技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種安全電壓轉(zhuǎn)換裝置，特別是涉及一種智能強(qiáng)弱電安全轉(zhuǎn)換裝置及其安全轉(zhuǎn)換方法。

背景技術(shù)：

目前在市場上的插座、開關(guān)都是直接接在市電的強(qiáng)電上面，各國制式不同，大體分為110VAC左右與220VAC左右，它們應(yīng)用在所有有電的場合，有些時(shí)候非常不安全，比如：家庭中有小孩子的時(shí)候等等，人體不小心觸摸到后，可能是致命的威脅。因此如果推出智能強(qiáng)、弱電轉(zhuǎn)換裝置，能自動(dòng)判斷是否有真實(shí)的負(fù)載在回路上面，如果有阻性負(fù)載，哪怕比較微弱的負(fù)載，比如：0.5W，都能開通強(qiáng)電，如果是開關(guān)電源、阻容降壓類的容性負(fù)載，也能智能判斷到后開通強(qiáng)電，如果沒有負(fù)載，會切換為人體安全電壓，一般常用24V或12V最保險(xiǎn)，就能保證人體長期接觸沒有任何問題。具了解，目前市面上還沒有真正的智能判斷與控制強(qiáng)電（市電110VAC與220VAC比較常用）與弱電（安全電壓為36V以下）的電壓之間的轉(zhuǎn)換裝置，包括市面上的安全插座，都是從結(jié)構(gòu)上來保證不碰觸到銅片，但是銅片本身還是帶強(qiáng)電的，并不是真正的安全，只是起到隔離的作用，如果隔離不好，還是會導(dǎo)致人體觸電的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為解決目前的技術(shù)方案中存在目前市面上還沒有真正的智能判斷與控制強(qiáng)電（市電110VAC與220VAC比較常用）與弱電（安全電壓為36V以下）的電壓之間的轉(zhuǎn)換裝置，包括市面上的安全插座，都是從結(jié)構(gòu)上來保證不碰觸到銅片，但是銅片本身還是帶強(qiáng)電的，并不是真正的安全，只是起到隔離的作用，如果隔離不好，還是會導(dǎo)致人體觸電的問題，此發(fā)明提供一種智能強(qiáng)弱電安全轉(zhuǎn)換裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種智能強(qiáng)弱電安全轉(zhuǎn)換裝置，由市電供電，包括：

開關(guān)電源電路，開關(guān)電源電路輸入端與市電連接，開關(guān)電源電路的弱電輸出端與切換電路的弱電輸入端連接；

控制模塊，由開關(guān)電源電路供電，與負(fù)載判斷電路的輸出端連接，與切換電路的控制端連接；

負(fù)載判斷電路，負(fù)載判斷電路的檢測輸入端與市電連接，負(fù)載判斷電路的檢測輸出端與切換電路的強(qiáng)電輸入端連接，負(fù)載判斷電路輸出端與控制模塊連接；

切換電路，切換電路的控制端與控制模塊連接，切換電路的弱電輸入端與開關(guān)電源電路的輸出端連接，切換電路的強(qiáng)電輸入端與負(fù)載判斷電路的檢測輸出端連接，切換電路的接地端與弱電檢測電路連接，切換電路的接零端與市電零線連接；

弱電檢測電路：弱電檢測電路的接地端與切換電路的接地端連接，弱電檢測電路的控制端與控制模塊連接。本發(fā)明將根據(jù)負(fù)載的不同，智能判斷短路、斷路、人體接觸、阻性負(fù)載、容性負(fù)載等，完美的解決了插座、開關(guān)等應(yīng)用類場合不安全的問題，填補(bǔ)了市場的真空需求，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)、社會效益。

作為優(yōu)選，所述負(fù)載判斷電路包括：

電流互感器ZT1、二極管D3、二極管D4、放大器U3A、電阻R14、電阻R17和電容C21，電流互感器ZT1的第四端與市電連接，電流互感器ZT1的第三端與切換電路的強(qiáng)電輸入端連接，電流互感器ZT1的第一端分別與二極管D3的陽極、二極管D4的陰極以及放大器U3A的負(fù)輸入端連接，電流互感器ZT1的第二端分別與二極管D4的陽極、二極管D3的陰極以及放大器U3A的正輸入端連接，二極管D4的陽極接地，二極管D4的陰極通過電阻R14與放大器U3A的輸出端連接，放大器U3A的輸出端與電阻R17的第一端連接，電阻R17的第二端與控制模塊連接，電阻R17的第二端通過電容C21接地。

作為優(yōu)選，所述切換電路包括：三極管Q1、三極管Q2、阻性負(fù)載R20、電阻R18、電阻R19、電阻R25和容性負(fù)載C23、二極管D5、二極管D6、繼電器RY1、插座ACL2、插座ACN2，繼電器RY1包括繼電器線圈和雙刀雙擲開關(guān)，切換電路還與開關(guān)電源電路的控制電源端連接，

三極管Q2的發(fā)射極與開關(guān)電源電路的弱電輸出端連接，三極管Q2的發(fā)射極與三極管Q2的基極之間通過電阻R25連接，三極管Q2的基極與控制模塊的一個(gè)連接口連接，三極管Q2的集電極與雙刀雙擲開關(guān)的第一常閉觸點(diǎn)連接；

雙刀雙擲開關(guān)的第一常開觸點(diǎn)與電流互感器ZT1的第三端連接，雙刀雙擲開關(guān)的第二常開觸點(diǎn)與市電零線連接；

二極管D5的陰極與開關(guān)電源電路的弱電輸出端連接，二極管D5的陽極與三極管Q1的集電極連接，二極管D5的陰極通過繼電器線圈與二極管D5的陽極連接，三極管Q1的發(fā)射極接地，三極管Q1的基極通過電阻R18與控制模塊的一個(gè)連接口連接，三極管Q1的基極通過電阻R19與三極管Q1的發(fā)射極連接；

雙刀雙擲開關(guān)的第一動(dòng)觸點(diǎn)與插座ACL2連接，雙刀雙擲開關(guān)的第二動(dòng)觸點(diǎn)與插座ACN2連接，插座ACL2通過阻性負(fù)載R20與插座ACN2連接，插座ACL2還通過容性負(fù)載C23與插座ACN2連接。

作為優(yōu)選，所述弱電檢測電路包括電阻R21、電阻R22、電阻R26、電阻R24、電阻R23、二極管D6和電容C22，電阻R21的第一端與電阻R22的第二端串聯(lián)，電阻R22的第一端通過電阻R23接地，電阻R24的第一端與電阻R22的第一端連接，電阻R24的第二端通過電容C22接地，電阻R24的第二端與二極管D6的陽極連接，二極管D6的陰極與控制電源端連接，二極管D6的陽極與控制模塊的一個(gè)連接口連接，電阻R21的第二端通過電阻R26與控制模塊的一個(gè)連接口連接，電阻R21的第二端與雙刀雙擲開關(guān)的第二常閉觸點(diǎn)連接。

作為優(yōu)選，所述控制模塊為包括有兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換AD口、一個(gè)輸入口和兩個(gè)輸出口的單片機(jī)。

一種智能強(qiáng)弱電安全轉(zhuǎn)換方法，適用于如上所述的智能強(qiáng)弱電安全轉(zhuǎn)換裝置，

負(fù)載判斷電路在強(qiáng)電工作中判斷負(fù)載的情況，通過電流互感器ZT1感應(yīng)到有無電流，并經(jīng)過放大器U3A放大并轉(zhuǎn)化為電壓，使得檢測到的電壓進(jìn)入控制模塊的一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換AD口MCU-AD1判斷當(dāng)前工作在輕載、重載或空載情況；

切換電路判斷負(fù)載類型與通過繼電器RY1切換強(qiáng)電或弱電的輸出，當(dāng)控制裝置上電或從強(qiáng)電轉(zhuǎn)化為弱電時(shí)，控制模塊的控制口MCU-IO1輸出低電平，三極管Q1斷開，繼電器RY1工作在常閉觸點(diǎn)，此時(shí)開始判斷負(fù)載是阻性負(fù)載、容性負(fù)載或空載；

阻性負(fù)載的判斷方法：

在1秒內(nèi)，控制單元MCU控制三極管Q2導(dǎo)通，直接將安全電壓通過三極管Q2接到了插座ACL2上，如果外部有阻性負(fù)載，那么安全電壓的電流回路將通過阻性負(fù)載R20連接到插座ACN2，然后通過電阻R21、R22與電阻R23的分壓，得到阻性負(fù)載的電壓值，通過限流電阻R24連到控制模塊上，根據(jù)阻性負(fù)載的大小得到不同的電壓，MCU從而判斷是短路、斷路或是人體接觸，如果是短路或人體接觸情況將不會切換到強(qiáng)電，進(jìn)行了安全的保護(hù)；

容性負(fù)載的判斷方法：

如上面1秒判斷無阻性負(fù)載，會在下1秒設(shè)置控制模塊的輸出口MCU-IO2電平為脈沖輸出，將產(chǎn)生一個(gè)交變的電壓，容性負(fù)載電容C23將有電流通過，從而形成回路，此時(shí)電流將通過電阻R26連接到控制模塊，直接判斷有無電壓來判斷是否有容性負(fù)載；

空載的判斷方法：

以上通過1秒判斷阻性負(fù)載，另1秒判斷容性負(fù)載的方法得出是否有真實(shí)負(fù)載的存在，如果上面兩種負(fù)載都判斷為否，那么就是空載；

根據(jù)上述的判斷，如果有阻性或容性負(fù)載，控制模塊驅(qū)動(dòng)三極管Q1導(dǎo)通，繼電器RY1工作在常開觸點(diǎn)，輸出插座ACL2與ACN2切換為強(qiáng)電輸出。

本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性效果是：本發(fā)明將根據(jù)負(fù)載的不同，智能判斷短路、斷路、人體接觸、阻性負(fù)載、容性負(fù)載等，完美的解決了插座、開關(guān)等應(yīng)用類場合不安全的問題，填補(bǔ)了市場的真空需求，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)、社會效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中控制模塊的電路原理圖；

圖2為本發(fā)明中開關(guān)電源電路的電路原理圖；

圖3為本發(fā)明中負(fù)載判斷電路的電路原理圖；

圖4為本發(fā)明中切換電路的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。

實(shí)施例：

一種智能強(qiáng)弱電安全轉(zhuǎn)換裝置（參見附圖1至附圖4），由市電供電，包括：

開關(guān)電源電路，開關(guān)電源電路輸入端與市電連接，開關(guān)電源電路的弱電輸出端與切換電路的弱電輸入端連接；

控制模塊，由開關(guān)電源電路供電，與負(fù)載判斷電路的輸出端連接，與切換電路的控制端連接；

負(fù)載判斷電路，負(fù)載判斷電路的檢測輸入端與市電連接，負(fù)載判斷電路的檢測輸出端與切換電路的強(qiáng)電輸入端連接，負(fù)載判斷電路輸出端與控制模塊連接；

切換電路，切換電路的控制端與控制模塊連接，切換電路的弱電輸入端與開關(guān)電源電路的輸出端連接，切換電路的強(qiáng)電輸入端與負(fù)載判斷電路的檢測輸出端連接，切換電路的接地端與弱電檢測電路連接，切換電路的接零端與市電零線連接；

弱電檢測電路：弱電檢測電路的接地端與切換電路的接地端連接，弱電檢測電路的控制端與控制模塊連接。

所述負(fù)載判斷電路包括：

電流互感器ZT1、二極管D3、二極管D4、放大器U3A、電阻R14、電阻R17和電容C21，電流互感器ZT1的第四端與市電連接，電流互感器ZT1的第三端與切換電路的強(qiáng)電輸入端連接，電流互感器ZT1的第一端分別與二極管D3的陽極、二極管D4的陰極以及放大器U3A的負(fù)輸入端連接，電流互感器ZT1的第二端分別與二極管D4的陽極、二極管D3的陰極以及放大器U3A的正輸入端連接，二極管D4的陽極接地，二極管D4的陰極通過電阻R14與放大器U3A的輸出端連接，放大器U3A的輸出端與電阻R17的第一端連接，電阻R17的第二端與控制模塊連接，電阻R17的第二端通過電容C21接地。

所述切換電路包括：三極管Q1、三極管Q2、阻性負(fù)載R20、電阻R18、電阻R19、電阻R25和容性負(fù)載C23、二極管D5、二極管D6、繼電器RY1、插座ACL2、插座ACN2，繼電器RY1包括繼電器線圈和雙刀雙擲開關(guān)，切換電路還與開關(guān)電源電路的控制電源端連接，

三極管Q2的發(fā)射極與開關(guān)電源電路的弱電輸出端連接，三極管Q2的發(fā)射極與三極管Q2的基極之間通過電阻R25連接，三極管Q2的基極與控制模塊的一個(gè)連接口連接，三極管Q2的集電極與雙刀雙擲開關(guān)的第一常閉觸點(diǎn)連接；

雙刀雙擲開關(guān)的第一常開觸點(diǎn)與電流互感器ZT1的第三端連接，雙刀雙擲開關(guān)的第二常開觸點(diǎn)與市電零線連接；

二極管D5的陰極與開關(guān)電源電路的弱電輸出端連接，二極管D5的陽極與三極管Q1的集電極連接，二極管D5的陰極通過繼電器線圈與二極管D5的陽極連接，三極管Q1的發(fā)射極接地，三極管Q1的基極通過電阻R18與控制模塊的一個(gè)連接口連接，三極管Q1的基極通過電阻R19與三極管Q1的發(fā)射極連接；

雙刀雙擲開關(guān)的第一動(dòng)觸點(diǎn)與插座ACL2連接，雙刀雙擲開關(guān)的第二動(dòng)觸點(diǎn)與插座ACN2連接，插座ACL2通過阻性負(fù)載R20與插座ACN2連接，插座ACL2還通過容性負(fù)載C23與插座ACN2連接。

所述弱電檢測電路包括電阻R21、電阻R22、電阻R26、電阻R24、電阻R23、二極管D6和電容C22，電阻R21的第一端與電阻R22的第二端串聯(lián)，電阻R22的第一端通過電阻R23接地，電阻R24的第一端與電阻R22的第一端連接，電阻R24的第二端通過電容C22接地，電阻R24的第二端與二極管D6的陽極連接，二極管D6的陰極與控制電源端連接，二極管D6的陽極與控制模塊的一個(gè)連接口連接，電阻R21的第二端通過電阻R26與控制模塊的一個(gè)連接口連接，電阻R21的第二端與雙刀雙擲開關(guān)的第二常閉觸點(diǎn)連接。

所述控制模塊為包括有兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換AD口、一個(gè)輸入口和兩個(gè)輸出口的單片機(jī)。

一種智能強(qiáng)弱電安全轉(zhuǎn)換方法，適用于如上所述的智能強(qiáng)弱電安全轉(zhuǎn)換裝置，

負(fù)載判斷電路在強(qiáng)電工作中判斷負(fù)載的情況，通過電流互感器ZT1感應(yīng)到有無電流，并經(jīng)過放大器U3A放大并轉(zhuǎn)化為電壓，使得檢測到的電壓進(jìn)入控制模塊的一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換AD口MCU-AD1判斷當(dāng)前工作在輕載、重載或空載情況；

切換電路判斷負(fù)載類型與通過繼電器RY1切換強(qiáng)電或弱電的輸出，當(dāng)控制裝置上電或從強(qiáng)電轉(zhuǎn)化為弱電時(shí)，控制模塊的控制口MCU-IO1輸出低電平，三極管Q1斷開，繼電器RY1工作在常閉觸點(diǎn)，此時(shí)開始判斷負(fù)載是阻性負(fù)載、容性負(fù)載或空載；

阻性負(fù)載的判斷方法：

在1秒內(nèi)，控制單元MCU控制三極管Q2導(dǎo)通，直接將安全電壓通過三極管Q2接到了插座ACL2上，如果外部有阻性負(fù)載，那么安全電壓的電流回路將通過阻性負(fù)載R20連接到插座ACN2，然后通過電阻R21、R22與電阻R23的分壓，得到阻性負(fù)載的電壓值，通過限流電阻R24連到控制模塊上，根據(jù)阻性負(fù)載的大小得到不同的電壓，MCU從而判斷是短路、斷路或是人體接觸，如果是短路或人體接觸情況將不會切換到強(qiáng)電，進(jìn)行了安全的保護(hù)；

容性負(fù)載的判斷方法：

如上面1秒判斷無阻性負(fù)載，會在下1秒設(shè)置控制模塊的輸出口MCU-IO2電平為脈沖輸出，將產(chǎn)生一個(gè)交變的電壓，容性負(fù)載電容C23將有電流通過，從而形成回路，此時(shí)電流將通過電阻R26連接到控制模塊，直接判斷有無電壓來判斷是否有容性負(fù)載；

空載的判斷方法：

以上通過1秒判斷阻性負(fù)載，另1秒判斷容性負(fù)載的方法得出是否有真實(shí)負(fù)載的存在，如果上面兩種負(fù)載都判斷為否，那么就是空載；

根據(jù)上述的判斷，如果有阻性或容性負(fù)載，控制模塊驅(qū)動(dòng)三極管Q1導(dǎo)通，繼電器RY1工作在常開觸點(diǎn)，輸出插座ACL2與ACN2切換為強(qiáng)電輸出。

本實(shí)施例將根據(jù)負(fù)載的不同，智能判斷短路、斷路、人體接觸、阻性負(fù)載、容性負(fù)載等，完美的解決了插座、開關(guān)等應(yīng)用類場合不安全的問題，填補(bǔ)了市場的真空需求，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)、社會效益。

以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。