一種自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的電路保護(hù)性裝置的制作方法

專利名稱：一種自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的電路保護(hù)性裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的電路保護(hù)性裝置，尤其有關(guān) 于一種接地故障電路中斷器(Ground Fault Circuit Interrupter ， GFCI)，其帶有能夠全程自動(dòng)監(jiān)測接地故障電路中斷器正常工作、并 發(fā)出中斷器失靈警示信號的電路保護(hù)性裝置。
背景技術(shù)：
接地故障中斷器對地短路時(shí)會(huì)感應(yīng)到故障，或接地出現(xiàn)漏電故障 時(shí)會(huì)自動(dòng)脫扣，將輸入端觸頭從負(fù)載端斷開分離，從而避免危及生命 電擊事件的發(fā)生。
一些原因會(huì)導(dǎo)致接地故障中斷器出現(xiàn)運(yùn)行故障，導(dǎo)致裝置的電子 元件和機(jī)械部件斷路失誤。比如，由于機(jī)械性磨損，機(jī)械部件被腐蝕 或因安裝時(shí)的過載，或者由于機(jī)械性濫操作，或因電浪涌，如雷擊， 有可能導(dǎo)致中斷器出現(xiàn)運(yùn)行故障。感應(yīng)器、檢測器、開關(guān)、脫扣機(jī)械 和電力供應(yīng)波動(dòng)也可能導(dǎo)致運(yùn)行故障。另外，電子元件的正常老化或 壽命到期而產(chǎn)生短路或開路，也導(dǎo)致運(yùn)行故障。上述一些例子都有可 能導(dǎo)致接地故障檢測器在故障情況下失靈，不能使中斷器裝置脫扣跳 閘切斷電源。為了解決上述技術(shù)問題，申請?zhí)枮?95， 104的美國公開專利申 請中揭露了一種接地故障中斷器，該中斷器帶有一個(gè)可以檢測裝置工 作狀態(tài)的測試按鈕，該測試按鈕可周期性地被觸發(fā)，用于檢測裝置工 作狀態(tài)。
此類裝置的不足之處是，斷路器必須被人工定期觸發(fā)，增加了工 作強(qiáng)度。尤其是在有大量斷路器存在的情況下，工作量非常大。第二， 如果斷路器在兩次故障測試觸發(fā)之間失靈，仍有電擊危險(xiǎn)。第三，斷 路器如果己經(jīng)失靈，不能在觸發(fā)測試之前發(fā)出警示信號。第四，觸發(fā) 測試本身必須中斷電源和負(fù)載之間的供電，對負(fù)載的用戶造成不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供一種自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故 障的電路保護(hù)性裝置，其能夠自動(dòng)檢測斷路器的運(yùn)行故障，無需人工 定期觸發(fā)檢測。
本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故 障的電路保護(hù)性裝置，其在斷路器一旦出現(xiàn)運(yùn)行故障即可發(fā)出警示， 提醒更換或維修。
本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故 障的電路保護(hù)性裝置，其在斷路器一旦出現(xiàn)運(yùn)行故障即可發(fā)出警示， 避免故障斷路器的電擊隱患。
本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故 障的電路保護(hù)性裝置，其在斷路器真實(shí)出現(xiàn)故障之前不需要斷開電源與負(fù)載之間的供電才能檢測故障，從而避免了負(fù)載用戶停電的不便。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是提供一種自 動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的電路保護(hù)性裝置，其包括一個(gè)接地故障電路中斷器
保護(hù)裝置(1)， 一個(gè)接地故障測試電路(3)， 一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊(4)，和 一個(gè)自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)。自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2) 由主控系統(tǒng)(2-1)、監(jiān)控系統(tǒng)(2-2)和指示系統(tǒng)(2-3)組成。主控 系統(tǒng)(2-1)連接在電源N線上；監(jiān)控系統(tǒng)(2-2)連接在Ql的陽極 和Q3的基極上；指示系統(tǒng)(2-3)連接在螺線管線圈的兩個(gè)輸入電源 插針上。接地故障電路中斷器保護(hù)裝置(1)的輸出端與接地故障測 試電路(4)的輸入端相連接，接地故障電路中斷器保護(hù)裝置(1)的 輸入端與接地故障測試電路(4)的輸出端相連接，自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故 障電路模塊(2)的輸入端與接地故障電路中斷器保護(hù)裝置(1)的輸 出端相連接；自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)的輸出端與接地故障 電路中斷器保護(hù)裝置(1)的輸入端相連接；自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路 模塊(2)的輸入端與所述驅(qū)動(dòng)模塊(4)的輸出端相連接。主控系統(tǒng) (2-1)能夠形成周期性間隙震蕩脈沖；監(jiān)控系統(tǒng)(2-2)形成互鎖放 大器和比較器。
本發(fā)明的有益效果是能夠自動(dòng)檢測斷路器的運(yùn)行故障，無需人工 定期觸發(fā)檢測，在斷路器一旦出現(xiàn)運(yùn)行故障即可發(fā)出警示，提醒更換 或維修，在斷路器一旦出現(xiàn)運(yùn)行故障即可發(fā)出警示，避免故障斷路器 的電擊隱患，在斷路器真實(shí)出現(xiàn)故障之前不需要斷開電源與負(fù)載之間 的供電才能檢測故障，從而避免了負(fù)載用戶停電的不便。


圖1A是本發(fā)明一種較佳實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)方塊圖IB是圖1A中模塊(2)的具體結(jié)構(gòu)方塊圖2是本發(fā)明圖1A所示實(shí)施例一個(gè)透視示意圖3是本發(fā)明圖2所示實(shí)施例在脫扣狀態(tài)的透視示意圖4是本發(fā)明圖1A所示實(shí)施例的線路工作框圖5展示當(dāng)前發(fā)明的一個(gè)體現(xiàn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)施的部分透視圖6是本發(fā)明圖4復(fù)位狀態(tài)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)部分的透視圖7是本發(fā)明圖4的自動(dòng)監(jiān)測壽命極限線路示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1A和圖1B，本發(fā)明的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的電路保護(hù)性裝 置由4個(gè)線路連接組成接地故障電路中斷器保護(hù)裝置線路(1)、自 動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)、接地故障測試電路模塊(3)、驅(qū)動(dòng)模 塊(4)。
接地故障電路中斷器保護(hù)裝置線路(1)的輸出端直接連接地故 障測試電路模塊(3)的輸入端，接地故障電路中斷器保護(hù)裝置線路 (1)的輸出端連接到驅(qū)動(dòng)模塊(4)的輸入端。驅(qū)動(dòng)模塊(4)的輸 出端連接到自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)的輸入端，自動(dòng)監(jiān)測運(yùn) 行故障電路模塊(2)的輸入端連接到驅(qū)動(dòng)模塊(4)的輸出端；自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)的輸出端連接到接地故障電路中斷器保 護(hù)裝置(1)的輸入端，接地故障測試電路模塊(3)的輸出端連接到 接地故障電路中斷器保護(hù)裝置線路(1)輸入端。
圖2是本發(fā)明圖1A所示實(shí)施例一個(gè)透視示意圖，用于揭示GFCI 內(nèi)部裝置處于脫扣狀態(tài)時(shí)的情況。該裝置有一個(gè)復(fù)位按鈕(62)可沿 A方向路線上下運(yùn)動(dòng)；復(fù)位按鈕(62)連接有復(fù)位拉桿(66),下端 是錐形頭(226)，中有一個(gè)凹槽(224)，復(fù)位拉桿(66)沿B方向路 線從上到下運(yùn)動(dòng)。復(fù)位按鈕(62)的下面設(shè)有和復(fù)位導(dǎo)板(210)連 接的復(fù)位推桿(212),復(fù)位推桿(212)下面設(shè)有帶回復(fù)彈簧(118) 的活動(dòng)聯(lián)桿(84)，活動(dòng)推桿(212)沿C方向路線從上到下運(yùn)動(dòng)?；?動(dòng)聯(lián)桿(84)的坡面(222)所復(fù)位推桿(212)接觸時(shí)，沿D方向 路線往右邊運(yùn)動(dòng)，復(fù)位推桿(212)上升時(shí)，活動(dòng)聯(lián)桿(84)通過回 復(fù)彈簧(118)的延伸力，沿D方向路線往左邊運(yùn)動(dòng)，置放在活動(dòng)聯(lián) 系(84)上，復(fù)位拉桿(66)的錐形頭中設(shè)有鎖銷彈簧(82)的金屬 鎖銷(80)，沿E方向左右運(yùn)動(dòng)。
螺線管(90)(見圖3)的左邊是一個(gè)活動(dòng)跳板(86)，其右邊置 有轉(zhuǎn)軸式安裝的動(dòng)磁鐵(92B)，該動(dòng)磁鐵(92B)和活動(dòng)跳板(86) 由一個(gè)鎖針(112)連接到一起，有一個(gè)跳板彈簧(114)置放在活動(dòng) 跳板(86)的下面，該(86)、 (112)、 (114)構(gòu)成一個(gè)整體。這樣操 作復(fù)位或脫扣時(shí)，就引起活動(dòng)跳板沿F方向路線上下移動(dòng)，活動(dòng)跳板 的動(dòng)磁鐵(92B)以(228)的轉(zhuǎn)軸點(diǎn)，沿G方向路線從一邊移到另 一邊運(yùn)動(dòng)?；顒?dòng)跳板(86)置放在活動(dòng)聯(lián)桿(84)的掛鉤(220)下參見圖3，將通過圖3解釋復(fù)位操作。圖3是所繪裝置的機(jī)構(gòu)部 件復(fù)位狀態(tài)的透視圖。新安裝的GFCI裝置是脫扣狀態(tài)的，所以開始 使用時(shí)，要先供給電源，通過按下復(fù)位按鈕(62)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。按下復(fù) 位按鈕(62)讓復(fù)位拉桿(66)的錐形頭(226)進(jìn)入金屬鎖銷(80) 的半橢圓孔中。
當(dāng)復(fù)位按鈕(62)往下運(yùn)動(dòng)時(shí)，連接著復(fù)位導(dǎo)板(210)的復(fù)位 推桿(212)就同時(shí)往下，復(fù)位推桿(212)的坡面(232)就接觸活 動(dòng)聯(lián)桿(84)的坡面(222)，使活動(dòng)聯(lián)桿(84)往右運(yùn)動(dòng)，且開始壓 縮回復(fù)彈簧(118),活動(dòng)聯(lián)桿(84)上的鉤(220)(見圖2)會(huì)脫離 活動(dòng)跳板(86)的坡面(218)(見圖2);這樣就允許跳板彈簧(118) 延伸且推動(dòng)跳板沿箭頭F所示方向路線向上轉(zhuǎn)動(dòng)(見圖2),繞轉(zhuǎn)軸 點(diǎn)(218)旋轉(zhuǎn)，活動(dòng)跳板(86)的上臂(230)會(huì)使得動(dòng)磁鐵(92B) 向右，朝靜磁鐵(92A)的方向靠近，使動(dòng)磁鐵(92B)與靜磁鐵(92A) 和螺線管(90)接近。
當(dāng)復(fù)位拉桿(66)的錐形頭(226)插入到金屬鎖銷(80)的孔 中時(shí)，通過鎖銷(82)的延伸力，使金屬鎖銷(80)向右運(yùn)動(dòng)，這樣 就扣住了復(fù)位拉桿上的凹槽(228)。
該螺線管(90)，用于觸發(fā)斷路器復(fù)位和脫扣，設(shè)有一個(gè)線圈架 (88)，磁鐵芯子(94)靜磁鐵(92A)，該磁鐵芯子(94)穿過線圈 架的內(nèi)孔，與螺線管(90)背上的靜磁鐵片(92A)相鉚接，線圈架 外繞有吸引線圈(卯A)組合為一個(gè)螺線管(90)，當(dāng)輸入端有電流通過時(shí)，成為電磁鐵，使磁鐵芯子(94)和靜磁鐵片(92A)產(chǎn)生吸 力。
圖4是本發(fā)明圖1A中的線路工作原理圖。解釋圖1A總體結(jié)構(gòu) 方塊圖的實(shí)施透視圖。該裝置包含一個(gè)接地故障電路中斷器保護(hù)裝置 1。電阻(11)代表一個(gè)模擬接地故障， 一個(gè)模擬接地故障在導(dǎo)線(5) 中產(chǎn)生一個(gè)額外的電流，而該電流在導(dǎo)線(6)中不存在。傳感器(Ll) 感應(yīng)到導(dǎo)線(5)和導(dǎo)線(6)之間的差額電流這額外電流被一接地故 障檢測器(GD)檢測到。如果額外電流值在導(dǎo)線(5)和導(dǎo)線(6) 超出預(yù)定的閾值，閾值為6毫安，檢測器GD發(fā)出模擬信號脫扣指令 給SCRQ1，使SCRQ1導(dǎo)通，又使螺線管(K1B1)兩端失去電位，螺 線管的磁鐵就失去吸磁力而釋放，這樣就會(huì)使機(jī)械裝置脫扣，使Jl 和J2的動(dòng)觸頭(7)和(8)與OUTLET輸出的靜觸頭分離；動(dòng)觸頭 (7)和(8)與負(fù)載端(J3)與(J4)的靜觸頭分離斷開，形成了接 地故障保護(hù)裝置。
該裝置特別是體現(xiàn)一個(gè)自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)。該自動(dòng) 監(jiān)測功能是用于監(jiān)控接地故障電路中斷器保護(hù)裝置(1)中的接地故 障測試線路功能是否到了壽命極限或出現(xiàn)運(yùn)行故障。例如檢測器GD， 是由電子元件組成，可能出現(xiàn)元器件老化或焊接不好到達(dá)使用壽命或 故障，集成電路由雷電造成的電浪涌而引起短路或到達(dá)使用壽命，或 線圈因故障引起燒毀成開路或短路，或與脫扣機(jī)械性元件因長時(shí)間工 作造成磨損或腐蝕不能工作了。還有電力供應(yīng)也可能不按設(shè)計(jì)要求供 電，使集成電路、感應(yīng)器Ll和L2、檢測器GD或線圈K1B不工作了。當(dāng)GFCI出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，這樣當(dāng)前發(fā)明中的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障系統(tǒng) 就會(huì)自動(dòng)給用戶一個(gè)警示。比如，該警示的出現(xiàn)表示用戶裝置中的一 個(gè)或多個(gè)元件已達(dá)到工作壽命。
圖4包含一個(gè)接地故障測試電路(3)，測試電路包含測試觸頭 (Sl)和電阻(R8)。當(dāng)觸頭(Sl)被壓下時(shí)， 一額外電流在預(yù)定時(shí) 間流經(jīng)電阻(R8),該時(shí)間從觸頭(Sl)被壓下開始計(jì)算，直到觸頭 (7)和(8)釋放。這時(shí)間間隔通常是25毫秒。在導(dǎo)線(5)之間產(chǎn) 生額外的電流被傳感器(Ll)感應(yīng)到，經(jīng)檢測器(GD)的檢測，和 可控硅(Ql)和螺線管(K1B)的觸發(fā)引發(fā)裝置(10)如上述的方式 脫扣，為120V的供電系統(tǒng)，測試電路中的測試電阻值是UL規(guī)定， 電阻R8必須是15千歐。
該GFCI10包含一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊(4)，驅(qū)動(dòng)模塊(4)主要由螺線 管(K1B)和可控硅(Ql)和三極管(Q3)及其他元器件組成，主 要功能是螺線管(K1B)帶動(dòng)脫扣裝置使電源斷開；工作原理接地 故障測試電路模塊(3)檢測到接地故障信號后驅(qū)動(dòng)可控硅(Ql)使 它導(dǎo)通，并使螺線管(K1B)兩端失去電壓，也就失去了磁性的吸引 力，使動(dòng)磁針片和靜磁鐵片分離帶動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)，使輸出電源切斷，起 到接地故障保護(hù)功能。
參見圖5，展示了機(jī)械裝置處于脫扣狀態(tài)。如果GFCI在正常工 作中是復(fù)位狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)接地故障或內(nèi)部主要元器件老化(包括螺線 管線圈(90)短路或開路，或者發(fā)生外部故障停電，螺線管(90)即 停止工作，磁鐵芯子(94)和靜磁鐵片(92A)就消失吸力，釋放動(dòng)磁鐵片(92B)，這時(shí)活動(dòng)聯(lián)桿(84)沿箭頭(240)(見圖2)的路線 向左運(yùn)動(dòng)，從而回復(fù)到原先脫扣的位置，這樣，又使得活動(dòng)聯(lián)桿(84) 上的鉤(220)接觸活動(dòng)跳板(86)的坡面(218)，壓下活動(dòng)跳板(86)， 使活動(dòng)跳板沿F方向往下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活動(dòng)跳板向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)軸點(diǎn)228 跟著旋轉(zhuǎn)，使活動(dòng)跳板(86)的上部(230)沿G方向路線往左邊移 動(dòng)，推動(dòng)金屬鎖銷(80)沿E方向路線向左，壓縮鎖銷彈簧(82)使 鎖銷圓孔脫離復(fù)位拉桿(66)的凹槽(224)，復(fù)位彈簧(64)開始延 伸，就這樣就將復(fù)位按鈕推著上升脫扣，使輸入動(dòng)觸頭(48A) (48B) 與負(fù)載端靜觸頭(54A) (54B)和輸出端靜觸頭(50A) (50B)分離 切斷電源。
當(dāng)活動(dòng)聯(lián)桿(84)回復(fù)時(shí)，就推開輔助開關(guān)(96)的動(dòng)觸頭臂 (96A)，使輔助開關(guān)(96)分離關(guān)閉，切斷印制電線路上所有電子 元件的電源，使電子元件都無電源存在。
圖6是解釋機(jī)械裝置的復(fù)位動(dòng)作實(shí)現(xiàn)透視圖。當(dāng)發(fā)生外部故障停 電或按定期檢測GFCI，在正常運(yùn)作的裝置都會(huì)脫扣，當(dāng)給它電源后， 通過按下復(fù)位按鈕(62)使GFCI重新開始復(fù)位工作。按下復(fù)位按鈕
(62)， A方向路線往下運(yùn)動(dòng)(見圖2)，復(fù)位按鈕(62)下面復(fù)位導(dǎo) 板(210)連接的復(fù)位推桿(212)沿C方向路線往下移動(dòng)，當(dāng)復(fù)位推 桿(212)的坡面(232)與活動(dòng)聯(lián)桿(84)的坡面接觸，當(dāng)復(fù)位按鈕
(62)進(jìn)一步往下按時(shí)，復(fù)位推桿(212)就推動(dòng)設(shè)有回復(fù)彈簧(118) 的活動(dòng)聯(lián)桿(84)沿D方向路線往右推進(jìn)，(見圖2)，這時(shí)活動(dòng)跳板
(86)通過跳板彈簧(114)的延伸力，沿轉(zhuǎn)軸點(diǎn)(228)上升鉤住活
15動(dòng)聯(lián)桿(84)的掛鉤(220)，活動(dòng)跳板(86)的上部(230)往右邊 運(yùn)動(dòng)，釋放金屬鎖銷(80),鎖銷彈簧(82)就開始延伸住右邊運(yùn)動(dòng)， 同時(shí)，復(fù)位拉桿(66)的錐形頭(226)隨著復(fù)位按鈕下壓穿過金屬 鎖銷(80)的圓孔中，復(fù)位拉桿(66)的凹槽(224)就與鎖銷(80) 相接。這時(shí)動(dòng)磁鐵(92B)同時(shí)向右與螺線管(90)接觸。參見圖3 解釋說明。放開復(fù)位按鈕(62),復(fù)位彈簧(64)就開始延伸，這樣 帶動(dòng)復(fù)位拉桿(66)上升，已被鎖銷鎖住的復(fù)位拉桿(66)帶著置有 兩個(gè)輸入動(dòng)觸頭臂(46A)與(46B)的升降器(74)同時(shí)上升(圖 未顯示)，GFCI裝置就處于接通狀態(tài)，即兩個(gè)輸入動(dòng)觸頭(48B)跟 兩個(gè)負(fù)載靜觸頭(54B) (50B)相接觸。復(fù)位操作完成后，正常運(yùn)作 的GFCI雙色指示燈(102)就會(huì)發(fā)出綠色的亮光，提示GFCI良好。
圖7是本發(fā)明圖4中的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障線路的工作原理示意 圖，進(jìn)一步解釋自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障及指示燈警示的實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)監(jiān)測運(yùn) 行故障電路模塊(2)，由集成塊CD4093BC為核心處理，這種監(jiān)控電 路模塊(2)由三大系統(tǒng)組成主控系統(tǒng)(2-1)、監(jiān)控系統(tǒng)(2-2)、 指示系統(tǒng)(2*3)，形成一個(gè)自動(dòng)式監(jiān)控警示電路。
主控系統(tǒng)(2-1)是用以自動(dòng)掃描和產(chǎn)生模擬接地故障和觸發(fā)指 示系統(tǒng)中的指示燈。該電路產(chǎn)生周期性間隙脈沖，用以驅(qū)動(dòng)，而脈沖 寬度規(guī)定在2.4亳秒，并且模擬接地故障的時(shí)長也就是2.4毫秒，同 時(shí)也觸發(fā)指示系統(tǒng)用來提示報(bào)警，和跟監(jiān)控系統(tǒng)工程的比較器作比較 用來判斷該GFCI的好壞狀態(tài)；由以下元器件組成電阻R20、電阻 R23和電容C13和各一端相連接在一起，電阻R20、三極管Q5、電阻R15和電阻R12和各一端連接在VCC上，電阻R23和三極管的各 一端相連接，三極管Q5和電阻R18的各一端相連接在一起，電容 C13和電容CU和各一端連接到電源端，電阻R18、電容C11和電阻 R16的各一端連接到集成塊U2A和1腳和2腳上，電阻R16和電容 C12和各一端連接在集成塊U2A的3腳上，電阻R15和電容C12和 各一端連接在集成塊U2B的5腳和6腳上，電阻R19、電阻R5、 二 極管D9和電阻R14的各一端連接在集成塊U2B的4腳上，電阻R19 和三極管Q4的各一端相連接在一起，三極管Q4和電阻R12和各一 端相連接在一起，三極管Q4和一端連接在已通過信號變壓器Ll和 中性變壓器L2后的電源地N。
監(jiān)控系統(tǒng)(2-2)由檢測器和比較器組合形成一個(gè)監(jiān)控電路，利 用電容C10耦合驅(qū)動(dòng)模塊4中的信號，連接到集成塊U2C的9腳進(jìn) 行采樣，集成塊U2C的8腳和集成塊U2D的11腳相連接形成互鎖 功能，集成塊U2D的12腳由主控系統(tǒng)2-1提供的信號用以與集成塊 U2D的13腳作比較，集成塊U2D的11腳用以控制系統(tǒng)2-3的報(bào)警 狀況和防止模擬接地故障時(shí)引發(fā)誤脫扣現(xiàn)象。有以下元器件組成
電容CIO、電阻R2、電阻R7和三極管Ql的各一端相連接在一 起，電容C10和電阻R13的各一端連接在集成塊U2C的9腳，二極 管D10和電阻R10各一端連接在集成塊U2C的8腳和集成塊U2D的 11腳上，二極管D9、電阻R14和電容C14和各一端連接在集成塊 U2D的12腳上，電阻R10和三極管Q3的各一端相連接在一起，電 容C14的一端連接在電源地N上。指示系統(tǒng)(2-3)以雙色發(fā)光二極管作警報(bào)提示，并與可控硅、 穩(wěn)壓二極管、電阻和電容組成指示電路；在GFCI正常運(yùn)行工作時(shí)， 指示電路的雙色發(fā)光二極管D3-2發(fā)綠光；在脫扣時(shí)，指示電路的雙 色發(fā)光二極管D3熄滅；當(dāng)GFCI出現(xiàn)運(yùn)行故障，比如元器件老化， 壽命到期，或短路或開路，主控系統(tǒng)2-1通過電阻R5觸發(fā)指示系統(tǒng) 2-3，使雙色發(fā)光二極管D3-l發(fā)紅光，提醒用戶必須更換該GFCI產(chǎn) 品。當(dāng)前所用的雙色發(fā)光二極管D3僅是一個(gè)具體例子，警報(bào)提示包 括，但不限于， 一個(gè)可視指示器， 一個(gè)燈、 一個(gè)報(bào)警器、 一個(gè)聽覺裝 置， 一個(gè)射頻發(fā)生器，或適當(dāng)?shù)目勺鳛榫驹骷??？梢曋甘酒骺梢?是用頻率的閃動(dòng)指示器，來提醒用戶。指示系統(tǒng)2-3由以下元器件組 成
電阻R5、 二極管DIO、電容C8和可控硅Q2的各一端相連接在 一起，電阻R3和電阻R4和各一端連接在電容Cl、螺線管K1B、 二 極管D5、電阻R2、電阻R7和電阻R1-1和各一端上，二極管D4和 可控硅Q2和各一端與電阻R3和電阻R4和各一端相連接在一起，穩(wěn) 壓二極管D4和發(fā)光二極管D3-2和各一端相連接在一起，可控硅Q2 和發(fā)光二極管D3-l和各一端相連接在一起，發(fā)光二極管D3和電容 C8的各一端相連接在電源地N上。
自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)的工作原理，主控系統(tǒng)(2-1) 電路由電阻R20 、電容C13、三機(jī)管Q5、電阻R23、電阻R18、電 容C12、集成塊U2A、集成塊U2A和R16結(jié)合產(chǎn)生間隙脈沖；這間 隙脈沖通過電阻R19觸發(fā)三機(jī)管Q4放大信號，來制造模擬接地故障信號；另外通過電阻R5來驅(qū)動(dòng)可控硅Q2使它導(dǎo)通，并使發(fā)光二極 管D3的紅燈(D3-l)點(diǎn)亮，使顯示模塊其工作；也同時(shí)通過二極管 D9和電阻R14到U2D的12腳。當(dāng)接地故障電路模塊1 一切正常工 作時(shí)，由于模擬接地故障信號經(jīng)過接地故障電路模塊1放大后輸出， 到驅(qū)動(dòng)模塊4,使可控硅Ql導(dǎo)通，可控硅Ql的陽極成低電平，監(jiān)控 系統(tǒng)2-2中U2C的9腳通過電容C10耦合，使U2C的9腳呈現(xiàn)低電 平，U2C的10腳轉(zhuǎn)為高電平，使U2D的12和13腳為髙電平，U2D 的11腳就轉(zhuǎn)為低電平，使三機(jī)管Q3截止，使可控硅Ql的陽極返回 高電平，并使螺線管K1B兩端保持高電位不使產(chǎn)品脫扣，同時(shí)U2D 的11腳低電平經(jīng)過二極管D10把指示系統(tǒng)2-3中的可控硅Q2的門 極下拉成低電位，可控硅Q2截止紅燈熄滅綠燈點(diǎn)亮，顯示為正常狀 態(tài)。當(dāng)接地故障電路模塊1出現(xiàn)運(yùn)行故障(比如說，失去接地故障功 能時(shí))，由于模擬接地故障信號不能經(jīng)過接地故障電路模塊1放大后 輸出，或不到驅(qū)動(dòng)模塊4，或不能使可控硅Ql導(dǎo)通，可控硅Ql的陽 極仍然保持高電平，監(jiān)控系統(tǒng)2-2中U2C的9腳通過電容C10耦合， 使U2C的9腳呈現(xiàn)保持不變的高電平，U2C的IO腳保持不變的低電 平，使U2D的13腳為低電平和12腳為高電平，U2D的11腳保持不 變的高電平，指示系統(tǒng)2-3中的可控硅Q2就導(dǎo)通使發(fā)光二極管紅燈 D3-l點(diǎn)亮，產(chǎn)生故障報(bào)警指示，從而提醒用戶該GFCI產(chǎn)品已出現(xiàn)運(yùn) 行故障或壽命到期，需更換或維修。
如本技術(shù)領(lǐng)域的人所知，本發(fā)明的附圖和實(shí)施例僅為說明本發(fā)明 的功能、結(jié)構(gòu)和原理而不應(yīng)當(dāng)成為對本發(fā)明理解上的限制；同時(shí)，本 發(fā)明所針對的技術(shù)問題均已解決并帶來有益效果。上述實(shí)施例可能在不脫離本發(fā)明原理的情況下有所變更，故此，本發(fā)明的保護(hù)應(yīng)以權(quán)利 要求書中所描述的主題為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置，其包括一個(gè)接地故障電路中斷器保護(hù)裝置(1)，一個(gè)接地故障測試電路(3)，一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊(4)，和一個(gè)自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)，其特征在于包括該自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)由主控系統(tǒng)(2-1)、監(jiān)控系統(tǒng)(2-2)和指示系統(tǒng)(2-3)組成；主控系統(tǒng)(2-1)連接在所述電源(1)N線上；監(jiān)控系統(tǒng)(2-2)連接在Q1的陽極和Q3的基極上；指示系統(tǒng)(2-3)連接在所述螺線管線圈(90)的兩個(gè)輸入電源插針上；所述自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)的輸出入端與所述接地故障電路中斷器保護(hù)裝置(1)的輸出端相連接；所述自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)的輸出端與所述接地故障電路中斷器保護(hù)裝置(1)的輸入端相連接；所述自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)的輸入端與所述驅(qū)動(dòng)模塊(4)的輸出端相連接；所述主控系統(tǒng)能夠形成周期性間隙震蕩脈沖；所述監(jiān)控系統(tǒng)(2-1)形成互鎖放大器和比較器；所述指示系統(tǒng)能夠指示上述接地故障電路中斷器是否有運(yùn)行故障或正常。
2. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置，其 特征在于所述主控系統(tǒng)包括電阻R20、電阻R23和電容C13的各一 端相連接在一起，電阻R20、三極管Q5、電阻R15和電阻R12的各 一端連接在VCC上，電阻R23和三極管Q5的各一端相連接，三極 管Q5和電阻R18的各一端相連接在一起，電容C13和電容Cll的各 一端連接在電源地，電阻R18、電容Cll和電阻R16的各一端連接到集成塊U2A的1腳和2腳上，電阻R16、電容C12的各一端連接在 集成塊U2A的3腳上，電阻R15和電容C12的各一端連接在集成塊 U2B的5腳和6腳上，電阻R19、電阻R5、 二極管D9和電阻R14 各一端連接在集成塊U2B的4腳上，電阻R19和二極管Q4的各一 端相連接在一起，三極管Q4的一端連接在已通過信號變壓器Ll和 中性變壓器L2后的電源地N。
3. 如權(quán)利要求l或2所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置， 其特征在于所述監(jiān)控系統(tǒng)包括電容CIO、電阻R2、電阻R7和三極管 Ql的各一端相連接在一起，電容CIO和電阻R13的各一端連接在集 成塊U2C的9腳，二極管D10和電阻R10各一端連接在集成塊U2C 的8腳和集成塊U2D的11腳。二極管D9、電阻R14和電容C14的 各一端連接在集成塊U2D的11腳上，電阻R10和三極管Q3的各一 端相連接在一起，電容C14的一端連接在電源地N上；C10把驅(qū)動(dòng) 模塊Ql陽腳上的信號耦合到U2C的9腳，經(jīng)U2C的放大后，再經(jīng) U2D作比較后，輸出控制驅(qū)動(dòng)模塊4中Q3的導(dǎo)通或截止和指示系統(tǒng) 2-3的點(diǎn)亮或熄滅的狀態(tài)。
4. 如權(quán)利要求I、 2或3所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路 裝置，其特征在于所述指示系統(tǒng)包括電阻R5、三極管DIO、電容C8 和可控硅Q2的各一端相連接在一起，電阻R3和電阻R4的各一端連 接在電容Cl、螺線管K1B、 二極管D5、電阻R2、電阻R7和電阻Rl-l的各一端上，二極管D4和可控硅Q2的各一端與電阻R3和電 阻R4的各一端相連接在一起；穩(wěn)壓二極管D4和發(fā)光二極管D3-2的 各一端相連接在一起，可控硅Q2和發(fā)光二極管D3-l的各一端相連 接在一起，發(fā)光二極管D3和電容C8的各一端連接在電源地N上； 所述主控系統(tǒng)2-1通過電阻R5觸發(fā)指示系統(tǒng)2-3,使發(fā)光二極管D3-l 點(diǎn)亮，并且通過二極管D10到監(jiān)控系統(tǒng)2-2控制發(fā)光二極管D3-l點(diǎn) 亮或熄滅。
5. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置，其 特征在于所述指示系統(tǒng)包含一個(gè)可視的警示。
6. 如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置，其 特征在于所述可視的警示包含一只雙色發(fā)光二極管。
7. 如權(quán)利要求6所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置，其 特征在于所述雙色發(fā)光二極管中至少包含一種顏色代表脫扣指示。
8. 如權(quán)利要求6所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置，其 特征在于所述雙色發(fā)光二極管中包含的一種顏色指示運(yùn)行故障。
9. 如權(quán)利要求8所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置，其特征在于所述可視的警示中可以給出一個(gè)周期性閃爍用以提示使用 壽命終止。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝 置，其特征在于所述指示壽命終止警告的顏色是紅色。
11. 如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置， 其特征在于所述可視的警示中可以發(fā)出綠光用以提示正常使用狀態(tài)。
12. 如權(quán)利要求1中所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置， 其特征在于所述指示系統(tǒng)2-3包含一個(gè)可聽見得報(bào)警提示器。
13. 如權(quán)利要求1中所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置， 其特征在于所述指示系統(tǒng)(2-3)包含一個(gè)經(jīng)由RF無線傳輸?shù)膱?bào)警指 爾器。
14. 如權(quán)利要求1中所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置， 其特征在于所述指示系統(tǒng)(2-3)包含一個(gè)經(jīng)由載波傳輸?shù)膱?bào)警指示 器。
15. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置，其特征在于其還包括一個(gè)壽命到期系統(tǒng)，分別連接在所述驅(qū)動(dòng)模塊(4)中的可控硅Q1陽腳和三極管Q3的基極上，能夠在所述自動(dòng)監(jiān) 測運(yùn)行故障電路模塊(2)或所述電源中斷電路對模擬故障信號響應(yīng) 失敗時(shí)激活壽命到期警報(bào)。
16. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置， 其特征在于所述自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)用于一個(gè)GFCI插 座。
17. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置， 其特征在于所述自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)用于一個(gè)GFCI插 頭。
18. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置， 其特征在于所述自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2〉用于一個(gè)GFCI斷 路器。
19. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的保護(hù)性電路裝置， 其特征在于所述自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊(2)用于一個(gè)GFCI開 關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障的電路保護(hù)性裝置，其包括一個(gè)接地故障電路中斷器保護(hù)裝置，一個(gè)接地故障測試電路，一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊，一個(gè)螺線管線圈，和一個(gè)自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊。自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊由主控系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和指示系統(tǒng)組成。主控系統(tǒng)連接在電源N線上；監(jiān)控系統(tǒng)連接在Q1的陽極和Q3的基極上；指示系統(tǒng)連接在螺線管線圈的兩個(gè)輸入電源插針上。所述自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊的輸出入端與所述接地故障電路中斷器保護(hù)裝置的輸出端相連接；自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊的輸出端與接地故障電路中斷器保護(hù)裝置的輸入端相連接；自動(dòng)監(jiān)測運(yùn)行故障電路模塊的輸入端與所述驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端相連接。主控系統(tǒng)能夠形成周期性間隙震蕩脈沖；監(jiān)控系統(tǒng)形成互鎖放大器和比較器。
文檔編號H02H3/32GK101295609SQ200710039820
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
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