安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出的一種安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)，包括連接電源系統(tǒng)輸出端的智能檢測電路和設(shè)有微動開關(guān)的電源插座。所述智能檢測電路包括鏡像對稱電連接在電源系統(tǒng)零線和火線上的限流電阻R1、限流電阻R1輸出端并聯(lián)的兩個同向串聯(lián)二極管D和電容C、電阻R2并聯(lián)回路，兩路電容C、電阻R2并聯(lián)回路通過反相施密特觸發(fā)器電連接微控制器；來自微動開關(guān)的5VDC電壓信號通過反相施密特觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為無抖動輸出信號，并送入微控制器；當(dāng)兩個電源插座插孔內(nèi)的微動開關(guān)閉合時，分別送出5VDC檢測信號1和檢測信號2，否則輸出信號電壓為零的檢測信號1和檢測信號2，微控制器內(nèi)控程序根據(jù)檢測到的兩路電源插座的電流信號，判斷信號間的時間差是否在50ms以內(nèi)。
【專利說明】安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電源系統(tǒng)安全通電保護(hù)方法，發(fā)明特征是設(shè)計檢測電路，檢測用電線路上的反饋信號，只有當(dāng)系統(tǒng)在50ms內(nèi)接收到來自線路上的信號時，電源系統(tǒng)才會提供用電輸出，正常情況下，電源系統(tǒng)輸出為切斷狀態(tài)，有效保證電源系統(tǒng)安全。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，與人們生活密切相關(guān)電源系統(tǒng)，如家用電源、公共場所電源，均未設(shè)計保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)未用電時系統(tǒng)無電流輸出，這在一定程度上造成了用電安全隱患，如兒童處于好奇心將金屬物插入電源插座導(dǎo)致觸電。通過人體的電流大小決定于外加電壓和人體的電阻；安全電壓:只有不高于36伏的電壓才是安全的；觸電事故是由于過大的電流通過人體而引起的，且通過人體的電流越大，通電的時間越長，越危險。家庭電路中的觸電事故，都是人體直接或間接跟火線連通造成的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的任務(wù)是提供一種能夠智能判斷電源系統(tǒng)使用狀態(tài)，能夠有效保證電源系統(tǒng)在未使用狀態(tài)輸出終端無電源輸出，只有當(dāng)電源系統(tǒng)在50ms內(nèi)檢測到用戶端電源插座信號才輸出電源的安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的上述目的可以通過以下措施來達(dá)到，一種安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)，包括連接電源系統(tǒng)輸出端的智能檢測電路和設(shè)有微動開關(guān)的電源插座，其特征在于:所述智能檢測電路包括鏡像對稱電連接在電源系統(tǒng)零線和火線上的限流電阻R1、限流電阻Rl輸出端并聯(lián)的兩個同向串聯(lián)二極管D和電容C、電阻R2并聯(lián)回路，兩路電容C、電阻R2并聯(lián)回路通過反相施密特觸發(fā)器電連接微控制器；來自微動開關(guān)的5VDC電壓信號通過反相施密特觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為無抖動輸出信號，并送入微控制器；當(dāng)兩個電源插座插孔內(nèi)的微動開關(guān)閉合時，分別送出5VDC檢測信號，否則輸出信號電壓為零的檢測信號，微控制器內(nèi)控程序根據(jù)檢測到的兩路電源插座的電流信號，判斷信號間的時間差是否在50ms以內(nèi)，若是則向電源系統(tǒng)交流輸出通道發(fā)出指令，允許輸出交流強(qiáng)電，否則，不對外輸出交流電。
[0005]本發(fā)明具有如下有益效果。
[0006]本發(fā)明在電源插座內(nèi)設(shè)置微動開關(guān)。通過智能檢測電路檢測兩路電源插座的電壓信號，判斷電壓信號間50ms以內(nèi)的時間差來做出是否對外輸出交流強(qiáng)電的決策是否輸出交流強(qiáng)電，可以有效保證電源系統(tǒng)在未使用狀態(tài)時，輸出終端無電源輸出。提高電源系統(tǒng)的用電安全。微控制器內(nèi)控程序檢測電線路上的反饋信號，只有當(dāng)電路系統(tǒng)在50ms內(nèi)接收到來自線路上的信號時，電源系統(tǒng)才會提供用電輸出，正常情況下，電源系統(tǒng)輸出為切斷狀態(tài)，時電源系統(tǒng)不直接對外輸出交流電，保證電源系統(tǒng)用電安全，防止意外觸電事故的發(fā)生。
[0007]本發(fā)明微控制器根據(jù)內(nèi)置控制程序，僅當(dāng)在50ms內(nèi)同時檢測到兩個微動開關(guān)送出的信號時，才向電源系統(tǒng)交流輸出通道發(fā)出指令，允許輸出交流強(qiáng)電，否則，沒有交流電源輸出的方式，避免了意外導(dǎo)電體插入電源插座導(dǎo)致觸電的發(fā)生。
[0008]本發(fā)明可以應(yīng)用在與人類日常生活密切相關(guān)的用電系統(tǒng)中。
[0009]

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1是本發(fā)明安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)的電路原理示意圖；
圖2是圖1微控制器內(nèi)控程序工作原理流程圖。
[0010]

【具體實(shí)施方式】
參閱圖1、圖2。在以下描述的實(shí)施例中，安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)，包括連接電源系統(tǒng)輸出端的智能檢測電路和設(shè)有微動開關(guān)的電源插座。智能檢測電路包括鏡像對稱電連接在電源系統(tǒng)零線和火線上的限流電阻R1、限流電阻Rl輸出端并聯(lián)的兩個同向串聯(lián)二極管D和電容C、電阻R2并聯(lián)回路，兩路電容C、電阻R2并聯(lián)回路通過反相施密特觸發(fā)器電連接微控制器。二極管可以是BAS70-04(74s)。施密特觸發(fā)電路(簡稱)是一種波形整形電路，當(dāng)任何波形的信號進(jìn)入電路時，輸出在正、負(fù)飽和之間跳動，產(chǎn)生方波或脈波輸出。
[0011 ] 施密特觸發(fā)電路有兩個臨界電壓且形成一個滯后區(qū)，可以防止在滯后范圍內(nèi)之噪聲干擾電路的正常工作。反相施密特觸發(fā)器也有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器不同的是，反相施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，反相施密特觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，它采用電位觸發(fā)方式，電位觸發(fā)狀態(tài)由輸入信號電位維持。
[0012]反相施密特觸發(fā)器對于負(fù)向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號，有不同的閥值電壓，它是一種閾值開關(guān)電路，具有突變輸入、輸出特性的門電路。
[0013]反相施密特觸發(fā)器具有突變輸入、輸出特性的門電路被設(shè)計成阻止輸入電壓出現(xiàn)低于某一閾值的微小變化而引起的輸出電壓的改變。
[0014]反相施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，反相施密特觸發(fā)器有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。在輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓，在輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為負(fù)向閾值電壓。正向閾值電壓與負(fù)向閾值電壓之差稱為回差電壓。利用反相施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋?zhàn)饔?，可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。反相施密特觸發(fā)器輸入的信號只要幅度大于vt+，即可在反相施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。當(dāng)反相施密特觸發(fā)器輸入電壓由低向高增加，到達(dá)V+時，輸出電壓發(fā)生突變，而輸入電壓Vi由高變低，到達(dá)V-，輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸出電壓變化滯后的現(xiàn)象。本實(shí)施例采用的反相施密特觸發(fā)器可以是型號為74LVC14AD的反相施密特觸發(fā)器。
[0015]微控制器也稱作微處理器或MCU，是一個小型的計算機(jī)，它由一系列簡單的電路和一些支持CPU作用的簡單模塊組成，如晶體振蕩器，定時器，看門狗，串行和模擬I / O 口等等。芯片里包括非閃爍存儲器和OTP ROM用來存儲程序，以及一個很小的讀寫程序。本實(shí)施例采用的微控制器可以是型號為STM32F103VBT6的微處理器。
[0016]當(dāng)來自微動開關(guān)的5VDC電壓信號通過反相施密特觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為無抖動輸出信號，并送入微控制器；當(dāng)用電插頭插入電源插座時，兩個電源插座插孔內(nèi)的微動開關(guān)閉合，分別送出5VDC檢測信號，否則電源插座輸出信號電壓為零的檢測信號，微控制器內(nèi)控程序根據(jù)檢測到的兩個電源插座的電壓信號，判斷信號間的時間差是否在50ms以內(nèi)，若是則向電源系統(tǒng)交流輸出通道發(fā)出指令，允許輸出交流強(qiáng)電，否則，不對外輸出交流電。
[0017]如原理圖所示，本電路設(shè)計方法在電源系統(tǒng)的輸入端，分別設(shè)有兩個電源插座檢測信號線，2路檢測信號線分別用于檢測相應(yīng)電源插座零線和火線插孔內(nèi)的開關(guān)送出的5V直流DC信號。當(dāng)電源插座插孔內(nèi)的微動開關(guān)閉合時，5V DC信號送出給檢測信號線；否則檢測信號線上的信號電壓為零。
[0018]兩路檢測信號線檢測到的5V DC微動開關(guān)信號經(jīng)反相施密特觸發(fā)器5，74LVC14AD轉(zhuǎn)換為清晰的無抖動輸出信號，再傳遞給微控制器。
[0019]微控制器STM32F103VBT6根據(jù)內(nèi)部程序設(shè)置，僅當(dāng)在50ms內(nèi)同時檢測到兩個微動開關(guān)送出的信號時，才向電源系統(tǒng)交流輸出通道發(fā)出指令，允許輸出交流強(qiáng)電，否則，沒有交流電源輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)，包括連接電源系統(tǒng)輸出端的智能檢測電路和設(shè)有微動開關(guān)的電源插座，其特征在于:所述智能檢測電路包括鏡像對稱電連接在電源系統(tǒng)零線和火線上的限流電阻R1、限流電阻R1輸出端并聯(lián)的兩個同向串聯(lián)二極管D和電容C、電阻R2并聯(lián)回路，兩路電容C、電阻R2并聯(lián)回路通過反相施密特觸發(fā)器電連接微控制器；來自微動開關(guān)的5VDC電壓信號通過反相施密特觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為無抖動輸出信號，并送入微控制器；當(dāng)兩個電源插座插孔內(nèi)的微動開關(guān)閉合時，分別送出5VDC檢測信號1和檢測信號2，否則輸出信號電壓為零的檢測信號1和檢測信號2，微控制器內(nèi)控程序根據(jù)檢測到的兩路電源插座的電流信號，判斷信號間的時間差是否在50ms以內(nèi)，若是則向電源系統(tǒng)交流輸出通道發(fā)出指令，允許輸出交流強(qiáng)電，否則，不對外輸出交流電。
2.如權(quán)利要求1所述的安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)，其特征在于:反相施密特觸發(fā)電路有兩個臨界電壓且形成一個滯后區(qū)，以防止在滯后范圍內(nèi)之噪聲干擾電路的正常工作。
3.如權(quán)利要求1所述的安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)，其特征在于:反相施密特觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，它采用電位觸發(fā)方式，電位觸發(fā)狀態(tài)由輸入信號電位維持。
4.如權(quán)利要求1所述的安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)，其特征在于:反相施密特觸發(fā)器對于負(fù)向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號，有不同的閥值電壓，它是一種閾值開關(guān)電路，具有突變輸入、輸出特性的門電路。
5.如權(quán)利要求4所述的安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)，其特征在于:反相施密特觸發(fā)器具有突變輸入、輸出特性的門電路被設(shè)計成阻止輸入電壓出現(xiàn)低于某一閾值的微小變化而引起的輸出電壓的改變。
6.如權(quán)利要求1所述的安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)，其特征在于:反相施密特觸發(fā)器有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓，在輸入信號從低電平上升到高電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓，在輸入信號從高電平下降到低電平的過程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為負(fù)向閾值電壓，正向閾值電壓與負(fù)向閾值電壓之差稱為回差電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)，其特征在于:利用反相施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋?zhàn)饔?，把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。
8.如權(quán)利要求1所述的安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)，其特征在于:反相施密特觸發(fā)器輸入的信號只要幅度大于vt+，即可在反相施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。
9.如權(quán)利要求1所述的安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)反相施密特觸發(fā)器輸入電壓由低向高增加，到達(dá)V+時，輸出電壓發(fā)生突變，而輸入電壓Vi由高變低，到達(dá)V-，輸出電壓發(fā)生突變，出現(xiàn)輸出電壓變化滯后的現(xiàn)象。
10.如權(quán)利要求1所述的安全通電保護(hù)電路系統(tǒng)，其特征在于:在電源系統(tǒng)的輸入端，分別設(shè)有兩個電源插座檢測信號線1和檢測信號線2，檢測信號線1和檢測信號線2分別用于檢測相應(yīng)電源插座零線和火線插孔內(nèi)的開關(guān)送出的5V直流DC信號。
【文檔編號】G05B19/04GK104460362SQ201410501784
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月27日
【發(fā)明者】張百濤, 向巧, 李整建, 謝旭東, 周群, 陳建 申請人:中國人民解放軍第五七一九工廠, 成都航利航空機(jī)電裝備制造有限公司