一種數碼空氣開關的製作方法
2023-08-04 08:20:56
專利名稱：一種數碼空氣開關的製作方法
技術領域：
本發明屬於配電網開關領域，具體涉及一種數碼空氣開關。
背景技術：
空氣開關是一種只要電路中電流超過額定電流就會自動斷開的開關，它是低壓配電網絡和電力拖動系統中非常重要的一種電器。空氣開關集控制和多種保護功能於一身，除了能完成接觸和分斷電路外，還能對電路或電氣設備發生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護，同時也可以用於不頻繁地啟動電動機。傳統的空氣開關一般都是機械式的結構，脫扣方式有熱動、電磁和複式脫扣3種。當線路發生一般性過載時，過載電流雖不能使電磁脫扣器動作，但能使熱元件產生一定熱 量，促使雙金屬片受熱向上彎曲，推動槓桿使搭鉤與鎖扣脫開，將主觸頭分斷，切斷電源。當線路發生短路或嚴重過載電流時，短路電流超過瞬時脫扣整定電流值，電磁脫扣器產生足夠大的吸力，將銜鐵吸合併撞擊槓桿，使搭鉤繞轉軸座向上轉動與鎖扣脫開，鎖扣在反力彈簧的作用下將三副主觸頭分斷，切斷電源。開關的脫扣機構是一套連杆裝置。當主觸點通過操作機構閉合後，就被鎖鉤鎖在合閘的位置。如果電路中發生故障，則有關的脫扣器將產生作用使脫扣機構中的鎖鉤脫開，於是主觸點在釋放彈簧的作用下迅速分斷。但是，傳統機械式的空氣開關的電流保護值不能設置，負載電流必須大於最大電流值時才能保護輸出；同時機械式空氣開關沒有電壓保護功能，即使電網電壓達到300V，也不會切斷電壓輸出；機械式空氣開關也沒有浪湧保護功能，而大多數電器設備裡的敏感電子元器件容易被電網浪湧擊穿，損壞家用電器。
發明內容
本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種數碼空氣開關，該數碼空氣開關可以設置電流保護值，並具有過壓保護和浪湧保護功能。本發明是通過如下技術方案實現的
一種數碼空氣開關，其特徵在於，包括
一電源電路，用於為CPU供電；
一電壓檢測電路，用於檢測電網的當前電壓值，並輸出至CPU ;
一電流檢測電路，用於檢測負載的當前電流值，並輸出至CPU ；
一電壓輸出切換電路，用於驅動連接在負載端的繼電器吸合或斷開，使負載通電或斷
電；
一輸入設置電路，用於設置輸出開關，以及設置保護電流數值，並輸出至CPU ；
一 CPU，用於接收電壓檢測電路檢測的當前電壓值、電流檢測電路檢測的當前電流值、輸入設置電路設置的輸出開關和保護電流數值；
當輸出開關為打開，當前電流值小於保護電流數值，當前電壓值值小於預先設置的保護電壓最大值，當前電壓值值大於預先設置的保護電壓最小值時，CPU觸發電壓輸出切換電路，驅動繼電器吸合，使負載通電；否則，CPU觸發電壓輸出切換電路，驅動繼電器斷開，使負載斷電；
電源電路、電壓檢測電路、電流檢測電路、電壓輸出切換電路和輸入設置電路均與CPU相連。進ー步的，所述數碼空氣開關還包括一與CPU相連的數碼顯示器電路，所述數碼顯示器電路用於顯示電網的當前電壓值、負載的當前電流值和保護電流數值。本發明所述的數碼空氣開關與傳統的機械式空氣開關完全不同，其採用全數位化電路設計，功能更加齊全，成本更加低廉。與傳統的機械式空氣開關相比，該數碼空氣開關具有電壓保護功能，當電網電壓出現異常時，能迅速切斷輸出，保護家用電器設備免受電網過壓或欠壓衝擊；具有過流保護，並且過流保護值可以自由設置(比如在f 15A可調節)，適合不同的負載，當負載電流大於設定值時，能迅速切斷電壓輸出；具有浪湧保護功能，當電網出現浪湧時，能迅速斷開輸出，保護家用電器免受浪湧衝擊。
圖I為本發明所述數碼空氣開關的結構框圖；
圖2為電源電路的原理 圖3為電壓檢測電路的原理 圖4為電流檢測電路的原通 圖5為電壓輸出切換電路的原理 圖6為CPU和輸入設置電路的原理 圖7為數碼顯示器電路的原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進ー步詳細的說明。如圖I所示，本發明提供了一種數碼空氣開關，包括電源電路、電壓檢測電路、電流檢測電路、電壓輸出切換電路、輸入設置電路和CPU，電源電路、電壓檢測電路、電流檢測電路、電壓輸出切換電路和輸入設置電路均與CPU相連。電源電路主要用於為CPU供電；如圖2所示，電源電路採用電容降壓的方式，具有輸入電壓範圍寬，(T300V輸入，電壓經Cl降壓，然後通過D1，D2整流，經電解電容El濾波，穩壓ニ極管Zl穩壓後輸入三端集成穩壓器78L05穩壓，輸出5V直流電，給CPU供電。電壓檢測電路用於檢測電網的當前電壓值，並輸出至CPU;如圖3所示，電網火線「L」經過ニ極管4007然後經過電阻分壓，變成(T5V的電壓，然後輸入到CPU進行高速採樣電網的電壓，由CPU經過計算得到電網的當前電壓值。當然還可採用其他電路來實現電壓檢測，即由電壓檢測電路計算出電網的當前電壓值之後，再發送至CPU。電流檢測電路用於檢測負載的當前電流值，並輸出至CPU;如圖4所示，負載電流經過R4取樣，通過R2輸入到運算放大器LM358進行放大，電流信號經過放大，輸入到CPU，經過高速採樣計算當前負載的電流大小。當然還可採用其他電路來實現電流檢測，即由電流檢測電路計算出電網的當前電流值之後，再發送至CPU。電壓輸出切換電路用於驅動連接在負載端的繼電器吸合或斷開，使負載通電或斷電；如圖5所示，CPU根據當前電壓、電流大小，以及輸出開關是否打開或關閉來觸發電壓輸出切換電路；若要打開，可經R17驅動三極體Q1，使繼電器Kl吸合，導通N線，負載即可通電。若要斷開，則另R17無輸入，繼電器Kl則斷開，負載斷電。輸入設置電路，用於設置輸出開關，以及設置保護電流數值，並輸出至CPU ； CPU,用於接收電壓檢測電路檢測的當前電壓值、電流檢測電路檢測的當前電流值、輸入設置電路設置的輸出開關和保護電流數值；
當輸出開關為打開，當前電流值小於保護電流數值，當前電壓值值小於預先設置的保護電壓最大值，當前電壓值值大於預先設置的保護電壓最小值時，CPU觸發電壓輸出切換電路，驅動繼電器吸合，使負載通電；否則，CPU觸發電壓輸出切換電路，驅動繼電器斷開，使負載斷電。如此即可實現電壓保護功能和浪湧保護功能，當電網電壓出現異常時，能迅速切斷輸出，保護家用電器設備免受電網過壓或欠壓衝擊；當電網出現浪湧時，能迅速斷開輸出，保護家用電器免受浪湧衝擊。如圖6所示為CPU和輸入設置電路的電路原理圖，按鍵SI用於設置是否打開或關閉輸出，即輸出開關；按鍵S2用於設置保護電流數值。按鍵S1、S2均與CPU晶片Ul相連。為了便於顯示和查看，所述數碼空氣開關還包括一與CPU相連的數碼顯示器電路，如圖7所示，數碼顯示器電路通過七段數碼管實現人機接口，設置電流保護時數碼管可 顯示設置的保護電流數值，工作時可實時顯示電網當前的電壓和負載當前的電流值。本發明不僅局限於上述具體實施方式
，本領域一般技術人員根據本發明公開的內容，可以採用其它多種具體實施方式
實施本發明，因此，凡是採用本發明的設計結構和思路，做一些簡單的變化或更改的設計，都落入本發明保護的範圍。
權利要求
1.一種數碼空氣開關，其特徵在於，包括 一電源電路，用於為CPU供電； 一電壓檢測電路，用於檢測電網的當前電壓值，並輸出至CPU ; 一電流檢測電路，用於檢測負載的當前電流值，並輸出至CPU ； 一電壓輸出切換電路，用於驅動連接在負載端的繼電器吸合或斷開，使負載通電或斷電； 一輸入設置電路，用於設置輸出開關，以及設置保護電流數值，並輸出至CPU ； 一 CPU，用於接收電壓檢測電路檢測的當前電壓值、電流檢測電路檢測的當前電流值、輸入設置電路設置的輸出開關和保護電流數值； 當輸出開關為打開，當前電流值小於保護電流數值，當前電壓值值小於預先設置的保護電壓最大值，當前電壓值值大於預先設置的保護電壓最小值時，CPU觸發電壓輸出切換電路，驅動繼電器吸合，使負載通電；否則，CPU觸發電壓輸出切換電路，驅動繼電器斷開，使負載斷電； 電源電路、電壓檢測電路、電流檢測電路、電壓輸出切換電路和輸入設置電路均與CPU相連。
2.根據權利要求I所述的數碼空氣開關，其特徵在於，所述數碼空氣開關還包括一與(PU相連的數碼顯示器電路，所述數碼顯示器電路用於顯示電網的當前電壓值、負載的當前電流值和保護電流數值。
全文摘要
本發明提供了一種數碼空氣開關，包括CPU，以及與CPU相連的電源電路、電壓檢測電路、電流檢測電路、電壓輸出切換電路和輸入設置電路。本發明所述的數碼空氣開關與傳統的機械式空氣開關完全不同，其採用全數位化電路設計，功能更加齊全，成本更加低廉。與傳統的機械式空氣開關相比，該數碼空氣開關具有電壓保護功能，當電網電壓出現異常時，能迅速切斷輸出，保護家用電器設備免受電網過壓或欠壓衝擊；具有過流保護，並且過流保護值可以自由設置(比如在1~15A可調節)，適合不同的負載，當負載電流大於設定值時，能迅速切斷電壓輸出；具有浪湧保護功能，當電網出現浪湧時，能迅速斷開輸出，保護家用電器免受浪湧衝擊。
文檔編號H03K17/08GK102769449SQ201210261660
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者蘭錦波, 陳民濤, 陳自全 申請人:溫州寶翔電氣有限公司