专利名称：过载报警电路结构及集成该过载报警电路结构的插座的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及低压电气设备技术领域，尤其涉及一种过载报警电路结构及集成该过载报警电路结构的插座。
背景技术：
目前，家用、商用装潢时，预埋设电气线路基本是2. 5mm2导线(额定电流16久)；当电气线路中连续通过的电流超过额定值时，将会出现过载情况，从而使得线路绝缘层迅速老化，降低导线正常使用寿命，甚至于线路烧毁发生火灾等危险。如果另外在线路上加装电流检测及报警装置不仅要会增加装配成本，还会占用较多空间，影响装饰效果。综上所述，如何便捷地在电流过载时进行报警提醒，降低危险发生的可能性成为本领域亟待解决的一项技术问题。进一步地，提供适用于家庭和/或商用的、具有过载报警功能且能够有效避免浪涌电流产生虚报警成为本领域亟待解决的另一项重要的技术问题。
实用新型内容本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种具有报警功能的电路结构以及集成该过载报警电路结构的插座，通过该电路结构可以实时监控负载电流的大�。备涸氐缌鞒は壬瓒ǖ牟慰贾凳保⒊霰ň甘疽员苊夥⑸Ｏ�。进一步的，本实用新型解决的另一个技术问题是提供一种具有报警功能的电路结构以及集成有过载报警电路结构的插座，通过该电路结构能够进一步对过载电流的持续时间进行判断，从而避免浪涌电流产生虚报警。本实用新型的一个方面提供了一种过载报警电路结构，该过载报警电路包括电流电压转换电路、整流滤波电路、运放电路、显示电路和报警电路；其中电流电压转换电路， 用于将采集的L线端的电流信号转换为电压信号；整流滤波电路，用于对电压信号进行整流和滤波处理，并转换为直流电压；对L线端和N线端接入的电压进行整流和滤波处理， 并转换为预先设定的参考电压；以及将直流电压和参考电压分别输出至运放电路；运放电路，用于根据输入的直流电压和参考电压向报警电路输出相应的控制信号；报警电路，用于在电流过载时，根据相应的控制信号触发报警。本实用新型提供的过载报警电路结构的一个实施例中，报警电路进一步包括显示报警电路，用于在电流过载时，根据相应的控制信号触发可视性的报警指示；和/或蜂鸣报警电路，用于在电流过载时，根据相应的控制信号触发警报声的报警指示。本实用新型提供的过载报警电路结构的一个实施例中，报警显示电路包括指示灯，用于在电流过载时，根据相应的控制信号触发指示灯报警；以及在正常时，根据相应的控制信号不触发指示灯报警。本实用新型提供的过载报警电路结构的一个实施例中，报警显示电路包括第一指示灯，用于在电流过载时，在相应的控制信号的驱动下触发可视性的异常报警指示；以及第二指示灯，用于在电流正常时，在运放电路输出的控制信号的驱动下触发可视性的正常指示。本实用新型提供的过载报警电路结构的一个实施例中，蜂鸣报警电路包括蜂鸣器、晶闸管；其中晶闸管在电流过载时，由运放电路输出的控制信号驱动导通，从而触发蜂鸣器执行报警指示。本实用新型提供的过载报警电路结构的一个实施例中，蜂鸣报警电路包括第一延时电路，用于在电流过载时、对晶闸管的导通时间进行控制，从而在预定延长的时间后使
晶闸管截止。本实用新型提供的过载报警电路结构的一个实施例中，过载报警电路结构还包括电流互感器，用于采集L线端的电流信号。本实用新型提供的过载报警电路结构的一个实施例中，过载报警电路结构还包括第二延时电路，用于对整流滤波电路转换的直流电压进行延时处理，再输出至运放电路，从而避免浪涌电流造成的虚报警。本实用新型提供的过载报警电路结构的一个实施例中，整流滤波电路进一步包括第一整流滤波子电路和第二整流滤波子电路；其中第一整流滤波子电路，包括第一整流桥和第一 RC滤波电路，用于对电压信号进行整流和滤波处理，并转换为直流电压；以及将直流电压输出至第二延时电路进行延时处理；第二整流滤波子电路，包括第二整流桥、第二 RC滤波电路和分压电路，用于对L线端和N线端接入的电压进行整流和滤波处理，并通过分压电路转换为预先设定的参考电压。本实用新型的另一个方面提供了一种插座，该插座包括前述任意一个实施例中的过载报警电路结构。本实用新型供的过载报警电路结构及集成该过载报警电路结构的插座能够实时监控负载电流的大�。备涸氐缌鞔笥谠ざㄖ�(即电流过载)时，能够进行显示性和/或蜂鸣报警，从而避免危险发生；进一步地，对过载电流的持续时间进行判断，从而避免在实际应用中由于浪涌电流而产生的虚报警问题。
图1示出本实用新型实施例提供的一种过载报警电路结构的示意图；图2示出本实用新型提供的过载报警电路结构的另一个实施例的结构示意图；图3示出本实用新型提供的过载报警电路结构的另一个实施例的结构示意图；图4示出本实用新型提供的过载报警电路结构的另一个实施例的结构示意图；图5示出本实用新型提供的过载报警电路结构的另一个实施例的结构示意图；图6示出本实用新型提供的一种集成有过载报警电路结构的插座的外观主视图；图7示出本实用新型提供的一种集成有过载报警电路结构的插座的内部装配示意图；图8示出本实用新型提供的一种集成有过载报警电路结构的插座的部件分解示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述，其中说明本实用新型的示例性实施例。图1示出本实用新型实施例提供的一种过载报警电路结构的示意图。如图1所示，过载报警电路结构主要包括采集电路、电流电压转换电路、整流滤波电路、运放电路、显示电路和报警电路。其中采集电路，用于采集接入的电流信号。本实用新型的一种实施方式中，该过载报警电路采用电流互感器，采集L线端的电流信号。电流电压转换电路，用于将采集电路采集的电流信号(如电流互感器采集到的L 线端的电流信号)，经过电阻R7转换为电压信号。整流滤波电路，用于对电压信号进行整流和滤波处理，并转换为直流电压；对L线端和N线端接入的电压进行整流和滤波处理，并转换为预先设定的参考电压；以及将直流电压和参考电压分别输出至运放电路。具体来说如图1所示，整流滤波电路包括第一整流滤波子电路和第二整流滤波子电路；其中，第一整流滤波子电路包括整流桥BR2、电容C3、 电阻R8，转换的电压信号经过整流桥BR2、RC滤波电路(C3和R8)转换为直流电压；第二整流滤波子电路包括整流桥BRl、电阻R1、电容Cl、稳压二极管D3和分压电阻R2、R3 ；市电L 线端和N线端的电压经过整流桥BRl整流，RC滤波电路(Rl和Cl)滤波，输出预定的电压值；优选的，在电容Cl两端并联稳压二极管D3从而获得稳定的预先设定的电压值。随后经过电阻R2、R3的分压比获得用于判断电流是否过载的参考电压Uref。运放电路，用于根据输入的直流电压和参考电压向报警电路输出相应的控制信号。例如，经过第一整流滤波子电路整流滤波后输出的直流电压输出至运放Ul的IN+端 (图1中的附图标记3)，经过第二整流滤波子电路获得的参考电压输出至运放Ul的IN-端 (图1中的附图标记2)；当电流正常(未过载)时，Ul的IN+端电压UIN+<Uref，此时Ul输出U-为低电平(逻辑“0”)；当电流过载时，UIN+>Uref，此时Ul输出U-为高电平(逻辑 “1，，)。报警电路，用于在电流过载时，根据相应的控制信号触发报警。例如，在电流正常时，代表正常的绿色LED被导通，指示电流正常；而当电流过载时，代表异常的红色LED被导通，指示电流过载。本实用新型的一个实施例中，当电流正常/Uout输出为逻辑“0”时，并联在绿色LED(G)两端的三极管Ql截止，此时绿色LED被导通，而红色LED(R)截止；当电流异常/Uout输出为逻辑“1”时，并联在绿色LED两端的三极管Ql导通，此时绿色LED被截止， 而红色LED被导通。如图1所示，本实施例中的报警电路还包括蜂鸣报警电路；当电流正常/Uout输出为逻辑“0”时，晶闸管(可控硅)BQl截止，此时蜂鸣器不工作；当电流过载/U。ut输出为逻辑 “1”时，三极管Q2截止，晶闸管(可控硅)BQl导通，此时蜂鸣器开始工作，发出报警信号；同时，Uout输出的高电压通过电阻R14向并联在三极管Q2基极和发射极之间的电容C6充电， R14与C6产生一个延时(该延时电路可以根据具体应用或客户需求进行选型配置)，当C6 两端电压使得Q2导通时，BQl控制极电压变为低电压，可控硅BQl截止，蜂鸣器停止报警。如图1所示，本实用新型提供的过载报警电路结构，其报警电路既包括显示性的报警电路(涉及红绿LED、三极管Ql等)，还包括蜂鸣报警电路(涉及晶闸管BQ1、蜂鸣器LSI、充电延时电路R14和C6、三极管Q2等)。需要说明的，本领域技术人员根据本实用新型的教导可以清楚的知晓，过载报警电路结构的报警电路也可以只包括显示报警电路，用于在电流过载时，根据相应的控制信号触发可视性的报警指示；或者只包括蜂鸣报警电路， 用于在电流过载时，根据相应的控制信号触发警报声的报警指示。进一步需要说明的是，在过载报警电路结构的报警电路只包括显示报警电路的实施方式中，该报警显示电路既可以是如图1所示的包括两个指示灯(第一指示灯红色 LED，用于在电流过载时，在相应的控制信号的驱动下触发可视性的异常报警指示；以及第二指示灯绿色LED，用于在电流正常时，在运放电路输出的控制信号的驱动下触发可视性的正常指示)，也可以是只包括一个指示灯的变型方式(即红色LED用于在电流过载时， 根据相应的控制信号触发指示灯报警；以及在正常时，根据相应的控制信号不触发该红色 LED指示灯报警)。对于只包括一个指示灯的变型方式，可以是保留如图1所示的红色LED， 而将绿色LED变换为一个适合该电路电压/电流要求的二极管，具体实现方式将在随后的实施例中作进一步的详细介绍。此外，本领域技术人员根据本实用新型的教导可以清楚的知晓为了实现本实用新型的电路功能，可以对各个电路�？橹懈鞲鲈骷睦嘈�、参数等进行合理选取、匹配和 /或组合；进一步的，为了适合于不同的应用场景，可以对相关电路进行不脱离本实用新型要义的简单或等同变型。举例来说，如提高器件参数指标以适用于更高电压或电流等级的预警要求；或者调整R2/R3分压比或稳压二极管D3的规格以降低参考电压的数值，从而对监控电流过载更加敏感；或者将输入的直流电压和参考电压分别接至运放Ul的IN-和 IN+,并相应地调整指示报警电路(如红绿LED位置互换)和/或蜂鸣报警电路的接入端等寸。根据前述图1所描述的过载报警电路结构，本领域技术人员可以清楚的知晓其能够在电流过载时，进行显示性和/或蜂鸣器报警，从而能够避免由于电流过载而可能发生的危险。但是，在实际应用中，由于电路中的浪涌电流，短暂却可能时常会产生虚报警问题。为了进一步减少虚报警，对电流过载现象进行有效警示，本实用新型提供了具有延时电路(积分电路)的过载报警电路，具体如下述实施方式所述。图2示出本实用新型提供的过载报警电路结构的另一个实施例的结构示意图。如图2所示，过载报警电路结构主要包括采集电路、延时电路(积分电路)、电流电压转换电路、整流滤波电路、运放电路、显示电路和报警电路。其中，采集电路、电流电压转换电路、整流滤波电路、运放电路、显示电路和报警电路可以分别是与图1所示对应的电路相同或相似。为简洁起见，这里不再赘述。如图2所示，延时电路(积分电路)包括并联连接的R9、RlO和电容C4，用于对经过整流桥BR2整流、RC滤波电路(R8和Ο)转换的直流电压进行延时处理；随后再将延时处理的直流电压输出至运放电路。该延时电路可以实现过载状态转换快慢随着过载电流大小而变化，当过载电流越大其状态转换也越快，从而有效地避免浪涌电流造成的虚报警。需要说明的，本领域技术人员根据本实用新型的教导可以清楚的知晓能够根据具体应用的场景或需要来对延时电路中各个元件进行性能参数的选择与组合，从而实现不同应用的延时需求。图3示出本实用新型提供的过载报警电路结构的另一个实施例的结构示意图。
7[0045]如图3所示，该过载报警电路结构主要包括采集电路、延时电路、电流电压转换电路、整流滤波电路、运放电路、显示电路和报警电路。其中，采集电路、延时电路、电流电压转换电路、整流滤波电路、运放电路、显示电路可以分别是与图2所示对应的电路相同或相似。为简洁起见，这里不再赘述。如图3所示，该报警电路为显示性的报警电路，省略了图2所示的蜂鸣报警电路； 该显示性的报警电路用于在电流过载时，根据相应的控制信号触发可视性的报警指示。具体来说，该报警显示电路进一步包括第一指示灯LED(R)，用于在电流过载时，在运放Ul输出的控制信号(逻辑“1”)的驱动下触发可视性的异常报警指示，如红色LED被点亮；以及第二指示灯LED(G)，用于在电流正常时，在运放Ul输出的控制信号(逻辑“0”)的驱动下触发可视性的正常指示，如绿色LED被点亮。需要说明的是，该实施方式可以进一步变型为显示性的报警电路只包括一个异常指示灯，用于在电流过载时，根据相应的控制信号触发指示灯报警；以及在正常时，根据相应的控制信号不触发指示灯报警。具体来说，显示性的报警电路中只有一个红色LED指示灯，而将图3中绿色的LED替换为普通的二极管，在运放Ul输出的控制信号(逻辑“1”) 的驱动下触发可视性的异常报警指示，如红色LED被点亮；当电流正常时，在运放Ul输出的控制信号(逻辑“0”)的驱动下二极管被导通，而红色LED截止。图4示出本实用新型提供的过载报警电路结构的另一个实施例的结构示意图。如图4所示，该过载报警电路结构主要包括采集电路、延时电路、电流电压转换电路、整流滤波电路、运放电路、显示电路和报警电路。其中，采集电路、延时电路、电流电压转换电路、整流滤波电路、运放电路、显示电路可以分别是与图2所示对应的电路相同或相似。为简洁起见，这里不再赘述。如图4所示，该报警电路为蜂鸣报警电路，对图2所示的显示性报警电路(即对应于指示性的报警电路中的红绿LED均被替换为普通二极管D4和D5)进行了变型；该蜂鸣报警电路进一步包括蜂鸣器、晶闸管；其中晶闸管BQl在电流过载时，由运放Ul电路输出的控制信号(如逻辑“1”)驱动导通，从而触发蜂鸣器执行报警指示。同时，U。ut输出的高电压通过电阻R14向并联在三极管Q2基极和发射极之间的电容C6充电，R14与C6产生一个延时(该延时电路可以根据具体应用或客户需求进行选型配置)，当C6两端电压使得Q2导通时，BQl控制极电压变为低电压，可控硅截止，蜂鸣器停止报警。需要说明的是，该实施方式中，对应于图2所示的显示性的报警电路中的红绿LED 均被替换为普通二极管D4和D5，当电流正常/Uout输出为逻辑“0”时，并联在D5两端的三极管Ql截止，此时D5被导通，而D4截止；当电流异常/U。ut输出为逻辑“ 1 ”时，并联在D5 两端的三极管Ql导通，此时D5被截止，而D4导通。图5示出本实用新型提供的过载报警电路结构的另一个实施例的结构示意图。如图5所示，该过载报警电路结构主要包括采集电路、延时电路、电流电压转换电路、整流滤波电路、运放电路、显示电路和报警电路。其中，采集电路、延时电路、电流电压转换电路、整流滤波电路、运放电路、显示电路可以分别是与图2所示对应的电路相同或相似。为简洁起见，这里不再赘述。如图5所示，该报警电路包括蜂鸣报警电路和显示性报警电路，其中蜂鸣报警电路和图2所示的蜂鸣报警电路相同，而该显示性报警电路只包括一个LED指示灯，对应于电流正常的绿色LED被替换为普通二极管D4。当电流过载时，在运放Ul输出的控制信号(逻辑“1”)的驱动下触发可视性的异常报警指示，此时红色LED被点亮；以在电流正常时，在运放Ul输出的控制信号(逻辑“0”)的驱动下二极管被导通，而红色LED截止。图6示出本实用新型提供的一种集成有过载报警电路结构的插座的外观主视图。如图6所示，本实用新型提供的集成有过载报警电路结构的插座是在普通万能插座的基础上集成了过载报警电路的电子模块，因此，其可以采用当前通用的万能插座。图中所示的万能插孔可以与国标 ολ两插、ΙΟλ三插、英标5λ、13Α和15λ、美标、德标等不同标准的插头进行连接。图6所示的插座外观标记的电流正常“Normal”对应于绿色LED，电流过载 “Overload”对应于红色LED指示；但是本领域技术人员根据本实用新型的教导可以清楚的知晓，该插座外观对应于具有显示性的报警电路的电路结构，如果采用前述实施例中的其它技术方案，该外观可以做简单调整；例如，如果报警电路只具有蜂鸣报警电路，则插座外观上不具有LED指示灯及其文字描述；如果报警电路中的显示性的报警电路采用的异常时亮灯的技术方案(如绿色LED被普通二极管替换的方式)，则外观上的文字描述可以是红灯亮时代表电流过载，而红灯灭时代表电流正常。图7示出本实用新型提供的一种集成有过载报警电路结构的插座的内部装配示意图。如图7所示，过载报警电路结构所形成的电子模块以螺钉a固定在插座后座(图 8中的附图标记9)上，并通过接电片(图8中的附图标记11、12)与端子(N极端子和L极端子)铆接在一起，在产品按正常接线接入市电的同时，为过载报警电路结构的功能�？樘峁┑缭�。N极插套(图8中的附图标记5)与N极端子分离，以导线(图8中的附图标记 14)相连。L极端子与L极插套(图8中的附图标记6)连接线(图8中的附图标记13)穿过互感器，实时采集负载电流的数值。当负载电流小于设定值时，LED灯b显示绿色；当负载电流超过设定值时，延时电路(积分电路)可以对负载电流的大小和持续时间进行判断， 当确定为过载情况时，LED灯b显示红色、蜂鸣器c立即发出报警提示。如果过载状态被排除，负载电流小于额定值时，报警状态解除，LED灯b显示恢复绿色。图8示出本实用新型提供的一种集成有过载报警电路结构的插座的部件分解示意图。如图8所示，该插座的各个部件中1为边框；2为万能插座前盖；3为保护门弹簧； 4为万能保护门；5为万能N极插套；6为万能L极插套；7为万能接地插套部件；8为过载显示功能电子�？椋�9为后座；10为插座安装板；11为L端子接电片组件；12为N端子接电片组件；13为L极导线；14为N极导线。以上部件依照图7和图8所示方式进行装配，充分兼容现有的万能插座，并有效利用了其内部空间，结构简洁，使用方便。参考前述本实用新型示例性的描述，本领域技术人员可以清楚的知晓本实用新型具有以下优点1、本实用新型提供的过载报警电路结构以及集成有该过载报警电路结构的插座能够实时监控负载电流的大�。备涸氐缌鞔笥谠ざㄖ�(即电流过载)时，能够进行显示性和/或蜂鸣报警，从而避免危险发生。2、本实用新型提供的过载报警电路结构以及集成有该过载报警电路结构的插座能够进一步地对过载电流的持续时间进行判断，从而避免在实际应用中由于浪涌电流而产生的虚报警问题。3、本 实用新型提供的过载报警电路结构以及集成有该过载报警电路结构的插座结构较为简洁，能提供多种变型方式，为实际应用提供多种解决方案。4、本实用新型提供的集成有过载报警电路结构的插座，充分利用插座的内部空间，无需进行大的技术改造，能够兼容当前通用的万能插座，通用性和兼容性好。本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。 选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求1.一种过载报警电路结构，其特征在于，所述过载报警电路包括电流电压转换电路、 整流滤波电路、运放电路、显示电路和报警电路；其中所述电流电压转换电路，用于将采集的L线端的电流信号转换为电压信号； 所述整流滤波电路，用于对所述电压信号进行整流和滤波处理，并转换为直流电压；对 L线端和N线端接入的电压进行整流和滤波处理，并转换为预先设定的参考电压；以及将所述直流电压和参考电压分别输出至所述运放电路；所述运放电路，用于根据输入的所述直流电压和参考电压向所述报警电路输出相应的控制信号；所述报警电路，用于在电流过载时，根据所述相应的控制信号触发报警。
2.根据权利要求1所述的过载报警电路结构，其特征在于，所述报警电路进一步包括 显示报警电路，用于在电流过载时，根据所述相应的控制信号触发可视性的报警指示；和/或蜂鸣报警电路，用于在电流过载时，根据所述相应的控制信号触发警报声的报警指示。
3.根据权利要求2所述的过载报警电路结构，其特征在于，所述报警显示电路包括 指示灯，用于在电流过载时，根据所述相应的控制信号触发所述指示灯报警；以及在正常时，根据所述相应的控制信号不触发所述指示灯报警。
4.根据权利要求2所述的过载报警电路结构，其特征在于，所述报警显示电路包括 第一指示灯，用于在电流过载时，在所述相应的控制信号的驱动下触发可视性的异常报警指示；以及第二指示灯，用于在电流正常时，在所述运放电路输出的控制信号的驱动下触发可视性的正常指示。
5.根据权利要求2所述的过载报警电路结构，其特征在于，所述蜂鸣报警电路包括蜂鸣器、晶闸管；其中所述晶间管在电流过载时，由所述运放电路输出的控制信号驱动导通，从而触发所述蜂鸣器执行报警指示。
6.根据权利要求5所述的过载报警电路结构，其特征在于，所述蜂鸣报警电路还包括 第一延时电路，用于在电流过载时、对所述晶闸管的导通时间进行控制，从而在预定延长的时间后使所述晶闸管截止。
7.根据权利要求1所述的过载报警电路结构，其特征在于，所述过载报警电路结构还包括电流互感器，用于采集L线端的电流信号。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的过载报警电路结构，其特征在于，所述过载报警电路结构还包括第二延时电路，用于对所述整流滤波电路转换的所述直流电压进行延时处理，再输出至所述运放电路，从而避免浪涌电流造成的虚报警。
9.根据权利要求8所述的过载报警电路结构，其特征在于，所述整流滤波电路进一步包括第一整流滤波子电路和第二整流滤波子电路；其中第一整流滤波子电路，包括第一整流桥和第一 RC滤波电路，用于对所述电压信号进行整流和滤波处理，并转换为直流电压；以及将所述直流电压输出至所述第二延时电路进行延时处理；第二整流滤波子电路，包括第二整流桥、第二 RC滤波电路和分压电路，用于对L线端和N线端接入的电压进行整流和滤波处理，并通过分压电路转换为预先设定的参考电压。
10. 一种插座，其特征在于，所述插座包括根据权利要求1-9中任意一项所述的过载报警电路结构。
专利摘要本实用新型公开一种过载报警电路结构以及集成有该过载报警电路结构的插座，该过载电路结构包括电流电压转换电路采集L线端的电流信号，并将采集到的电流信号转换为电压信号；整流滤波电路对电压信号进行整流和滤波处理并转换为直流电压，对L和N线端接入的电压进行整流和滤波处理并转换为预先设定的参考电压；运放电路，用于根据输入的直流电压和参考电压向报警电路输出相应的控制信号；报警电路，用于在电流过载时，根据相应的控制信号触发报警。本实用新型能够便捷地实时监控负载电流的大�。诘缌鞴厥苯邢允拘院�/或蜂鸣报警，从而避免危险发生；进一步地，能够避免在实际应用中由于浪涌电流而产生的虚报警问题。
文档编号G01R19/165GK202002966SQ20102068008
公开日2011年10月5日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者蒋邦通, 邹豪 申请人:北京Abb低压电器有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
