專利名稱：限量用電控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種生活用電器的功率控制器，特別是一種安全用電、節(jié) 約用電的功率控制器。
技術(shù)背景目前，學生寢室、工廠集體宿舍、教室、辦公室等場所由于違章使用大功 率用電設(shè)備，比如電爐、熱得快、電暖器、電水壺等危險電熱設(shè)備，不僅功率 大、耗費能源，而且還會因線路過載產(chǎn)生過熱，以及設(shè)備自身過熱、漏電的缺 陷，導致產(chǎn)生火災的嚴重安全隱患，隨時威脅人們的生命財產(chǎn)安全。因此安全 用電、節(jié)約用電是擺在我們面前的一項重要任務(wù)。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種限量用電控制器，要解決的技術(shù)問題是保證 用電安全，限制非正常大功率用電。本實用新型采用以下技術(shù)方案 一種限量用電控制器，所述限量用電控制 器具有順序連接的變換電路、超負荷檢測電路、延時控制驅(qū)動電路和開關(guān)電路。本實用新型的超負荷檢測電路、延時控制驅(qū)動電路分別與音頻報警發(fā)聲電 路連接。本實用新型的限量用電控制器設(shè)有為變換電路、超負荷檢測電路、延時控 制驅(qū)動電路、開關(guān)電路和音頻報警發(fā)聲電路供電的電源電路。本實用新型的變換電路設(shè)置有電抗變換器，電抗變換器的初級接電源，次 極接有正向連接的變換二極管，變換二極管負極串接有第一電容、第一電阻和第二電阻組成的T形電路。本實用新型的超負荷檢測電路設(shè)有第一運算放大器，第一運算放大器反向 輸入端分別經(jīng)第三電阻、第五電阻接電源電路，正向輸入端接第一電阻和第二 電阻連接端，輸出端經(jīng)第四電阻與正向輸入端連接。本實用新型的延時控制驅(qū)動電路設(shè)有施密特觸發(fā)器，第一三極管的集電極 經(jīng)第十電阻接施密特觸發(fā)器一輸入端和第四電容一端，該輸入端分別經(jīng)第八電 阻、第九電阻接電源電路，施密特觸發(fā)器另一輸入端經(jīng)第三電容接公共端，第 一三極管的發(fā)射極、第四電容另一端接公共端，第一三極管基極經(jīng)第七電阻、 反向串接的第六二極管接第一運算放大器輸出端。本實用新型開關(guān)電路的第二三極管的基極經(jīng)第十三電阻接施密特觸發(fā)器輸 出端，第二三極管的集電極接繼電器線圈，第二三極管發(fā)射極接公共端。本實用新型音頻報警發(fā)聲電路的語音芯片輸入端經(jīng)第十五電阻、反向串接 的第七二極管接第一運算放大器輸出端，語音芯片輸出端經(jīng)第十七電阻接第三 三極管基極，第三三極管集電極經(jīng)升壓變壓器接發(fā)聲器。本實用新型的電源電路由降壓限流電路、橋式整流、濾波電路和穩(wěn)壓電路 構(gòu)成。本實用新型的繼電器線圈上串接有發(fā)光二極管。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用連接的變換電路、超負荷檢測電路、延 時控制驅(qū)動電路和開關(guān)電路，對大功率阻性負載進行限制，在超出設(shè)定的負載 功率時報警并自動斷電，檢測負載正常后又自動恢復供電，能有效防止電爐子、 熱得快、電暖器、電水壺危險大功率阻性電熱負載的使用，而儀表性負載比如 計算機、電視機、電子日光燈、照明燈、風扇等電器則可以在總功率限制的安 全載流范圍以內(nèi)正常工作，從而達到智能化限電、節(jié)電的目的。


圖1是本實用新型實施例的電路框圖。圖2是本實用新型實施例的電路原理圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。如圖1所示，本 實用新型的限量用電控制器，包括順序連接的變換電路、超負荷檢測電路、延 時控制驅(qū)動電路、開關(guān)電路，超負荷檢測電路、延時控制驅(qū)動電路分別與音頻 報警發(fā)聲電路連接。電源電路為變換電路、超負荷檢測電路、延時控制驅(qū)動電 路、開關(guān)電路提供電源如圖2所示，(1)變換電路由電抗變換器LH與串接在電抗變換器LH次極、 正向連接的變換二極管D1，第一電容C1、第一電阻R1和第二電阻R2組成T形 電路。當電抗變換器LH初級通過電流時，在電抗變換器LH的次級將感應(yīng)出一 定數(shù)值的電壓，該電壓經(jīng)變換二極管Dl整流變換后加在第一電阻Rl和第二電 阻R2上，于是在第二電阻R2上產(chǎn)生一個電壓，該電壓信號被輸入至第一運算 放大器A1的正向輸入端，由第一運算放大器Al進行檢測。(2)超負荷檢測電 路具有第一運算放大器A1，第一運算放大器A1反向輸入端分別經(jīng)第三電阻R3、 第五電阻(R5)接穩(wěn)壓電路輸出電源，取得標準電壓，第一運算放大器A1的輸 出端經(jīng)第四電阻R4與正向輸入端連接，第五電阻R5—端接第三電阻R3，另一 端接電抗變換器次極公共端，第一運算放大器Al將第二電阻R2上產(chǎn)生的電壓 信號與第三電阻R3提供的設(shè)定值電壓進行比較、運算，當大于設(shè)定值時輸出端輸出高電平，小于設(shè)定值時輸出低電平。(3)延時控制驅(qū)動電路具有施密特觸 發(fā)器Fl，第一三極管VT1的集電極經(jīng)第十電阻R10接施密特觸發(fā)器Fl —輸入端 和第四電容C4，該輸入端分別經(jīng)第八電阻(R8)、第九電阻(R9)接電源電路，施密特觸發(fā)器Fl另一輸入端經(jīng)第三電容C3接公共端，第一三極管VT1的發(fā)射 極、第四電容C4另一端接公共端，第一三極管VT1基極接第七電阻R7。當?shù)谝?運算放大器Al輸出高電平時， 一路信號經(jīng)第六二極管D6觸發(fā)第一三極管VT1 導通，VT1集電極變?yōu)榈碗娖?，第四電容C4通過第十電阻R10放電，即進入延 時階段，經(jīng)過約30秒，C4電平足夠低時，施密特觸發(fā)器F1翻轉(zhuǎn)輸出高電平， 驅(qū)動開關(guān)電路。(4)開關(guān)電路由第二三極管VT2、繼電器K組成，施密特觸發(fā)器 Fl輸出的高電平信號，經(jīng)第十三電阻R13至第二三極管VT2基極，使第二三極 管VT2導通，與第二三極管VT2集電極連接的繼電器K線圈通電，使繼電器K 主觸頭斷開，切斷電源向負載供電的線路，第二三極管VT2發(fā)射極接公共端。 由于第二三極管VT2導通，與第十四電阻R14 —同串接在集電極的發(fā)光二極管 LED熄滅。集電極與電源之間正向連接的第八二極管D8為保護二極管。(5)音 頻報警發(fā)聲電路，由相連接的語音芯片A3、第三三極管VT3、升壓變壓器T、發(fā) 聲器HA構(gòu)成。第一運算放大器A1輸出高電平時，另一路信號經(jīng)第七二極管D7、 第十五電阻R15觸發(fā)語音芯片A3，語音芯片A3輸出信號經(jīng)第十七電阻R17至第 三三極管VT3基極，將語音芯片聲音放大，連接在第三三極管VT3集電極的升 壓變壓器T進行阻抗變換，驅(qū)動發(fā)聲器HA工作，音頻報警發(fā)聲電路在延時階段 發(fā)出較響的音頻報警聲，提示用戶減少供電負載。第十八電阻R18、第二穩(wěn)壓管 V2、第六電容C6組成限流穩(wěn)壓電路，向語音芯片A3提供合適的工作電源。如 在報警期間內(nèi)減少供電負載至設(shè)定范圍，經(jīng)過第一運算放大器Al檢測比較后輸 出低電平，第一三極管VT1截止，12V直流電通過第八電阻R8、第十電阻R10 向第四電容C4充電，施密特觸發(fā)器Fl輸入端保持在高電平，并輸出低電平， 電源繼續(xù)向用戶負載正常供電。由于第一運算放大器A1輸出低電平，語音芯片 A3失去觸發(fā)電流，第三三極管VT3截止，發(fā)聲器HA停止發(fā)出音頻報警聲。串接在繼電器K線圈上的發(fā)光二極管LED用于顯示電源向負載供電的工作狀態(tài)。(6) 電源電路具有降壓限流電路、橋式整流、濾波電路和穩(wěn)壓電路。降壓限流電路 由并聯(lián)的第六電阻和第五電容C5構(gòu)成，對輸入的220V交流電源降壓限流，經(jīng) 橋式整流器D2 D5整流，第二電容C2濾波，第一穩(wěn)壓管V1、第十九電阻R19、 穩(wěn)壓ICA2 (7812)構(gòu)成的穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后，輸出穩(wěn)定的12V直流電源，給變換 電路、超負荷檢測電路、延時控制驅(qū)動電路、開關(guān)電路、音頻報警發(fā)聲電路供 電。采用電容降壓限流式電源電路是為了能讓電路長期掛線工作，減少發(fā)熱與 損耗。在電抗變換器LH初級串接有保險管TA，用于防止負載短路。使用時，220V交流電源通過由本實用新型構(gòu)成的具有超載音頻報警的限量 供電裝置向負載限量供電。在超過本電路設(shè)定的供電功率時，先發(fā)出大約30秒 的音頻報警聲，提示用電已超負荷。如在音頻報警期間內(nèi)減少供電功率至本電 路設(shè)定范圍，電路將停止發(fā)出音頻報警聲，正常向用戶負載供電。若在發(fā)出音 頻報警聲后，用戶負載持續(xù)處在超負荷狀態(tài)，電路將連續(xù)發(fā)出音頻報警聲，經(jīng) 過大約30秒后，電路自動切斷供電輸出，停止向用戶負載供電。再經(jīng)過約30 秒后恢復供電，如果用戶仍在超負荷狀態(tài)，將繼續(xù)停止供電。本實用新型通過 延時控制，具備了智能預警式工作，減少了斷電次數(shù)。本實用新型的工作方式表述如下1、用電設(shè)備在接入220V市電回路以后， 本實用新型的限量用電控制器將自動識別出負載是否屬于非法用電設(shè)備；2、如 果屬于總功率限制范圍內(nèi)的負載，則正常供電；3、如果接入的負載包含電爐子、 熱得快、電暖器、電水壺等危險大功率阻性電熱負載，本實用新型的限量用電 控制器將首先發(fā)出聲音報警；若用戶在該設(shè)定報警時間(約30秒)內(nèi)斷開超負 荷負載，馬上停止報警，并不斷電；若用戶在報警時間內(nèi)不拆除超負荷負載， 則自動斷電，延時(約30秒)后再恢復供電；如果用戶仍在超負荷狀態(tài)，將繼續(xù)停止供電；直至拔除非法大功率阻性電熱負載后才恢復連續(xù)正常用電。本實用新型的限量用電控制器采用了智能預警式工作，既達到了節(jié)電目的，又減少了斷電次數(shù)，防止發(fā)生火災、觸電等安全事故。本實用新型主要應(yīng)用于保證公共場所的安全用電和節(jié)電。本實用新型使用可以有效節(jié)約能源、節(jié)省用電開支，尤其降低危險用電設(shè)備不安全隱患的發(fā)生。作為最佳實施例，本實用新型的技術(shù)參數(shù)工作電壓AC220V/50Hz，負載控制電流0.5-10A可設(shè)定，最大電流15A，標稱負載110-2200W，誤差±5%。使用環(huán)境溫度-25°C 65°C，相對濕度不大于97%，無腐蝕性氣體、導電塵埃和爆炸性氣體環(huán)境，無劇烈震動和顛簸。
權(quán)利要求1.一種限量用電控制器，其特征在于所述限量用電控制器具有順序連接的變換電路、超負荷檢測電路、延時控制驅(qū)動電路和開關(guān)電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的限量用電控制器，其特征在于所述超負荷檢測電路、 延時控制驅(qū)動電路分別與音頻報警發(fā)聲電路連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的限量用電控制器，其特征在于所述限量用電控制器 設(shè)有為變換電路、超負荷檢測電路、延時控制驅(qū)動電路、開關(guān)電路和音頻報 警發(fā)聲電路供電的電源電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的限量用電控制器，其特征在于所述變換電路設(shè)置有 電抗變換器(LH)，電抗變換器(LH)的初級接電源，次極接有正向連接的 變換二極管(Dl)，變換二極管(Dl)負極串接有第一電容(Cl)、第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)組成的T形電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的限量用電控制器，其特征在于所述超負荷檢測電路 設(shè)有第一運算放大器(Al)，第一運算放大器(Al)反向輸入端分別經(jīng)第三 電阻(R3)、第五電阻(R5)接電源電路，正向輸入端接第一電阻(Rl)和 第二電阻(R2)連接端，輸出端經(jīng)第四電阻(R4)與正向輸入端連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的限量用電控制器，其特征在于所述延時控制驅(qū)動電 路設(shè)有施密特觸發(fā)器(Fl)，第一三極管(VT1)的集電極經(jīng)第十電阻(R10) 接施密特觸發(fā)器(Fl) —輸入端和第四電容(C4) 一端，該輸入端分別經(jīng)第 八電阻(R8)、第九電阻(R9)接電源電路，施密特觸發(fā)器(Fl)另一輸入 端經(jīng)第三電容(C3)接公共端，第一三極管(VT1)的發(fā)射極、第四電容(C4) 另一端接公共端，第一三極管(VT1)基極經(jīng)第七電阻(R7)、反向串接的第六二極管(D6)接第一運算放大器(Al)輸出端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的限量用電控制器，其特征在于所述開關(guān)電路的第二三極管(VT2)的基極經(jīng)第十三電阻(R13)接施密特觸發(fā)器(Fl)輸出端， 第二三極管(VT2)的集電極接繼電器(K)線圈，第二三極管(VT2)發(fā)射 極接公共端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的限量用電控制器，其特征在于所述音頻報警發(fā)聲電 路的語音芯片(A3)輸入端經(jīng)第十五電阻(R15)、反向串接的第七二極管(D7) 接第一運算放大器(Al)輸出端，語音芯片(A3)輸出端經(jīng)第十七電阻(R17) 接第三三極管(VT3)基極，第三三極管(VT3)集電極經(jīng)升壓變壓器(T) 接發(fā)聲器(HA)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的限量用電控制器，其特征在于所述電源電路由降壓 限流電路、橋式整流、濾波電路和穩(wěn)壓電路構(gòu)成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的限量用電控制器，其特征在于所述繼電器(K)線 圈上串接有發(fā)光二極管(LED)。
專利摘要本實用新型公開了一種限量用電控制器，要解決的技術(shù)問題是保證用電安全，限制非正常大功率用電。本實用新型的限量用電控制器具有順序連接的變換電路、超負荷檢測電路、延時控制驅(qū)動電路和開關(guān)電路。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用連接的變換電路、超負荷檢測電路、延時控制驅(qū)動電路和開關(guān)電路，對大功率阻性負載進行限制，在超出設(shè)定的負載功率時報警并自動斷電，檢測負載正常后又自動恢復供電，能有效防止電爐子、熱得快、電暖器、電水壺危險大功率阻性電熱負載的使用，而儀表性負載比如計算機、電視機、電子日光燈、照明燈、風扇等電器則可以在總功率限制的安全載流范圍以內(nèi)正常工作，從而達到智能化限電、節(jié)電的目的。
文檔編號H02H3/02GK201118192SQ20072017091
公開日2008年9月17日 申請日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者樂毅輝 申請人:樂毅輝