專利名稱：學生宿舍自動限電控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力檢測與控制技術，尤其是一種應用了電流檢測、整流電路、電氣控制技術、弱電控制強電等技術的限電控制器，具體地說是一種學生宿舍自動限電控制器。
背景技術：
目前，在大學校園的學生宿舍，根據學校的管理規定，嚴禁在學生宿舍私自使用大功率電器，以防止發生火災等安全事故。但是在現實中，還是經常會發現學生偷偷使用電飯煲、電磁爐、小太陽等大功率電器，有的時候出門忘記拔下電源結果引起電氣火災，從而給宿舍的安全帶來很大的隱患，同時在學校里用電的計費方式是以宿舍為單位分攤，如果個別人私自使用大功率的設備，也會造成同學之間的矛盾。如果發明一種產品，當某個宿舍在使用大功率電器的時候，能夠自動斷開宿舍的電源，并發出報警聲對學生發出警示，又不會影響宿舍的原有電氣線路，對學校的管理部門來說會是一個很好的管理監督手段。
發明內容本實用新型的目的是針對大學學生宿舍會有個別學生私自使用大功率電器，給消防安全帶來隱患的問題，設計一種學生宿舍自動限電控制器，以便通過強制斷電的手段實現對宿舍的用電進行監督和管理，實現從電源端對用電情況進行控制。本實用新型的技術方案是一種學生宿舍自動限電控制器，其特征是它包括兩組外接端子I、電流檢測模塊2、控制模塊3和整流模塊4，所述的兩組外接端子I的第一組進線端連接宿舍配電箱的空氣開關的出線端，第二組外接端子I的出線端連接宿舍負載；電流檢測模塊2的輸入端的一端接第一組外接端子I的進線端的火線端子，電流檢測模塊2的輸入端的另一端接控制模塊3中直流固態繼電器SSR的負載側一端，控制模塊3中直流固態繼電器SSR的負載側另一端接第二組外接端子I的火線端子，控制模塊3的直流電源輸入端即繼電器KA的線圈的一端接整流模塊4的電源輸出端，控制模塊3的信號輸入端接電流檢測模塊2的采樣電流輸出端即電位器RP的輸出端；整流模塊4的電源輸入端接在第一組外接端子I的進線端子上。所述的控制模塊3中連接有報警用小型揚聲器。所述的控制模塊3中的直流固態繼電器SSR為動斷式直流固態繼電器。所述的繼電器KA的線圈的常開觸點串接有手動復位按鈕SB。所述的電流檢測模塊2包括電流互感器TA，電流互感器TA的一次側繞組串接在電源火線中，二次側繞組與整流橋BI的一組輸入端子相接，整流橋BI的輸出端子與電位器RP相接，電容Cl與電位器RP并聯，電位器RP的輸出端作為電流檢測模塊2的信號輸出端接控制模塊3的信號輸入端即達林頓管VT的基極。負載電流經過外接端子的一組進線端的火線端子流經電流檢測模塊中的電流互感器TA —次側繞組，對宿舍的用電電流進行檢測，電流互感器二次側繞組的輸出電流經過整流橋BI整流得直流電流，電容Cl用于對整流后的電流進行濾波，整流后的檢測電流加在可變電阻RP上，用于對電流進行采樣轉換成電壓信號并輸出到控制模塊3的信號輸入端。所述的控制模塊3包括NPN型達林頓管VT，NPN型達林頓管VT的基極接電流檢測模塊2的信號輸出端，直流繼電器KA的線圈接NPN型達林頓管VT的集電極，直流固態繼電器SSR的控制端與電阻Rl和揚聲器串聯后與直流繼電器KA的線圈并聯，直流繼電器KA的常開觸點與復位按鈕SB串聯后并接在NPN型達林頓管VT的集電極和發射極之間；控制模塊對負載電流進行判斷，如果負載電流沒超出學校規定的限制值，電流檢測模塊2中的采樣輸出電壓達不到VT的導通觸發電壓，VT截止，接在VT集電極上的直流繼電器KA的線圈和直流固態繼電器SSR的控制側無電流流過，KA和SSR都不動作。因為SSR采用的是動斷式直流固態繼電器，故交流電源通過SSR的負載側與外接端子的一組出線端的火線端子相連，形成一個正常的供電回路，宿舍可正常供電。當學生私自接入大功率電器時，流經電流互感器TA 二次繞組的電流增加，經過電位器RP上的分壓達到限定值，VT導通，KA與SSR得電工作，報警揚聲器得電告警，SSR的負載側切斷，宿舍的供電回路斷開。同時，由于KA的常開觸點動作吸合后與KA線圈形成自鎖回路，KA和SSR會一直導通，即使學生不用電器了， 宿舍也還是沒電，而且報警器也持續告警，只有當復位按鈕SB按一下，才會斷開KA的自鎖回路，使KA和SSR不動作，宿舍供電才會恢復正常。所述的整流模塊4包括降壓變壓器T，降壓變壓器T的一次繞組側與第一組外接端子I的進線端兩個端子連接，二次側繞組與整流橋B2的輸入端連接，整流橋B2的輸出端接電容C2與集成穩壓器7812芯片的輸入端，電阻R2與發光二極管LED串聯后接在集成穩壓器7812芯片的輸出端，電容C3與電阻R2和發光二極管LED并聯，二極管VD與集成穩壓器7812芯片的輸入輸出端并接。降壓變壓器T首先將交流市電降壓為交流12V，經過整流橋B2將降壓后的交流電變換為直流電壓，電容C2作為濾波電容，用來抵消輸入端引線過長的電感效應，抑制高頻干擾，改善紋波并防止產生自激振蕩。電容C3用于改善暫態響應，使瞬時增減負載電流時不致引起輸出電壓有較大的波動，以削弱電路的高頻噪聲。集成穩壓器7812用于對整流后的電壓進行穩壓，得到穩定的直流12V電源。二極管VD作為保護二極管，用于防止輸入端短路時，C3通過集成穩壓器芯片內部放電，使穩壓器芯片內部被擊穿。發光二極管LED為電源指示燈，只要市電正常，則整流電路正常工作，LED指示燈會持續亮，該指示燈可讓學生判斷市電是否正常供電，電阻R2作為發光二極管的限流電阻。本實用新型的有益效果I、有效檢測宿舍的用電電流，超過限值自動斷電并做出報警，且電流限值可由管理人員手動調節。2、裝置需手動復位才可恢復供電，方便宿舍管理員監督。3、本實用新型的相關控制技術相對成熟，涉及到的電子元件也較為便宜，安裝簡單方便，通過外接端子串接在原線路中，不改變原有宿舍的配電線路方案，方便改造，完全可以在大學生宿舍中進行推廣。
圖I是本實用新型的總的電路原理圖。圖2是本實用新型的安裝示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖1-2所示。一種學生宿舍自動限電控制器，它包 括兩組外接端子I、電流檢測模塊2、控制模塊3和整流模塊4，所述的兩組外接端子I的第一組進線端連接宿舍配電箱的空氣開關的出線端，第二組外接端子I的出線端連接宿舍負載，如圖2所示。電流檢測模塊2的輸入端的一端接第一組外接端子I的進線端的火線端子，電流檢測模塊2的輸入端的另一端接控制模塊3中直流固態繼電器SSR的負載側一端，控制模塊3中直流固態繼電器SSR的負載側另一端接第二組外接端子I的火線端子，控制模塊3的直流電源輸入端即繼電器KA的線圈的一端接整流模塊4的電源輸出端，控制模塊3的信號輸入端接電流檢測模塊2的采樣電流輸出端即電位器RP的輸出端；整流模塊4的電源輸入端分別接在第一組外接端子I的兩個進線端子上。如圖I所示。圖I中的外接端子I有兩組二位端子，上面一組兩個端子作為電源的進線端，其中一個接電源的火線，另一個接電源的零線。下面一組兩個端子作為電源的出線端，其中一個接負載側的火線，另一個接負載側的零線，連接方法如圖2所示。圖I中的電流檢測模塊2包括電流互感器TA，電流互感器TA的一次側繞組串接在電源火線中，二次側繞組與整流橋BI的一組輸入端子相接，BI的輸出端子與電位器RP相接，電容Cl與RP并聯。負載電流經過外接端子的一組進線端的火線端子流經電流檢測模塊中的電流互感器TA —次側繞組，對宿舍的用電電流進行檢測，電流互感器二次側繞組的輸出電流經過整流橋BI整流得直流電流，電容Cl用于對整流后的電流進行濾波，整流后的檢測電流加在可變電阻RP上，用于對電流進行采樣轉換成電壓信號并輸出到控制模塊3的信號輸入端。由于RP是可以調節的，故各個學校可根據自己的實際情況進行調整設置，以得到不同的限流值。圖I中的控制模塊3包括NPN型達林頓管VT，NPN型達林頓管VT的基極接電流檢測模塊的輸出電壓信號，直流繼電器KA的線圈接VT的集電極，直流固態繼電器SSR的控制端與電阻Rl和揚聲器串聯與KA的線圈并聯，繼電器KA的常開觸點與復位按鈕串聯后并接在VT的集電極和發射極之間。控制模塊對負載電流進行判斷，如果負載電流沒超出學校規定的限制值，電流檢測模塊2中的采樣輸出電壓達不到VT的導通觸發電壓，VT截止，接在VT集電極上的直流繼電器KA的線圈和直流固態繼電器SSR的控制側無電流流過，KA和SSR都不動作。因為SSR采用的是動斷式直流固態繼電器，故交流電源通過SSR的負載側與外接端子的一組出線端的火線端子相連，形成一個正常的供電回路，宿舍可正常供電。當學生私自接入大功率電器時，流經電流互感器TA 二次繞組的電流增加，經過電位器RP上的分壓達到限定值，VT導通，KA與SSR得電工作，報警揚聲器得電告警，SSR的負載側切斷，宿舍的供電回路斷開。同時，由于KA的常開觸點動作吸合后與KA線圈形成自鎖回路，KA和SSR會一直導通，即使學生不用電器了，宿舍也還是沒電，而且報警器也持續告警，只有當復位按鈕SB按一下，才會斷開KA的自鎖回路，使KA和SSR不動作，宿舍供電才會恢復正常。圖I中的整流模塊4包括降壓變壓器T，降壓變壓器T的一次繞組側與外接端子的進線端兩個端子連接，二次側繞組與整流橋B2的輸入端連接，整流橋B2的輸出端接電容C2與集成穩壓器7812芯片的輸入端，R2與發光二極管LED串聯后接在集成穩壓器的輸出端，電容C3與R2和LED并聯，二極管VD與7812的輸入輸出端并接。降壓變壓器T首先將交流市電降壓為交流12V，經過整流橋B2將降壓后的交流電變換為直流電壓，電容C2作為濾波電容，用來抵消輸入端引線過長的電感效應，抑制高頻干擾，改善紋波并防止產生自激振蕩。電容C3用于改善暫態響應，使瞬時增減負載電流時不致弓I起輸出電壓有較大的波動，以削弱電路的高頻噪聲。集成穩壓器7812用于對整流后的電壓進行穩壓，得到穩定的直流12V電源電源。二極管VD作為保護二極管，用于防止輸入端短路時，C3通過集成穩壓器芯片內部放電，使穩壓器芯片內部被擊穿。發光二極管LED為電源指示燈，只要市電正常，則整流電路正常工作，LED指示燈會持續亮，該指示燈可讓學生判斷市電是否正常供電，電阻R2作為發光二極管的限流電阻。本實用新型設計了兩組外接端子I (安裝電路如圖2所示)，在實際安裝時可將宿舍原有的配電線路從空氣開關的下端斷開，并接入控制器外接端子的下面一組出線端，控制器的外接端子的上面一組進線端再單獨連接兩根線到空氣開關，這樣控制器相當于串接在宿舍原來的供電線路中，不會改變宿舍原來的配電線路結構，且易于安裝。由于控制器控制的是電源的火線，故在實際安裝時可將端子的零線端直接通過導線相連。控制器的上一 級還有空氣開關對整個宿舍包括控制器進行過流保護，不會改變原有線路的安全性。此外在具體安裝時，可將此控制器放置在一個固定的帶鎖的盒子里，鑰匙掌握在宿舍管理員手里，學生要想恢復供電，必須找到宿舍管理員按下復位按鈕，這樣管理員可掌握學生的違紀情況，從而對學生加強教育和管理。本實用新型未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。
權利要求1.一種學生宿舍自動限電控制器，其特征是它包括兩組外接端子(I)、電流檢測模塊(2)、控制模塊(3)和整流模塊(4)，所述的兩組外接端子(I)的第一組進線端連接宿舍配電箱的空氣開關的出線端，第二組外接端子(I)的出線端連接宿舍負載；電流檢測模塊(2)的輸入端的一端接第一組外接端子(I)的進線端的火線端子，電流檢測模塊(2)的輸入端的另一端接控制模塊(3)中直流固態繼電器SSR的負載側一端，控制模塊(3)中直流固態繼電器SSR的負載側另一端接第二組外接端子(I)的火線端子，控制模塊(3)的直流電源輸入端即繼電器KA的線圈的一端接整流模塊(4)的電源輸出端，控制模塊(3)的信號輸入端接電流檢測模塊(2)的采樣電流輸出端即電位器RP的輸出端；整流模塊(4)的電源輸入端接在第一組外接端子(I)的進線端子上。
2.根據權利要求I所述的學生宿舍自動限電控制器，其特征是所述的控制模塊(3)中連接有報警用小型揚聲器。
3.根據權利要求I所述的學生宿舍自動限電控制器，其特征是所述的控制模塊(3)中的直流固態繼電器SSR為動斷式直流固態繼電器。
4.根據權利要求I所述的學生宿舍自動限電控制器，其特征是所述的繼電器KA的線圈的常開觸點串接有手動復位按鈕SB。
5.根據權利要求I所述的學生宿舍自動限電控制器，其特征是所述的電流檢測模塊(2)包括電流互感器TA，電流互感器TA的一次側繞組串接在電源火線中，二次側繞組與整流橋BI的一組輸入端子相接，整流橋BI的輸出端子與電位器RP相接，電容Cl與電位器RP并聯，電位器RP的輸出端作為電流檢測模塊(2)的信號輸出端接控制模塊(3)的信號輸入端即達林頓管VT的基極。
6.根據權利要求I所述的學生宿舍自動限電控制器，其特征是所述的控制模塊(3)包括NPN型達林頓管VT，NPN型達林頓管VT的基極接電流檢測模塊(2)的信號輸出端，直流繼電器KA的線圈接NPN型達林頓管VT的集電極，直流固態繼電器SSR的控制端與電阻Rl和揚聲器串聯后與直流繼電器KA的線圈并聯，直流繼電器KA的常開觸點與復位按鈕SB串聯后并接在NPN型達林頓管VT的集電極和發射極之間。
7.根據權利要求I所述的學生宿舍自動限電控制器，其特征是所述的整流模塊(4)包括降壓變壓器T，降壓變壓器T的一次繞組側與第一組外接端子(I)的進線端兩個端子連接，二次側繞組與整流橋B2的輸入端連接，整流橋B2的輸出端接電容C2與集成穩壓器7812芯片的輸入端，電阻R2與發光二極管LED串聯后接在集成穩壓器7812芯片的輸出端，電容C3與電阻R2和發光二極管LED并聯，二極管VD與集成穩壓器7812芯片的輸入輸出夂而并接。
專利摘要一種學生宿舍自動限電控制器，其特征是它包括兩組外接端子(1)、電流檢測模塊(2)、控制模塊(3)和整流模塊(4)，電流檢測模塊(2)的輸入端的一端接第一組外接端子(1)的進線端的火線端子，另一端接控制模塊(3)中直流固態繼電器SSR的負載側一端，控制模塊(3)中直流固態繼電器SSR的負載側另一端接第二組外接端子(1)的火線端子，控制模塊(3)的直流電源輸入端接整流模塊(4)的電源輸出端，控制模塊(3)的信號輸入端接電流檢測模塊(2)的輸出端。本實用新型的相關控制技術相對成熟，涉及到的電子元件也較為便宜，安裝簡單方便，通過外接端子串接在原線路中，不改變原有宿舍的配電線路方案，方便改造，完全可以在大學生宿舍中進行推廣。
文檔編號H02H3/04GK202550473SQ20122014178
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月6日 優先權日2012年4月6日
發明者劉彬彬, 劉旭明, 劉穩穩, 劉紀云, 劉露, 徐亞軍, 林美諺, 王鋒鋒 申請人:金陵科技學院