具有阻止反向接線錯誤和狀態顯示功能的控制電路的製作方法

2023-06-01 08:25:56 1

專利名稱：具有阻止反向接線錯誤和狀態顯示功能的控制電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種安裝在具有漏電保護功能的電源插頭或電源插座(GFCI)內的控制電路，尤指一種具有阻止安裝時反向接線錯誤和可以實時顯示電源插頭或插座待機狀態、工作狀態、壽命終止狀態的控制電路。
背景技術：
為了保證電器設備安全、可靠、正常地運行以及使用者的人身安全，通常，電器設備都是通過具有漏電保護功能的電源插頭/或插座(GFCI)與牆壁內鋪設的電源火線、零線、地線相連的。
目前，人們經常使用的大多數具有漏電保護功能的電源插頭/插座(GFCI)雖然都具有漏電保護功能，但是，它們都不具有防止反向接線錯誤功能和狀態顯示功能，特別是，表示漏電保護插座/插頭壽命終止、已不具有漏電保護功能的狀態顯示功能。
圖1為現有的具有漏電保護功能的電源插頭/插座(GFCI)內部控制電路的具體電路圖。如圖所示它主要由整流二極體D1、用於檢測漏電電流的兩個1000∶1和200∶1的檢測線圈RING1、RING2、螺旋管線圈SOL、可控矽SCR1、與漏電電流檢測線圈相連的用於觸發可控矽SCR1導通的控制晶片IC1(型號RV4141)、復位按鈕RESET、模擬試驗按鈕TEST、串聯在電源插頭/插座電源輸入端LINE和負載輸出端LOAD之間供電電路中的開關S以及一些電阻、電容組成。螺旋管線圈SOL的一端與整流二極體D1輸出的直流電源正極相連，另一端通過可控矽SCR1與零線相連接，在螺線管線圈SOL內部設置有一鐵芯，該鐵芯與串聯在電源插頭/插座電源輸入端LINE和負載輸出端LOAD之間供電電路中的開關S機械式相連，它可以使閉合的開關S跳脫。開關S串聯在電源插頭/插座電源輸入端LINE和負載輸出端LOAD之間的供電電路中，它位於復位按鈕RESET的下面並與之相接觸，開關S為常開狀態，在按壓復位按鈕RESET時，復位按鈕RESET可以使開關S閉合，使插座/插頭電源輸入端和輸出端電力連接。可控矽SCR1的門極與晶片IC1的觸發信號輸出端相連，晶片IC1的信號輸入端與漏電電流檢測線圈RING1、RING2的信號輸出端相連。
當上述結構完好的具有漏電保護功能的電源插頭/或插座被正確地與牆壁內的電源火線、零線相連後，按下復位按鈕RESET，使與之相連的開關S閉合，電源插頭/插座的電源輸入端LINE和負載輸出端LOAD就實現了電力連接，電源插頭/插座有電力輸出。當負載、供電電路中出現短路現象時，檢測線圈RING1、RING2就會檢測到這一現象，立即輸出信號給晶片IC1，晶片IC1立即輸出觸發信號，使可控矽SCR1導通，使螺線管線圈SOL內有電流流過，產生磁場，使位於其內部的鐵芯動作，將閉合的開關S斷開，切斷負載輸出端LOAD與輸入端LINE的電力連接。
當上述結構的電源插頭/插座內部電子元件完好、工作一切正常時，它確實具有漏電保護功能。但是，當其內部電子元件部分損壞時，例如檢測線圈RING1、RINGG2、可控矽SCR1或螺線管線圈SOL斷路，電源插頭/插座就喪失了其應有的漏電保護功能，即壽命終止了，而，它又沒有相應的顯示電路告知使用者，使用者誤以為它仍然具有漏電保護功能繼續使用，勢必極易造成使用者觸電身亡事故的發生或燒毀電器的事情發生。
另外，當安裝工人首次安裝該電源插座/插頭時，如果誤將電源插座的負載輸出端LOAD的火線HOT、零線WHITE錯誤地與牆壁內的電源火線、零線相連後，如圖1所示，按壓復位按鈕RESET，開關S閉合，電源插座表面的插座RECEPT通過開關S直接與牆壁內的電源火線、零線相連，其供電電流根本沒有經過漏電電流檢測線圈RING1、RING2。由於其供電電流根本沒有經過漏電電流檢測線圈RING1、RING2，所以，該電源插座對與之相連的電器設備根本就不具有漏電保護功能，對電器設備沒有任何保護功能，而此時，操作復位按鈕RESET、模擬試驗按鈕TEST電源插座工作一切正常，使用者卻不知道實際上該電源插座對與電源插座RECEPT相連電器設備沒有任何的保護作用，當出現漏電現象時，極易造成電器設備被燒毀的現象發生。

發明內容
為了解決現有的具有漏電保護功能的電源插座/插頭其控制電路不具有阻止反向接線錯誤的功能和狀態顯示功能，本實用新型的目的是提供一種安裝在具有漏電保護功能的電源插頭或電源插座內的、具有阻止安裝時反向接線錯誤和可實時顯示電源插頭/插座待機狀態、工作狀態、壽命終止狀態的控制電路。
為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案一種具有阻止反向接線錯誤和狀態顯示功能的控制電路，該控制電路包括整流二極體、用於檢測漏電電流的檢測線圈、螺旋管線圈、第一可控矽、與漏電電流檢測線圈相連的用於觸發第一可控矽導通的控制晶片、復位按鈕、模擬試驗按鈕、串聯在電源插頭/插座電源輸入端和負載輸出端之間供電電路中的開關，其特徵在於該控制電路還包括一待機自檢開關、一阻止反向接線錯誤的開關、一光耦、一第二可控矽、待機自檢狀態顯示燈、正常工作狀態顯示燈；
所述待機自檢開關為常閉狀態，它跨過所述檢測線圈與電源插座/插頭電源輸入端火線和零線相連；該待機自檢開關與所述串聯在電源插頭/插座電源輸入端和負載輸出端之間供電電路中的開關聯動；所述第二可控矽連接在所述螺線管線圈和第一可控矽之間；所述光耦的初級與電源插座/插頭負載輸出端的火線和零線相連，光耦的次級的一端通過電阻與第二可控矽的陽極相連，另一端與第二可控矽的門極相連；所述阻止反向接線錯誤的開關為常閉狀態，它並聯在所述光耦次級輸出端的兩端；該常閉的阻止反向接線錯誤的開關位於所述復位按鈕的下面，並與所述螺線管線圈內置的鐵芯機械式連接。
所述待機自檢狀態顯示燈與一電阻串聯後並聯在所述第二可控矽的陽極和陰極之間；所述正常工作狀態顯示燈與一電阻串聯後並聯在所述第一可控矽的陽極和陰極之間。
本實用新型的優點是電路結構簡單，可以有效地阻止安裝時反向接線錯誤的發生；而且，還能夠準確地區分顯示出電源插頭/插座待機狀態、正常工作狀態和壽命終止狀態。當具有漏電保護功能的插頭/插座(GFCI)壽命終止時，可以清楚地告訴使用者，提醒用戶及時更換，有效的保護人身安全和用電設備的安全。


圖1為現有的具有漏電保護功能的電源插頭/插座其控制電路的具體電路圖圖2為本實用新型具有阻止反向接線錯誤和狀態顯示功能的控制電路的具體電路圖具體實施方式
為了能夠直觀地反應具有漏電保護功能的電源插座/插頭的工作狀態，特別是，電源插座待機自檢狀態和壽命終止狀態，以及阻止反向接線錯誤的發生，本實用新型對控制電路進行了改進，增加了阻止反向接線錯誤的功能和待機自檢顯示電路、工作狀態顯示電路以及壽命終止顯示電路。
圖2為本實用新型具有阻止反向接線錯誤和狀態顯示功能的控制電路的具體電路圖。如圖所示，該控制電路由整流二極體D1、用於檢測漏電電流的兩個1000∶1和200∶1的檢測線圈RING1、RING2、螺旋管線圈SOL、可控矽SCR1、與漏電電流檢測線圈相連的用於觸發可控矽SCR1導通的控制晶片IC1、復位按鈕RESET、模擬試驗按鈕TEST、串聯在電源插頭/插座電源輸入端LINE和負載輸出端LOAD之間供電電路中的開關S構成，其特徵在於本實用新型還設有一待機自檢開關S2，該待機自檢開關S2跨過檢測線圈RING1、RING2與電源插座/插頭電源輸入端LINE火線HOT和零線WHITE相連。該待機自檢開關S2與串聯在電源插頭/插座電源輸入端LINE和負載輸出端LOAD之間供電電路中的開關S聯動，當開關S閉合時，待機自檢開關S2斷開。
本實用新型在螺線管線圈SOL和可控矽SCR1之間又串聯了一個可控矽SCR2；在電源插座/插頭負載輸出端LOAD的火線HOT和零線WHITE之間並聯一光耦IC2。光耦IC2的初級串聯一電阻R7、二極體D2與電源插座/插頭負載輸出端LOAD的火線HOT和零線WHITE相連，光耦IC2的次級的一端通過電阻R8與可控矽SCR2的陽極相連，另一端與可控矽SCR2的門極相連。在光耦IC2的次級兩端還並聯一常閉的阻止反向接線錯誤的開關S1。常閉的阻止反向接線錯誤的開關S1位於復位按鈕RESET的下面，在開關S1閉合時，復位按鈕RESET無法按下，串聯在電源插頭/插座電源輸入端LINE和負載輸出端LOAD之間的開關S無法閉合，電源插頭/插座無電力輸出，當開關S1斷開時，復位按鈕RESET才能被按下，串聯在電源插頭/插座電源輸入端LINE和負載輸出端LOAD之間的開關S才能閉合，電源插頭/插座才有電力輸出。同時，常閉狀態的阻止反向接線錯誤的開關S1還與螺線管線圈SOL內的鐵芯機械式連接，當螺線管線圈SOL內有電流流過，產生磁場，使內置其中的鐵芯動作時，鐵芯可將阻止反向接線錯誤的開關S1跳脫、斷開。
本實用新型實現電源輸出、自檢、漏電保護的工作原理是當功能完好的電源插座/插頭被正確地安裝在牆壁內後，即電源插座/插頭的電源輸入端LINE的火線HOT與牆壁內的電源火線HOT相連，電源插座/插頭的電源輸入端LINE的零線WHITE與牆壁內的電源零線WHITE相連後，由於待機自檢開關S2是閉合的，待機自檢開關S2就將電源輸入端LINE的火線HOT和零線WHITE短路，自動模擬出一漏電電流，漏電檢測線圈RING1、RING2檢測到這一現象後，輸出信號給晶片IC1，IC1輸出觸發信號，使可控矽SCR1導通，又由於阻止反向接線錯誤的開關S1是常閉的，開關S1將整流二極體D1輸出的電壓加在可控矽SCR2的門極，使可控矽SCR2也導通，螺線管線圈SOL內就有一較大的電流流過，產生磁場，其內置的鐵芯動作，將與鐵芯機械式連接的常閉狀態的阻止反向接線錯誤的開關S1永久斷開。由於常閉狀態的阻止反向接線錯誤的開關S1被斷開，所以，再按壓復位按鈕RESET，它就可以向下移動將開關S閉合、將待機自檢開關S2斷開；由於開關S閉合，所以，電源插座/插頭電源輸入端LINE與負載輸出端LOAD實現電力連接；同時，由於待機自檢開關S2斷開，模擬的漏電電流消失，可控矽SCR1斷開，螺線管線圈SOL內無較大電流流過，磁場消失，其內置的鐵芯復位。
如果電源插座/插頭內部的元件損壞如線圈SOL斷路、檢測線圈RING1故障，漏電檢測電路無法正常工作，則螺線管線圈SOL內將始終沒有大電流流過，產生不了磁場，無法使其內部的鐵芯動作，將與鐵芯機械式連接的開關S1斷開，插座/插頭無法完成自檢，復位按鈕RESET始終無法復位，開關S不能閉合，電源插座/插頭負載輸出端與電源輸入端無法實現電力連接，無電力輸出。
當電源插座/插頭完成自檢，且能夠正常操作復位按鈕RESET，使電源插頭/插座有電力輸出後，如果電路中出現短路現象、漏電現象，檢測線圈RING1、RING2會輸出檢測信號給晶片IC1，IC1立即輸出觸發信號給可控矽SCR1，使之導通，線圈SOL中有較大電流流過，產生磁場，使內置其中的鐵芯動作，使與之相連的開關S跳脫、斷開，切斷電源插座/插頭的電力輸出。
本實用新型實現阻止反向接線錯誤的工作原理是如果安裝時，安裝工人錯誤地將電源插座/插頭的負載輸出端LOAD的火線HOT和零線WHITE與牆壁內的電源火線HOT和零線WHITE相連，待機自檢開關S2無法模擬出漏電電流，晶片IC1也就無法輸出觸發信號，可控矽SCR1無法導通，螺線管線圈SOL內無較大電流流過，產生不了較大的磁場，使其內置的鐵芯無法動作，無法將常閉的阻止反向接線錯誤的開關S1斷開；由於常閉狀態的阻止反向接線錯誤的開關S1無法斷開，復位按鈕RESET無法復位，開關S也就無法閉合，電源插座/插頭輸入端和負載輸出端也就無法實現電力連接，從而實現阻止電源插座/插頭反向接線錯誤發生的目的。
為了能夠直觀地反應電源插座/插頭的狀態，如待機自檢狀態、工作狀態和壽命終止狀態，本實用新型控制電路還包括一顯示電路。如圖2所示，本實用新型在可控矽SCR1的陽極和陰極之間並聯有一串聯有電阻R6的正常工作狀態顯示燈LED2，在可控矽SCR2的陽極和陰極之間並聯有一串聯有電阻R5的待機自檢狀態顯示燈LED1。
當電源插座/插頭被正確地安裝在牆壁內後，電源插座/插頭完成自檢後，螺線管線圈SOL將常閉的開關S1斷開，可控矽SCR2的門極電壓為0，可控矽SCR2關斷，整流二極體D1輸出的直流電壓經螺線管線圈SOL、電阻R5、LED1、SCR1與零線WHITE相連，待機自檢狀態顯示燈LED1發光；由於此時，待機自檢開關S2還沒有斷開，模擬漏電電流仍然存在，可控矽SCR1仍然導通，故，正常工作狀態顯示燈LED2不亮，所以，待機自檢狀態顯示燈LED1亮、正常工作狀態顯示燈LED2不亮，表示電源插座/插頭接線正確、功能完成，正處於待機狀態，使用者可以放心使用。
如果電源插座/插頭內的元件故障或接線錯誤，電源插座/插頭無法完成自檢，即螺線管線圈SOL無法將常閉的開關S1斷開，待機自檢狀態顯示燈LED1始終不亮，所以，在沒有按壓復位按鈕RESET之前，待機自檢狀態顯示燈LED1始終不亮，說明該電源插座/插頭有故障，不是接線錯誤，就是已喪失了漏電保護功能，使用者不要使用，要及時更換新的電源插座/插頭。
當電源插座/插頭完成自檢後，如果其內部的元件損壞，如SCR2、IC2、R7、D2、R8等斷路喪失了漏電保護功能，壓下復位按鈕RESET之後，正常工作狀態顯示燈LED2不能亮起，說明漏電保護插頭/插座有故障，無漏電保護功能，使用者要及時更換新產品。
當電源插座/插頭一切正常，並完成自檢，阻止反向接線錯誤的開關S1斷開後，按壓復位按鈕RESET，使待機自檢開關S2斷開、開關S閉合，模擬漏電電流消失，可控矽SCR1斷開，而，此時由於開關S閉合電源插座/插頭負載輸出端LOAD有電力輸出，光耦IC2導通，可控矽SCR2導通，整流二極體D1輸出的電壓經螺線管線圈SOL、SCR2、LED2、電阻R6與零線WHIET相連，待機自檢狀態顯示燈LED1熄滅、正常工作狀態顯示燈LED2發光，所以，待機自檢狀態顯示燈LED1熄滅、正常工作狀態顯示燈LED2亮，表示電源插座/插頭處於工作狀態。
在電源插座/插頭正常工作過程中，如果檢測線圈RING1、RING2檢測到漏電電流，晶片IC1輸出觸發信號，使可控矽SCR1導通，線圈SOL產生磁場，將開關S跳脫、切斷電源輸出，由於可控矽SCR1導通，所以，正常工作狀態顯示燈LED2熄滅，表明電源插座/插頭的漏電保護功能正常。使用者也可以通過按壓模擬試驗按鈕TEST模擬漏電電流，檢測電源插座/插頭的漏電保護功能是否正常，如果電源插座/插頭內的元件損壞，如RING1、R2、IC1短路、斷路等等，按壓模擬試驗按鈕TEST，可控矽SCR1不導通，線圈SOL內沒有大電流流過，產生不了磁場，切斷不了開關S，LED2始終是亮的，所以，如果使用者按壓模擬試驗按鈕TEST模擬漏電電流，正常工作狀態顯示燈LED2還不熄滅，說明該具有漏電保護功能的電源插座/插頭已失去保護功能，壽命終止了應及時更換新產品。
本實用新型的優點是電路結構簡單，可以有效地阻止安裝時反向接線錯誤的發生；而且，還能夠準確地區分顯示出電源插頭/插座待機狀態、正常工作狀態和壽命終止狀態。當具有漏電保護功能的插頭/插座(GFCI)壽命終止時，可以清楚地告訴使用者，提醒用戶及時更換，有效的保護人身安全和用電設備的安全。
以上所述是本實用新型的具體實施例及所運用的技術原理，任何基於本實用新型技術方案基礎上的等效變換，均屬於本實用新型保護範圍之內。
權利要求1.一種具有阻止反向接線錯誤和狀態顯示功能的控制電路，該控制電路包括整流二極體(D1)、用於檢測漏電電流的檢測線圈(RING1、RING2)、螺旋管線圈(SOL)、第一可控矽(SCR1)、與漏電電流檢測線圈相連的用於觸發第一可控矽(SCR1)導通的控制晶片(IC1)、復位按鈕(RESET)、模擬試驗按鈕(TEST)、串聯在電源插頭/插座電源輸入端和負載輸出端之間供電電路中的開關(S)，其特徵在於該控制電路還包括一待機自檢開關(S2)、一阻止反向接線錯誤的開關(S1)、一光耦(IC2)、一第二可控矽(SCR2)、待機自檢狀態顯示燈(LED1)、正常工作狀態顯示燈(LED2)；所述待機自檢開關(S2)為常閉狀態，它跨過所述檢測線圈(RING1、RING2)與電源插座/插頭電源輸入端(LINE)火線和零線相連；該待機自檢開關(S2)與所述串聯在電源插頭/插座電源輸入端和負載輸出端之間供電電路中的開關(S)聯動；所述第二可控矽(SCR2)連接在所述螺線管線圈(SOL)和第一可控矽(SCR1)之間；所述光耦(IC2)的初級與電源插座/插頭負載輸出端(LOAD)的火線和零線相連，光耦(IC2)的次級的一端通過電阻與第二可控矽(SCR2)的陽極相連，另一端與第二可控矽(SCR2)的門極相連；所述阻止反向接線錯誤的開關(S1)為常閉狀態，它並聯在所述光耦(IC2)次級輸出端的兩端；該常閉的阻止反向接線錯誤的開關(S1)位於所述復位按鈕(RESET)的下面，並與所述螺線管線圈(SOL)內置的鐵芯機械式連接。
2.根據權利要求1所述的具有阻止反向接線錯誤和狀態顯示功能的控制電路，其特徵在於所述待機自檢狀態顯示燈(LED1)與一電阻串聯後並聯在所述第二可控矽(SCR2)的陽極和陰極之間；所述正常工作狀態顯示燈(LED2)與一電阻串聯後並聯在所述第一可控矽(SCR1)的陽極和陰極之間。
專利摘要本實用新型公開了一種具有阻止反向接線錯誤和狀態顯示功能的控制電路，其特徵在於該控制電路包括跨過漏電電流檢測線圈與電源插座/插頭電源輸入端火線和零線相連的常閉的待機自檢開關；串聯在螺線管線圈和第一可控矽之間的第二可控矽；與電源插座/插頭負載輸出端火線和零線相連的光耦，光耦次級與第二可控矽的陽極和門極相連；並聯在光耦次級輸出端兩端的常閉的阻止反向接線錯誤的開關，該開關與螺線管線圈內置的鐵芯機械式連接。該控制電路還包括並聯在第一可控矽兩端的正常工作狀態顯示燈；並聯在第二可控矽兩端的待機自檢狀態顯示燈。本實用新型可以有效地阻止安裝時反向接線錯誤的發生；還能夠準確地區分顯示出電源插頭/插座的不同狀態。
文檔編號H01R13/66GK2877101SQ20052014462
公開日2007年3月7日 申請日期2005年12月20日 優先權日2005年12月20日
發明者李成力, 嶽國蘭 申請人:上海益而益電器製造有限公司