專利名稱：具限流作用的開關的制作方法
技術領域：
本實用新型關于一種電路過載保護裝置，詳而言之，指一種具限流作用的開關。
技術背景日常生活中使用許多電器用品。由于家庭中所使用的交流電為定額的電壓，當 所使用的電器用品的功率愈大，即會消耗更多的電流而更為耗電。由于自然資源有限，若使用的電器用品為大功率者，將會導致能源的加速耗損。 維護地球資源已成普遍共識，多數人都愿意使用較小功率的電器用品，同時，亦有 若干國家在制定或鼓勵使用小功率電器用品的規定。然而，許多人雖有心節約能源， 卻未注意電器用品的功率標示，仍常有誤用大功率電器用品的現象。此種人為疏忽 即造成能源的耗用。為解決此缺失，有必要以一簡單操作的設備來判讀，以避免人 為失誤。發明內容本實用新型的主要目的在于提供一種具限流作用的開關，可供簡單的辨別所使 用的電器用品的負載是否超過額定功率。本實用新型技術方案 一種具限流作用的開關，其特征在于，包含有一殼體，為一長形體，其內部具有一容置空間； 一通孔，設于該殼體周面，與 該容置空間相連通；一電路板，具有印刷電路及連接于電路上的電子零件； 一調控元件，設于該電路板上；該電路結構包括-一用以提供直流電壓的整流穩壓單元，連接于交流電源； 一負載電壓取樣單元，其具有一用以取得一負載取樣電壓的分壓取樣部位； 一用于比較該負載取樣電壓及該基準比較電壓大小的運作單元，具有至少一運算放大器及至少一基準比較電壓；該運作單元與該負載電壓取樣單元與相連接；該運作單元；一常態保持接通負載電路的繼電元件，與該運作單元的輸出端連接； 一用于調整駔擾以調整負載電路功率的阻抗調整單元，與該繼電元件相連接； 該電路板裝設子該殼體的容置空間中；該阻抗調整單元具有調控元件，該調控
元件自該通孔凸伸出該殼體。其中，該阻抗調整單元具有一調控的可變電阻。其中，該電路還裝設一可通過調控元件操控的ON-OFF開關。 其中，該可變電阻及該開關整合在該調控元件上。 其中，該電路裝設一可通過調控元件操控的ON-0FF開關。 其中，該負載電壓取樣單元的該分壓取樣部位具有一用以調整該負載取樣電壓 電壓值的可變電阻。其中，該基準比較電壓為經電阻降壓提供的VCC電壓。其中，該運作單元包括 一過載比較單元、 一過載自鎖單元及一驅動單元；該 過載比較單元具有一第一基準比較電壓，連接于該過載比較單元的一輸入端；該過 載比較單元的另一輸入端與該負載電壓取樣單元連接；該過載自鎖單元的輸入端與 該過載比較單元的輸出端連接，過載自鎖單元的輸出端分成二路， 一路構成一反饋 回路，另一路連接于該驅動單元的輸入端；該驅動單元的輸出端連接于該繼電元件。其中，該運作單元另具有 一第二基準比較電壓，并聯于該過載自鎖單元的一 輸入端及該驅動單元的一輸入端；該過載自鎖單元的另一輸入端與該過載比較單元 的輸出端連接；該驅動單元的另一輸入端與該過載自鎖單元的輸出端連接。其中，該殼體的周面設有若干透孔；以及，還包含有 一套管，套設于該殼體 外周。本實用新型有益效果通過上述結構，本實用新型開關的電路連接于電性負 載，該負載電壓取樣單元可取樣負載電壓，當取樣電壓在額定范圍內時，該開關的 電路正常工作；當取樣的負載電壓過載時，該運作單元使該繼電元件切斷負載電路。 于降低電性負載的功率后，可使電路回復正常工作。可達到節約能源消耗的實用效 果。為能進一步了解本實用新型的目的、特征以及所達成的功效，以下茲舉本實用 新型一較佳實施例，并配合圖式詳細說明于后。附閨說明
圖1是本實用新型一較佳實施例的立體圖。圖2是圖1的分解立體圖。圖3是圖1的縱向剖面圖。圖4是本實用新型一較佳實施例的電路圖。圖5遷圖4的比較單元的構造。具傳實埯苯式
請參閱圖1至圖3，本實用新型所提供的開關10，包含有 一殼體20及一裝 設于該殼體內的電路板30。該殼體20系一長形體，其內部中空而具有一容置空間22，如圖3。 一通孔24， 設于該殼體一端的周面，以殼體的頂面為佳，而與該容置空間22連通。若干透孔 26，設于殼體20另一端的周面。一套管28，套設于該殼體20外周。該電路板30呈長形，印刷有電路及裝設若干電子零件，其電路40結構如圖4 所示，將于下文敘述。該電子零件包括一調控元件32，該電路板30裝設于該殼體 20的容置空間22中，該調控元件32裝設于該通孔24，其旋鈕33并凸伸出該殼體 20，以供操控。請參閱圖4，該電路40包含 一整流穩壓單元50、 一負載電壓取樣單元60、 一阻抗調整單元70、 一運作單元80及一繼電元件90。該整流穩壓單元50連接于交流電的輸入端，將交流電整流穩壓成直流電壓， 作為電路所需的工作電壓。交流電經電容C1及電阻R2降壓、二極管D1、 D2半波 整流后，再經二極管C2、 C3、 C4、 C5及ZD(齊納(Zener)二極管)濾波穩壓為直流 電。本實施例于整流單元更設一三端穩壓器U1以對VCC電路提供更精密、穩定的 工作電壓。該負載電壓取樣單元60連接于交流電源的輸入端，具有電阻R4、電阻R5及 一可變電阻VR1 。 R4于負載狀態時產生壓降；二極管D3及D4提供大電流或高壓保 護作用，預防漏電流過大。該電阻R5及可變電阻VR1形成一分壓取樣部位62，以 取得一負載取樣電壓。該負載取樣電壓的電壓值可由該可變電阻VR1調整，以適應 各類不同功率的電器用品。例如，對于燈泡或電扇等功率較小的電器，可將取樣的 分壓調整為較低的數值；對于電熱器、電鍋等功率較大的電器，則可將取樣的分壓 調整為較高的數值。該取樣單元60的分壓取樣部位62連接于該運作單元80的比 較器82的接腳3，為該比較器的第一組運算放大器IC1的正極輸入端，如圖5。一電容C6及一電阻R6，連接于分壓取樣部位62及該運作單元80間，以對取 樣單元60提供濾波作用，防止不良信號產生誤動作。該阻抗調整單元70 —端連接于該負載電壓取樣單元60，而另一端則與電性負 載連接。該阻抗調整單元70包括 一交流閘流管(交流硅控閘流管)(TRIAC)Q1、 一 可變電阻72、 一雙向觸發二極管DB1等。調整該可變電阻72時，可調整負載電路 的功率。該運作單元柳具有一 IC比較器82，本實施例系使用型號為LM324的集成電 路，并不以此為限，可為其他具有相同功能的集成電路。請配合參閱圖5，該比較 器具有4個運算放大器IC1至IC4，以及14個接腳。
該運作單元80包括若干子單元，分別為過載比較單元82、過載自鎖單元84 及驅動單元86。該過載比較單元82包括第一組運算放大器IC1及電阻R9及RIO。 IC1的接腳3(正極輸入端)連接于該取樣單元40。該二電阻R9、 R10形成一第一基 準比較電壓83，自該二電阻間的接點連接于IC1的接腳2(負極輸入端)。VCC電壓 經R9降壓、R10分壓，為IC1的接腳2提供一基準比較電壓。該過載自鎖單元84 連接于該過載比較單元82,其包括第二組運算放大器IC2、第三組運算放大器 IC3，該IC2的接腳5(正極輸入端)與過載比較單元52的IC1的輸出端(接腳l)連 接，IC2接腳7(輸出端)連接于IC3的接腳10(正極輸入端)。 一電阻R15及一電阻 R16形成一第二基準比較電壓85，自該二者間的接點并聯于IC2的接腳6(負極輸 入端)、IC3的接腳9(負極輸入端)及驅動單元86的IC4的接腳12(正極輸入端)。 該IC3的輸出端(接腳8)形成二分路， 一分路連接二極管D6及電阻R14，復連接于 IC2的接腳5，形成一反饋回路提供反饋作用；另一分路則直接耦合于下一級運算 放大器，即IC4。該驅動單元86的IC4的接腳13(負極輸入端)與上一級運放大器 連接；其接腳14(輸出端)連接于前述的繼電元件90。此外，本實施例的運作單元80更包含有 一濾波單元88連接于IC1及IC2之 間，提供濾波作用。該繼電元件90可為機械式或電子式的繼電器。本實施例所示的繼電元件90系 一光耦合器(Phototriac，或稱OPTOCPUPLER TRIAC)，其一端與運作單元80的輸 出端連接，而另一端則連接于該阻抗調整單元70。繼電元件90使阻抗調整單元70 及運作單元80間能起ON-OFF的控制作用。該電路更可裝設一ON-0FF開關95，以切斷電路電源。于本實施例，電路上的 該開關95與前述的可變電阻72整合成該調控元件32，藉此，該調控元件可控制 0N-0FF及阻抗。以下說明本實用新型的作動方式。本實用新型的開關10作為各式電器用品100 的限流作用，以提供一額定功率，針對不同的電器用品，可設定不同的額定功率值。 當負載功率小于額定值時，開關的電路正常工作；若電器用品的負載功率超過額定 值時，本實用新型將切斷負載電路，此時，須更換低功率的電器用品或調降其功率。首先使該ON-OFF開關95為0N。當所使用的電器的負載處于電路40所設定的 額定功率范圍內時，電路40系正常工作。負載時，負載電流于R4二端產生壓降， 該分壓取樣部位62產生分壓取樣作用，將取樣的電壓輸入運作單元80，經由過載 比較單元82的IC1的接腳3與接腳2比較。當負載在額定功率范圍內，IC1的接 腳3的電壓低于接腳2所連接的第一基準電壓83，電路40處于正常工作狀態，該 比較器82的接腳14輸出高電位，使繼電元件90導通，令負載電路呈接通狀態。在正常工作狀態時，調整可變電阻72的阻抗，可調整功率。
于阻抗調整單元70部分，電源經由電阻R7及可變電阻72向電容C7充電。當 該電容R7的充電電壓大于30至39伏特時，雙向觸發二極管DB1被導通，經電阻 R8使交流閘流體Q1導通。若電器用品的負載超過電路的額定工作范圍時，電阻R4 二端產生的壓降即相 應的加大，使過載比較單元82的IC1接腳3的電壓高于IC1接腳2的基準電壓83， IC1的接腳1輸出高電平，電路進入過載狀態。自IC1接腳1輸出高電平，使D5導通，進入過載自鎖單元84的第二組運算放 大器IC2的接腳5， IC2的接腳5電壓高于接腳6所連接的第二基準電壓85， IC2 的接腳7輸出高電平，直接進入第三組運算放大器IC3的接腳10。同時，IC3的 的接腳10的電壓高于接腳9的電壓，使接腳8輸出高電壓并分成二路， 一路從D6 及R14反饋回IC2的接腳5，進使IC2及IC3的接腳7及8始終輸出高壓位，形成 自鎖工作直至電路斷路，須VCC電壓放電完畢才能解除自鎖狀態。接腳8的另一路直接進入IC4的接腳13，在IC4的比較下，接腳13的電壓高 于接腳12的電壓，接腳14無輸出電壓(或低電平)，使繼電元件90截止，交流閘 流體Q1亦失去觸發電壓而截止，達到斷開負載電路的目的，電器用品停止運作。負載電路在過載的狀態下被自動斷開后，過載自鎖單元84保持自鎖狀態，令 IC4的接點14保持無電平或輸出低電平，繼電元件90保持切斷負載電路。本發明 利用簡單的反饋方式形成自鎖工作，使電器在超過負載的狀態下無法使用，確保在 額定功率下使用負載的目的，以節約能源。欲使該開關的電路40回復工作狀態時，使用者須停止交流電的供應，將開關 95切換至0FF，以切斷整個電源，并降低電器的負載功率至額定功率范圍內，例如 更換較低功率的電器或調高可變電阻72的阻抗，再次接通電源始能回復正常狀態。設于負載電壓取樣單元60及運作單元80間的電容C6及R6用以消除取樣單元 60中紋波干擾，以防雜波信號產生誤動作；及防止瞬時電壓電流產生對電路的干 擾。另，于過載狀態時，自IC1接腳1所輸出的高電平，經濾波單元88整形濾波 消除紋波干擾和負載浪涌電流所產生的誤動作。該濾波單元88的作用為當C6及 R6對特殊情況無法消除干擾，例如容性負載、感性負載、綜合性使用負載產生的 瞬時沖擊，導致IC1產生誤動作時，在C8、 C9及R11充放電作用下，無法使D5導 通，不能進入下一級比較放大器IC2，以提高電路整體抗干擾能力及穩定性。本實用新型所提供的開關，可供使用者簡單的判別電器用品的使用功率是否超 過額定值、是否在高負載功率狀態下使用，藉以降低人為的疏忽。當電器用品的負 載功率超過額定值時，在用戶未調降負載功率前，該開關的電路結構將切斷負載電 路，提醒用戶須更換^^功率電器或調降使用功率。 一旦將負載功率調降到額定范圍 時，開關即回復正常使用狀態。 本實用新型為電阻式的負載偵測及提供電阻式的基準電壓，可獲得較穩定的偵 測結果及作動結果。以上所述者，僅為本實用新型的具體實施結構，當不以此限定本實用新型的范 圍。任何依本實用新型的技術內容所為的簡單的修飾或等效變化，均仍屬本實用新 型所涵蓋的范圍。例如，將本實施例的繼電元件改為電磁式的繼電器，且可適應繼電元件的型式，令比較器以輸出高電平時來接通繼電元件；或是不輸出電壓時接通 繼電元件等。
權利要求1.一種具限流作用的開關，其特征在于，包含有一殼體，為一長形體，其內部具有一容置空間；一通孔，設于該殼體周面，與該容置空間相連通；一電路板，具有印刷電路及連接于電路上的電子零件；一調控元件，設于該電路板上；該電路結構包括一用以提供直流電壓的整流穩壓單元，連接于交流電源；一負載電壓取樣單元，其具有一用以取得一負載取樣電壓的分壓取樣部位；一用于比較該負載取樣電壓及該基準比較電壓大小的運作單元，具有至少一運算放大器及至少一基準比較電壓；該運作單元與該負載電壓取樣單元與相連接；該運作單元；一常態保持接通負載電路的繼電元件，與該運作單元的輸出端連接；一用于調整阻抗以調整負載電路功率的阻抗調整單元，與該繼電元件相連接；該電路板裝設于該殼體的容置空間中；該阻抗調整單元具有調控元件，該調控元件自該通孔凸伸出該殼體。
2. 如權利要求1所述的具限流作用的開關，其特征在于該阻抗調整單元具有 一調控的可變電阻。
3. 如權利要求2所述的具限流作用的開關，其特征在于該電路還裝設一可通 過調控元件操控的ON-OFF開關。
4. 如權利要求3所述的具限流作用的開關，其特征在于該可變電阻及該開關 整合在該調控元件上。
5. 如權利要求1所述的具限流作用的開關，其特征在于該電路裝設一可通過 調控元件操控的ON-OFF開關。
6. 如權利要求1所述的具限流作用的開關，其特征在于該負載電壓取樣單元的該分壓取樣部位具有一用以調整該負載取樣電壓電壓值的可變電阻。
7. 如權利要求1所述的具限流作用的開關，其特征在于該基準比較電壓為經電阻降壓提供的vcc電壓。
8. 如權利要求1所述的具限流作用的開關，其特征在于該運作單元包括一 過載比較單元、 一過載自鎖單元及一驅動單元；該過載比較單元具有一第一基準比 較電壓，連接于該過載比較單元的一輸入端；該過載比較單元的另一輸入端與該負 載電壓取樣單元連接；該過載自鎖單元的輸入端與該過載比較單元的輸出端連接， 過載自鎖單元的輸出端分成二路， 一路構成一反饋回路，另一路連接于該驅動單元 的輸入端；該驅動單元的輸出端連接于該繼電元件。
9. 如權利要求8所述的具限流作用的開關，其特征在于該運作單元另具有一第二基準比較電壓，并聯于該過載自鎖單元的一輸入端及該驅動單元的一輸入端；該過載自鎖單元的另一輸入端與該過載比較單元的輸出端連接；該驅動單元的 另一輸入端與該過載自鎖單元的輸出端連接。
10. 如權利要求1所述的具限流作用的開關，其特征在于該殼體的周面設有 若干透孔；以及，還包含有 一套管，套設于該殼體外周。
專利摘要一種具限流作用的開關，其包含有一殼體，內部具有一容置空間；一通孔，設于該殼體周面，與該容置空間連通；一電路板，其電路結構包括一整流穩壓單元、一負載電壓取樣單元、一運作單元、一繼電元件與一阻抗調整單元。該電路板裝設于該殼體的容置空間中；該阻抗調整單元具有一調控元件，可調整阻抗及/或切斷電路電源，該調控元件自該通孔凸伸出該殼體，以供操作。據此，該開關的電路連接于電性負載，該負載電壓取樣單元可取樣負載電壓，當取樣電壓在額定范圍內時，該開關的電路正常工作；當取樣的負載電壓過載時，該運作單元使該繼電元件切斷負載電路。于降低電性負載的功率后，可使電路回復正常工作。
文檔編號H01H83/00GK201045732SQ20072014773
公開日2008年4月9日 申請日期2007年4月27日 優先權日2007年4月27日
發明者洪當岳 申請人:晉煜企業股份有限公司