供電線路及裝置過熱檢測保護器的制作方法

專利名稱：供電線路及裝置過熱檢測保護器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種保護器，特別是一種供電線路及裝置過熱檢測保護器。
電是人類的一大發明，電促進人類社會迅猛發展，電給人類帶來文明、光明及溫暖，電更是一切科技發展的基礎，現在很難想象，如果沒有電，我們會怎樣!然而，有時電亦會給人類帶來災難。據報道，地球上所有的火災中三分之一都與電有關，它所造成的損害簡直無法估計。正因為如此，人類自發明電以后，就不斷探索電引起火災的種種原因，也采取不少的保護措施，如在供電系統中加入過電壓保護、欠電壓保護、過流保護、斷相保護等等。但是，事實是殘酷的，上述種種措施并未有力地杜絕用電而引起的火災的問題。
下面是幾種典型的容易引起火災的非正常使用供電情況1、供電系統被電阻Rs為零的短路線所短路。
2、供電系統被電阻Rs不為零短路線所短路(即存在漏電現象)。
3、供電系統由于線與線之間，線與開關之間，線與插座之間，插座與用電器插頭之間存在接觸電阻RN。
4、此種情況是上述三種情況的綜合，即供電系統既存在接觸電阻，又存在短路現象，短路電阻可以為零，亦可以不為零(如

圖1所示)。
上述四種情況，除第一種情況(短路線為零的短路狀態)會引起過流外，其余三種則不一定引起過流。
下面以第四種綜合情況為例，并假設線路電阻RL=4Ω接觸電阻RN=20Ω短路電阻RS=20Ω用電器電阻RU=48．4Ω(對應額定電壓為220V，額定功率為1000W的用電器)
供電電壓V=220V額定電流Imax=10A可計得，線路總電流I=V／(RL+RN+RS∥RU)=220／(4+20+20∥48．4)=220／(24+14．2)=220／38．2=5．76(A)線路總電流I小于Imax(10A)，故不會引起過流。繼而進一步計得線路電阻消耗的功率=133瓦接觸電阻消耗的功率=665瓦短路電阻消耗的功率=334瓦用電器電阻消耗的功率=138瓦近1000瓦(665瓦+334瓦)的電能消耗在接觸電阻及短路電阻上(而線路電阻及用電器電阻僅得271瓦)。這樣大的功率，足可以引起線路發熱而導致火災，可以看到，線路存有接觸電阻及漏電、或短路，但并不一定會引起過流。通常情況下，線路都裝有“過流保護，，裝置，如果“過流保護”可靠，“過流狀態”引起火災的可能性反而較少，而對于“非過流狀態”，“過流保護”則無能為力，因此，“非過流狀態”引起火災的危險性更大。這就是電引起火災的根本原因。
導致“非過流狀態”的原因是接觸電阻及短路(短路電阻為零或不為零，漏電實際上是短路電阻不為零的短路)，用電系統安裝經過一段或較長時間后，由于電線塑料老化，接插件的機械強度變壞，及人為的原因等等，接觸電阻及短路、漏電現象時會發生，而目前對供電系統的“非過流狀態”檢測較為困難。但常識告訴我們，最終引起“電火災”是電流的“熱效應”，只要我們能用簡單而可靠的辦法，檢測到供電系統各處(包括導線，開關、插頭、插座等等)的溫度情況，只要有一處出現過熱，就立即進行保護--關閉供電電源，從而避免“電火災”的產生。
本發明的目的在于提供一種能對整個供電系統進行過熱檢測，從而避免因用電而引起火災的供電線路及裝置過熱檢測保護器。
本發明的目的可以通過以下措施來達到本發明由感溫供電導線、感溫檢測器件、微電腦保護線路組成，感溫檢測器件感應到的溫度信號通過感溫供電導線送到微電腦保護線路，由微電腦保護線路對檢測到的溫度參數進行判斷，控制供電電源的通斷。
本發明的目的還可以通過以下措施來達到感溫供電導線包括供電導線、一對雙絞線、感器元件、塑料外層，一對雙絞線與供電導線并列布置，在雙絞線上相隔一定距離并聯有感溫元件，塑料外層包裹于最外層。感溫檢測器件包括感溫開關、感溫插座，在感溫開關的金屬片上絕緣地附著感溫元件，在感溫插座的金屬片上絕緣地附著感溫元件，并都與雙絞線相連。微電腦保護線路包括單片機控制電路、輸出控制電路、光電耦合電路、看門狗電路、數模轉換電路、監控中心PC機聯網電路、PC端接口電路，模數轉換電路與單片機控制電路相連，單片機控制電路與輸出控制電路及監控中心PC聯網電路相連，輸出控制線路與光電耦合電路相連，光電耦合電路與供電線路相連。保護器數模轉換電路中集成電路U2的IN0～IN7端分別與八路模擬溫度檢測通道L0～L7相連，U2的DB0～DB7端分別與單片機控制電路中集成電路U1的P00～P07端相連，U1的P10～P17端分別與輸出控制電路中集成電路U7的A0～A7端，以及監控中心PC機聯網電路中集成電路U6的A0～A7端相連，發光二極管L0～L7串聯在集成電路U7的B0～B7端與光電耦合器D0～D7之間。
圖1為現有技術中容易引起火災的線路原理圖；圖2為本發明的原理方框圖；圖3為感溫供電導線的結構示意圖；圖4為感溫開關的結構示意圖；圖5為感溫插座的結構示意圖6為微電腦保護線路的原理方框圖；圖7～圖9為微電腦保護線路的電原理圖。
本發明下面將結合附圖(實施例)作進一步詳述參照圖2，本發明由感溫供電導線1、感溫檢測器件2、微電腦保護線路3等構成。感溫檢測器件1感應到的溫度信號通過感溫供電導線2送到微電腦保護線路3，由微電腦保護線路3對檢測到的溫度參數進行判斷，如發現過熱，則關斷供電電源4。
微電腦保護線路3備有串行通訊線，可將多個保護線路聯成一個大的監控中心，監控中心設置一臺專用PC機集中監測各路供電小系統的溫度情況以及各路保護線路的工作情況，還可以與消防系統聯網，特別適用于大樓、企業、賓館、生活住宅小區集中監控。
參照圖3，感溫供電導線1包括供電導線1－1、一對雙絞線1－2、感溫元件1－3、塑料外層1－4。在一般供電導線1－1的基礎上，增加一對雙絞線1－2，在雙絞線1－2上相隔一定距離并聯有感溫元件1－3，雙絞線1－2及感溫元件1－3緊靠近供電導線1－1，但與供電導線1－1絕緣，塑料外層1－4包裹在其外部。感溫元件1－3可采用半導體感溫器件。
參照圖4、圖5，感溫檢測器件2包括感溫開關2－1、感溫插座2－2。在感溫開關2－1的金屬片2－1a上絕緣地附著半導體感溫元件2－1b，在感溫插座2－2的金屬片2－2a上絕緣地附著半導體感溫元件2－2b，并都與雙絞線1－2相連。
參照圖6，微電腦保護線路3包括單片機控制電路3－1、輸出控制電路3－2、光電耦合電路3－3、看門狗電路3－4、數模轉換電路3－5、監控中心PC機聯網電路3－6、PC端接口電路3－7等。
參照圖7、圖8，集成電路U1是單片機，U5是帶E2PROM的“看門狗”集成電路，防止單片機“死機”。
U2是帶八路切換及放大器的八位模數轉換器，在單片機的控制下以掃描方式讀取八路模擬溫度參數，并轉換為數字量，送給單片機處理。
A，B，C為地址線，用于對模擬通道L0－L7選擇，DB0－DB7為數據輸出，CLK為轉換器時鐘，由單片機給出，CS，WR，ST，EO，EN為模數轉換器輔助線，RER(+)、REF(－)為轉換器正、負基準電壓，VDD、VEE為內部運算放大器工作電源。
R11、R12、R13、R14、R15、VR1為內部運算放大器的外接元件，當XCH=0(接地時)，選擇運算放大器為負端輸入。
I+，I－外接VR2，作為電流偏置送至L0－L7。
VCC是芯片供電腳，GND為數字地，AGND為模擬地。
U2的數據線DB0－DB7與單片機P0口相連，輔助線及地址線與PI口相連。單片機在軟件支持下，對八路溫度信號進行輪流檢測，如發現某路超溫，則通過單片機PI口將控制信號送給U7，并通過光電耦合器O0－O7關閉某路的供電。并且，ARM發光二極管閃動，蜂鳴器BELL會產生報警聲音。
L0－L7串聯在U7與光電耦合器O0－O7之間，可觀察供電情況。
LED發光二極管顯示單片機工作狀態，正常時，會閃動發亮。
U6，U3A，U4A，ADD及SIO組成與監控中心PC機聯網電路。
ADD通過U6與單片機PI口相接，作為聯網時的分機地址。
U3A輸入與單片機TXD相連，U4A輸出與單片機RXD相連組成單端變雙端串行口，并通過SIO5芯插座與PC機聯網。
當某電路出現超溫及斷電，如故障排除后，按動S2，則保護器復位，八路供電全部接通。
V1，V2，V3，B1，T1及外圍電路組成保護器電源電路，供出+5V，+9V，－9V電壓。
由于U6，U7的A0－A7與PI口相連，兩者只能選通一個，故用U3C作反相器，OEADD線=0時選通U6，OEADD線=1時選通U7。
保護器開機初始化時，置OEADD線=0，讀入ADD(分機地址編碼)，正常運行時，置OEADD線=1，選通U7，用于控制供電。
圖9為PC端接口電路。
電路為單片機系統，U8是單片機，U9是“看門狗”IC。
DBSIO與所有分機串行口相連。
PCSIO與PC機串行口相連，U10C是單變雙，U11C是雙變單電路，U10C輸入線與單片機TXD相連，而U11C輸出線與單片機RXD相連，U10C，U11C使能端與單片機T0相連，組成單片機與分機的串行通訊電路。
U10B輸入與單片機TXD相連。U11A輸出與單片機RXD相連。
U10B與U11B及U10A與U11A組成單變雙，雙變單電路，它們的使能端與單片機T1相連，U11B，U10A通過232接口電路(U12TCL232)并通過PCSIO與PC機串行口相連。組成單片機與PC機的串行通訊電路。
單片機工作時，通過T0，T1交替掃描分機及PC機串行口，完成分機到PC機的數據交換。
V4，B2，T2及外圍電路為系統的供電電路。
L2指示單片機的工作狀態。
本發明相比現有技術具有如下優點1、用簡單而可靠的手段，檢測到供電線路及裝置各處(包括導線、開關、插頭、插座等等)的溫度情況，只要有一處出現過熱，就立即斷開供電電源，從而避免用電引起火災。
2、設計巧妙，線路合理，結構簡單，安全實用，性能可靠，特別適用于大樓、企業、賓館、生活住宅小區等。
權利要求
1.一種供電線路及裝置過熱檢測保護器，其特征在于由感溫供電導線(1)、感溫檢測器件(2)、微電腦保護線路(3)組成，感溫檢測器件(2)感應到的溫度信號通過感溫供電導線(1)送到微電腦保護線路(3)，由微電腦保護線路(3)對檢測到的溫度參數進行判斷，控制供電電源(4)的通斷。
2.根據權利要求1所述的保護器，其特征在于感溫供電導線(1)包括供電導線(1－1)、一對雙絞線(1－2)、感器元件(1－3)、塑料外層(1－4)，一對雙絞線(1－2)與供電導線(1－1)并列布置，在雙絞線(1－2)上相隔一定距離并聯有感溫元件(1－3)，塑料外層(1－4)包裹于最外層。
3.根據權利要求1所述的保護器，其特征在于感溫檢測器件(2)包括感溫開關( 2－1)、感溫插座(2－2)，在感溫開關(2－1)的金屬片(2－1a)上絕緣地附著感溫元件(2－1b)，在感溫插座(2－2)的金屬片(2－2a)上絕緣地附著感溫元件(2－2b)，并都與雙絞線(1－2)相連。
4.根據權利要求1所述的保護器，其特征在于微電腦保護線路(3)包括單片機控制電路(3－1)、輸出控制電路(3－2)、光電耦合電路(3－3)、看門狗電路(3－4)、數模轉換電路(3－5)、監控中心PC機聯網電路(3－6)、PC端接口電路(3－7)，模數轉換電路(3－5)與單片機控制電路(3－1)相連，單片機控制電路(3－1)與輸出控制電路(3－2)及監控中心PC聯網電路(3－6)相連，輸出控制線路(3－2)與光電耦合電路(3－3)相連，光電耦合電路(3－3)與供電線路(3－8)相連。
5.根據權利要求4所述的保護器，其特征在于數模轉換電路(3－5)中集成電路U2的INO～IN7端分別與八路模擬溫度檢測通道L0～L7相連，U2的DBO～DB7端分別與單片機控制電路(3－1)中集成電路U1的P00～P07端相連，U1的P10～P17端分別與輸出控制電路(3－2)中集成電路U7的A0～A7端，以及監控中心PC機聯網電路(3－6)中集成電路U6的A0～A7端相連，發光二極管L0～L7串聯在集成電路U7的B0～B7端與光電耦合器D0～D7之間。
全文摘要
一種供電線路及裝置過熱檢測保護器,其特征在于:由感溫供電導線、感溫檢測器件、微電腦保護線路組成,感溫檢測器件感應到的溫度信號通過感溫供電導線送到微電腦保護線路,由微電腦保護線路對檢測到的溫度參數進行判斷,控制供電電源的通斷。本發明用簡單而可靠的手段,檢測到供電線路及裝置各處(包括導線、開關、插頭、插座等等)的溫度情況,只要有一處出現過熱,就立即斷開供電電源,從而避免用電引起火災。設計巧妙,線路合理,結構簡單,安全實用,性能可靠,特別適用于大樓、企業、賓館、生活住宅小區等。
文檔編號H02H7/00GK1280410SQ00117299
公開日2001年1月17日 申請日期2000年8月2日 優先權日2000年8月2日
發明者方炳鈞 申請人:方炳鈞