1)上与两个凹槽(5)接近正交的位置上有一对斜面(2)，可以与底座(7)上的一对斜面(9)相作用使遮蔽件(1)在均匀受压时，产生旋转运动，使遮蔽件(1)上的一对异形孔(3)与外壳上的一对插孔相遇，而使铜片(8)露出。插头拨出后，遮蔽件(1)在一个弹簧(4)的作用下，回转到原来位置，并贴紧外壳(10)内壁，将插孔封闭。而在单根物体(如丝锥、手指等)企图插入时，会使遮蔽件(1)的另一端上跷(以两个斜面处为支点)，这边的小凸台(6)和凹槽(5)啮合更紧，使遮蔽件(1)无法旋转，插孔仍然封闭。而当插头插入时，遮蔽件(1)两边同时受压，中心弹簧(4)被压缩少许，则两边的啮合均脱开。遮蔽件(1)的轴，也即弹簧(4)的中心导柱(11)与外壳(10)为一体，可以使上述全部活动装置带在外壳(10)上，因而本插座的拆装、引线等操作如同普遍插座一样方便。
权利要求1.一种用于电热毯防火、防潮湿引起的短路及触电事故；家用电器外壳漏电保护；电冰箱保护、以及家用电器定时的多功能家庭用电安全保护器、其特征在于a整机电路由一个多能异常信号监测回路(B)；断电计时电路(C)；通电计时电路(D)和交流电源控制电路(E)组成；b具有一个带有多个独特的安全插座装置的塑料外壳(10)，该安全插座装置是由一个可绕插座中心旋转的塑料遮蔽件(1)和一个弹簧(4)构成，遮蔽件(1)上有一对斜面(2)和一对锁住机构(5)，遮蔽件(1)的轴也即弹簧(4)的中心导柱(11)与外壳(10)为一体。
2.根据权利要求1所述的多功能家庭用电安全保护器，其特征在于所说的多功能异常信号监测电路(B)，是利用监测电热丝电阻微小变化的方法实现其保护功能。
3.根据权利要求1或2所述的多功能家庭用电安全保护器，其特征在于所说的多功能异常信号监测电路(B)是由一个多绕组的电流互感器及其所属电路组成。
4.根据权利要求3所述的多功能家庭用电安全保护器，其特征在于所说的电流互感器，具有两组分别反向缠绕的初级线圈(L1、L2和L3、L4)和一个次级线圈(L5组成)，线圈L1与L2匝数不同、而线圈L3与L4匝数相同。线圈L1、L2与电热毯(R)小灯泡(L)，一个可调电阻(RW)及开关(K1)、(K2)组成电热毯电阻检测回路(A)；线圈L3、L4与家用电器构成漏电信号检测回路。
5.根据权利要求1所述多功能家庭用电安全保护器，其特征在于所说的断电计时电路(C)由两个二极管(D1)、(D2)、一个三极管(BG1)、两个电容(C1)、(C2)以及两个电阻(R1)、(R2)组成。
6.根据权利要求1所述多功能家庭用电安全保护器，其特征在于所说的交流电源控制电路(E)可以是a 由继电器(J)及其驱动电路组成，b 由两个双向可控硅及其驱动电路组成。
7.根据权利要求1或6所述多功能家庭用电安全保护器，其特征在于所说的断电计时电路(C)须由下面途径之一供给直流电源，a 由本保护器输出的交流电整流获得，b 经继电器(J)的一个常闭触点与其他电路共有一个电源。
8.根据权利要求1所述的多功能家庭用电安全保护器，其特征在于所说的通电计时电路(D)是一个单结晶体管长延时电路。
9.根据权利要求1所述的多功能家庭用电安全保护器，其特征在于所说的遮蔽件(1)上的锁住机构(5)是一对位于两边的凹槽(或棘齿)。它们与两个斜面(2)的相对位置接近于正交。
10.根据权利要求1和9所述多功能家庭用电安全保护器，其特征在于所说的外壳(10)的内壁上位于两个插孔的外测，有两个小凸台(或棘齿)(6)可以与遮蔽件(1)上的一对凹槽(或棘齿)(5)相啮合。
专利摘要一种多功能家庭用电安全保护器，它能同时对电热毯进行防火、防潮湿等原因引起的短路及触电事故保护；对电冰箱进行停电延时保护及过载保护；对家用电器进行外壳漏电保护并具有定时功能。外壳上带有多个安全电源插座(平时插孔完全封闭)。使家庭生活方便、安全。它的另一个特点是电路简单，成本低、性能可靠、并备有工作状态显示。一旦发生上述异常情况，能迅速切断电器的电源，并发出信号，杜绝事故的发生。
文档编号H02H3/08GK2034335SQ87216369
公开日1989年3月15日 申请日期1987年12月16日 优先权日1987年12月16日
发明者金玮 申请人:金玮