專利名稱：家庭自動電源開關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及低壓電器領域，尤其涉及一種家庭用的家庭自動電源開關。
背景技術：
一般家庭均有電冰箱、彩電、空調、電燈等電器。所述的電器中，彩電、空調等具有遙控性能，它們被遙控關機以后，主機電源雖然關斷了，但其中的遙控用的電源(以下簡稱遙控電源)仍在通電，每臺彩電或空調仍有6W左右的遙控電源的耗電(以下簡稱“待機耗電”)。隨著時代的進步，許多家庭設有互聯網“路由器”、并且多數家庭的路由器均是晝夜長開從不關機。當電腦關機時，此長開不關機的路由器也在無惠的耗電，此種無惠的耗電也可規入“待機耗電”的范疇。中國專利“ZL200520117312.7遙控電器電源斷開控制器”公開了一種解決“待機耗電”的方法。但該專利所公開的方法存在以下缺點1、“遙控電器”開機時，須按按鈕AN (請見ZL200520117312. 7的說明書附圖的圖 2、圖3) “遙控電器”和所述的“遙控電器電源斷開控制器”才能正常工作，顯得十分麻煩也難以被用戶所接受。2、“遙控電器”中，創維彩電42E70RG的額定功率為120W、32E60HR為60W ；海信彩電LED3I01Z的額定功率為50W ；1匹空調的額定功率為735W、1. 5匹空調的額定功率為 1102. 5ff0結合ZL200520117312. 7的說明書附圖的圖2、圖3 二極管D3、電阻R2、三極管BG 相串聯，若二極管、三極管均用常用的硅管(Si管)，即使不計電阻R2上的壓降，欲使三極管 BG飽和導通，取樣電阻Rl上的交流壓降至少需1.4/ V 2V(為敘述簡便取1.4V)。(1)若單獨插入額定功率為50W的海信彩電LED3I01Z，AC220V回路電流為 0. 227A (未計取樣電阻Rl對AC220V回路電流的影響)，為使三極管BG飽和導通，取樣電阻 Rl的阻值至少為6. 2 Ω即Rl = 6. 2 Ω(2)選定取樣電阻Rl的阻值后，若單獨插入額定功率為1102. 5W的1. 5匹空調， 此時，取樣電阻Rl上的壓降為27. 23V、功率為119. 59ff(計算數據時，已計取樣電阻Rl對 AC220V回路電流的影響)，在此情況下，取樣電阻R1、三極管BG肯定損毀！反之，若以單獨插入額定功率為1102. 5W的1. 5匹空調為基準，決定取樣電阻Rl 的阻值后，再單獨插入額定功率為50W的海信彩電LED3I01Z，則三極管BG截止，50W的海信彩電LED3I01Z無法通電工作。3、由于“遙控電器”與取樣電阻Rl串聯在AC220V回路中，取樣電阻Rl上總存在壓降，所以，“遙控電器”總是在低于額定電壓AC220V的欠壓狀態下運行。以上所述說明，ZL200520117312. 7存在重大的缺陷。家中短期無人時，例如上班后家中無人，短期外出旅游家中無人，最安全的方式是將家中的AC220V電源切斷。但切斷電源后，電冰箱便停止工作，其中儲存的食物將霉變，這是一個需要本實用新型解決的一個矛盾。按我國的供電方式，市政電網對家庭AC220V供電均未裝限電器，一旦家庭用電超荷，極易引起電線起火。此外，因為我國家庭中的AC220V供電系統均無避雷裝置，因此，雷擊損壞家庭中的電腦、彩電等電器的消息，媒體時有報導。2009年8月，浙江省奉化市某鎮就發生過一個響雷損壞二十多臺電腦的事件。對于家庭AC220V用電，最理想的方式是無論家中是否有人，在家庭用電未超荷時，當任一電器(電冰箱、電燈、彩電、空調的主機等)的開關合上時(即開機時)，家庭 AC220V電源接通供電(以下簡稱開機供電)；當電器均關斷停機時(但遙控電源未關斷)， 家庭AC220V電源便關斷(以下簡稱停機斷電)；在家庭用電超荷或遭雷擊(雷擊可理解為嚴重超荷)時，家庭AC220V電源便自動關斷(以下簡稱超荷斷電)。發明內容本實用新型的目的就是針對現有技術的不足，設計一種自動實現“開機供電”、“停機斷電”、“超荷斷電”的家庭自動電源開關。本實用新型主要用于家庭，也可用于學生宿舍、辦公室、寫字樓、工地或車間。在闡述實現上述目的本實用新型的技術方案之前，首先闡述以下情況1、對于目前大量使用的機械溫控電冰箱來說，其壓縮機的電源開關實際上就是溫度開關，當電冰箱內的溫度高于設定溫度時，溫度開關接通，壓縮機通電工作、開始制冷；當電冰箱內的溫度低于設定溫度時，溫度開關斷開，壓縮機斷電、停止制冷。2、家用電器啟動時啟動電流都大于額定電流，即啟動時阻抗相對較低(以下簡稱 “啟動低阻”)，具體為(a)電冰箱、空調、洗衣機一類的電動機性質的家用電器，啟動電流為額定電流的 4 7倍；(b)白熾燈的啟動電流為額定電流的十倍以上；(c)CRT彩電的啟動電流為額定電流的十倍以上；(d)節能燈、熒光燈、鹵鎢燈的啟動電流為額定電流的2 2. 5倍。本實用新型實現所述目的之技術方案為一、綜合利用(1)、電器啟動時呈現的“啟動低阻”現象；(2)當所有的電器均被關機、負載單元僅剩一路或多路遙控電源連接時(本實用新型稱此狀態為停機狀態，簡稱“停機”)，負載單元呈現的阻抗相對較大(以下簡稱“停機高阻”)的情況；(3)、壓敏電阻或雙極型瞬態電壓抑制二極管的特性。二、設計一種家庭自動電源開關。所述的家庭自動電源開關由開關電路、負載單元、傳感電路、第一鑒別電路、第一執行電路、第二鑒別電路、第二執行電路及直流電源組成，特征在于雙極型瞬態電壓抑制二極管TVSl并接在AC220V輸入端、所述的開關電路、 負載單元、傳感電路依次串接在AC220V輸電回路中；開關電路兩端的電壓Uk與所述的負載單元兩端的電壓A之和為AC220V ；所述的傳感電路中的傳感線圈L套在AC220V的輸電線 4上；所述傳感電路的輸出接第一鑒別電路與第二鑒別電路，第一鑒別電路的輸出接第一執行電路，第一執行電路則控制開關電路中第一繼電器的動合觸點DH的閉合或斷開；第二鑒別電路的輸出接第二執行電路，第二執行電路則控制開關電路中第二繼電器的動斷觸點 DDl和AC220V的輸電線上的第二繼電器的動斷觸點DD2的閉合或斷開；直流電源的輸入端與AC220V連接，其輸出的直流電壓Uc分別供給第一鑒別電路、第二鑒別電路、第一執行電路及第二執行電路；所述的傳感電路、第一鑒別電路、第二鑒別電路、第一執行電路、第二執行電路及直流電源均接電路地。優選地，所述的開關電路由壓敏電阻(Voltage Dependent Resistor)、手動開關、 第一繼電器的動合觸點DH、第二繼電器的動斷觸點DDl組成。所述的手動開關為應急開關(當本實用新型失靈時，其手動閉合。這樣，可不影響家庭供電)，在以下的闡述中，其始終處于斷開的狀態，可視其“不存在”。當某一電器開機時，所述的開關電路兩端的電壓Uk大于該開關電路中壓敏電阻的擊穿電壓(即壓敏電壓或閾值電壓)，壓敏電阻呈低阻而導通；當電器均關機時，所述的電壓Uk小于壓敏電阻的擊穿電壓，壓敏電阻截止而呈高阻。本實用新型的控制過程為1、開機供電控制當負載單元中某一電器開機時(此時，負載單元的負載為所述的開機的電器及與其并聯的其他電器的“遙控電源”)，負載單元呈現“啟動低阻”，開關電路兩端的電壓Uk大于壓敏電阻的擊穿電壓，壓敏電阻導通，交流電流k便通過其流通，傳感電路獲得相應的感應信號電壓Us，使其輸出的電壓U3大于第一鑒別電路的基準電壓U2，第一鑒別電路輸出高電平，第一執行電路則驅動開關電路中的第一繼電器的動合觸點DH閉合， 本實用新型進入“開機供電”的狀態、家庭AC220V電源被接通。此時，由于第一繼電器動合觸點DH的閉合，開關電路兩端的電壓Uk = 0，使壓敏電阻截止而進入“休息”的狀態。所述的壓敏電阻在此“開機供電”的控制過程中，起到了“觸發”第一繼電器動合觸點DH閉合的作用。短暫的“觸發”過程結束后，交流電流I則改由閉合的第一繼電器動合觸點DH流通， 并且，開關電路兩端的電壓uk = 0，功耗也為零，負載單元中已啟動的電器不欠壓地按額定電壓AC220V運行。2、停機斷電控制當所有的電器均被關機(遙控關機或手動關機)、負載單元僅剩一路或多路遙控電源連接時，負載單元呈現“停機高阻”，交流電流I減小，導致傳感電路輸出的電壓U3小于第一鑒別電路的基準電壓U2，第一鑒別電路輸出低電平，第一執行電路復位、導致開關電路中的第一繼電器的動合觸點DH復位斷開。此時，由于負載單元呈現“停機高阻”，因此，開關電路兩端的電壓Uk小于壓敏電阻的擊穿電壓，壓敏電阻截止。因為第一繼電器的動合觸點DH已復位斷開、壓敏電阻也截止，所以，交流電流k — 0，本實用新型便進入“停機斷電”的狀態，家庭AC220V電源被切斷。在上述開機供電控制與停機斷電控制的過程中，開關電路兩端的電壓Uk有以下特征在電器開機、負載單元呈現“啟動低阻”時，Uk的值大于壓敏電阻的擊穿電壓；當第一繼電器動合觸點DH閉合時，uk = 0 ；當所有的電器均被關機，負載單元呈現“停機高阻”時，Uk 的值小于壓敏電阻的擊穿電壓。與Uk的值相對應，開關電路中的壓敏電阻在上述開機供電控制與停機斷電控制的過程中，則有以下特征在電器開機、負載單元呈現“啟動低阻”時， 所述的壓敏電阻導通；當第一繼電器動合觸點DH閉合時，所述的壓敏電阻截止；當所有的電器均被關機，負載單元呈現“停機高阻”時，所述的壓敏電阻也截止。[0040]所述的開關電路中的壓敏電阻也可以用雙極型瞬態電壓抑制二極管(Transient Voltage Suppressor Diode)替代；所述的開關電路中的第一繼電器動合觸點DH也可以用雙向晶閘管(Triode AC Switch, TRIAC)替代。3、超荷斷電控制我們可以通過調定第二鑒別電路的基準電壓U6的值而設定家庭用電總負荷(即限定家庭用電總功率，簡稱“限電”)，例如5KW。當家庭用電未超荷時，傳感電路輸出的電壓U3小于第二鑒別電路的基準電壓U6,第二鑒別電路輸出低電平，第二執行電路則控制開關電路中第二繼電器的動斷觸點DDl和AC220V的輸電線上第二繼電器動斷觸點DD2閉合。簡言之當家庭用電未超荷時，開關電路中第二繼電器的動斷觸點DDl閉合、AC220V的輸電線上的第二繼電器的動斷觸點DD2也閉合。在此情況下，本實用新型就可實行前述的“開機供電控制”和“停機斷電控制”。當家庭用電超荷時，傳感電路輸出的電壓U3大于第二鑒別電路的基準電壓U6,第二鑒別電路輸出高電平，第二執行電路則控制開關電路中第二繼電器的動斷觸點DDl和 AC220V的輸電線上的第二繼電器的動斷觸點DD2斷開，家庭AC220V電源便被切斷，電線或電器因超荷而起火的危險便隨之解除。4、抗雷擊控制當輸電線遭雷擊時，AC220V輸入端口的電壓驟升，高于并聯在 AC220V輸入端口的雙極型瞬態電壓抑制二極管TVSl的擊穿電壓，該雙極型瞬態電壓抑制二極管TVSl便導通，起到了保護后級電路與電器不受雷擊損害的作用；同時，輸電線遭雷擊時，本實用新型的輸入電流k上升，等同于家庭用電嚴重超荷，此時，開關電路中第二繼電器的動斷觸點DDl和AC220V的輸電線上的第二繼電器的動斷觸點DD2均斷開，即家庭的 AC220V供電系統與外輸電線路(即市政電網)斷開，起到了保護電器不受雷擊的抗雷作用。所述的并聯在AC220V輸入端口的雙極型瞬態電壓抑制二極管TVSl也可以用壓敏電阻替代。簡言之，本實用新型為家庭自動電源開關，家庭用電未超荷時，則當家中任一電器開機時，其便閉合自動送電(即開機供電)，當家中所有的電器均關斷停機、僅剩遙控電源和路由器用電時，其便斷開自動斷電(即停機斷電)；家庭用電超荷或遭雷擊時，其便自動斷開外輸電線路。本實用新型的有益效果是顯而易見的1、當本實用新型處于“停機斷電”的狀態時，家庭AC220V總電源被切斷，空調、彩電等電器的遙控電源、路由器的電源也隨之被切斷，起到了減少無惠的“待機耗電”的“低碳”節電作用。就一座城市而言，上述“低碳”節電的數量是驚人的。現代家庭，至少有二臺彩電 (客廳、主臥各一臺)、三臺空調(客廳、臥室、書房各一臺)、一個路由器，大約有35W的“待機耗電”。若按電腦、彩電、空調日均工作八小時、停機十六小時計算，則每戶家庭每日無惠的“待機耗電”為0. 56Kffh,每年為204. 4KWh。北京市2010年有668. 1萬戶(參考文獻1 北京市家庭戶數量及規模變化特點，北京市第六次人口普查辦公室，2011-05-30)，應用本實用新型后，僅北京市每年可減少“待機耗電” :204. 4X668. 1 = 136559. 64萬KWh，相當于黃河“龍頭”電站-龍羊峽水電站近一個月的發電量。2、本實用新型處于“停機斷電”的狀態時，家庭AC220V總電源被切斷，起到了增強家庭安全用電的效果。
7[0050]3、可防止超荷用電而引起的火災事故。4、可防止雷擊損壞電器。
圖1為本實用新型的原理方框圖，圖2為本實用新型優選的實施例的電路原理圖，圖3為本實用新型的安裝盒示意圖。
具體實施方式
下面，結合附圖，對本實用新型作進一步的說明。結合圖1、圖2 —種家庭自動電源開關，其由開關電路101、負載單元102、傳感電路103、第一鑒別電路104、第一執行電路105、第二鑒別電路106、第二執行電路108及直流電源109組成，特征在于雙極型瞬態電壓抑制二極管TVSl并接在AC220V輸入端；所述的開關電路101、負載單元102、傳感電路103依次串接在AC220V輸電回路中；開關電路101 兩端的電壓Uk與所述的負載單元102兩端的電壓&之和為AC220V ；所述的傳感電路103中的傳感線圈L套在AC220V的輸電線4上；所述傳感電路103的輸出接第一鑒別電路104與第二鑒別電路106，第一鑒別電路104的輸出接第一執行電路105，第一執行電路105則控制開關電路101中第一繼電器J1的動合觸點DH的閉合或斷開；第二鑒別電路106的輸出接第二執行電路108，第二執行電路108則控制開關電路101中的第二繼電器J2的動斷觸點 DDl和AC220V的輸電線2上的第二繼電器J2的動斷觸點DD2的閉合或斷開；直流電源109 的輸入端與AC220V連接，其輸出的直流電壓Uc分別供給第一鑒別電路104、第二鑒別電路 106、第一執行電路105及第二執行電路108 ；所述的傳感電路103、第一鑒別電路104、第二鑒別電路106、第一執行電路105、第二執行電路108及直流電源109均接電路地。圖2中，第一繼電器J1的動合觸點DH、第二繼電器J2的動斷觸點DDI、手動開關 K。、壓敏電阻VDRl組成了開關電路101。它們的連接關系為壓敏電阻VDRl與第一繼電器 J1的動合觸點DH并聯后，下端(為敘述方便，本文稱圖2的頁眉方向的端點為上端、頁腳方向的端點為下端、左側方向的端點為左端、右側方向的端點為右端)與手動開關Ktl的下端及負載單元102的3端連接，上端與第二繼電器J2的動斷觸點DDl的左端連接；手動開關 K0的上端與第二繼電器J2的動斷觸點DDl的右端連接后再與AC220V輸入端口的1端連接。 本開關電路101中，壓敏電阻VDRl(型號MYG-07D)是關鍵器件，其參數擊穿電壓需精心挑選和試驗，應確保實現(1)、在家庭用電未超荷的條件下，當某一電器啟動、負載單元102呈現“啟動低阻”時，所述的壓敏電阻VDRl應導通；O)、當負載單元102僅為一路或多路遙控電源連接、呈現“停機高阻”時，所述的壓敏電阻VDRl應截止。根據壓敏電阻的特性，本領域的技術人員應不難實現上述要求。所述的壓敏電阻VDRl可用雙極型瞬態電壓抑制二極管替代。根據雙極型瞬態電壓抑制二極管的特性，本領域的技術人員也應不難實現上述要求。[0063]本開關電路101中，手動開關Ktl為應急開關，平常其總處于斷開的狀態，只有本實用新型失效時，其才應急手動閉合。圖2中，r2表示機械溫控型電冰箱的壓縮機，K2代表電冰箱的溫控開關；r3為電燈、K3為電燈的電源開關；虛線方框N表示彩電，其中&為彩電的主電路、1 為彩電的遙控電源、Kn2為rn的遙控開關、Kn1為彩電的手動電源開關；虛線方框A表示空調，ra為空調主機、Ra為空調的遙控電源、Ka為ra的遙控開關；“……”表示更多的電器(例如電磁爐、電飯煲等)。電冰箱、電燈、彩電、空調等電器組成了負載單元102，但負載單元102并非限定為上述家用電器，而是包括所有可能的家用電器，這是人所共知的常識，這里不再贅述，但需要說明的是圖1、圖2中的3端表示負載單元102與開關電路101的連接端、4端表示負載單元102與AC220V輸入端2端的連接端(通過輸電線4、第二繼電器J2的動斷觸點DD2、 輸電線2，所述的4端與所述的2端建立了聯系)。圖2中，感應線圈L(型號KTCT009)、雙極型瞬態電壓抑制二極管TVS2、第七 第十二極管D7 Dltl、第五電容C5、第六電容C6、第十三電阻隊3、第十四電阻R14共同組成了傳感電路103。其中，雙極型瞬態電壓抑制二極管TVS2起限幅保護作用，防止感應線圈L獲得的感應信號電壓Us過高而損壞后級電路；第七 第十二極管D7 Dltl組成整流橋；第五電容C5、第六電容C6為濾波電容；第十三電阻隊3、第十四電阻R14為分壓電阻，它們的阻值應精心選擇與調試，保證本實施例(1)、當負載單元102呈現“啟動低阻”、開關電路101中壓敏電阻VDRl導通時，本傳感電路103輸出的電壓U3應大于第一鑒別電路104的基準電壓U2但應小于第二鑒別電路106的基準電壓U6,即應=U6 > U3 > U2O)、當負載單元102呈現“停機高阻”、開關電路101中壓敏電阻VDRl截止時，本傳感電路103輸出的電壓U3應既小于第一鑒別電路104的基準電壓U2也應小于第二鑒別電路106的基準電壓U6即應U3 < U2 < U6(3)、當家庭用電超荷或AC220V輸電線路遭雷擊時，所述的U3應大于所述的U6,即
u3>u6本傳感電路103中各元器件的連接關系為傳感線圈L套在AC220V輸電線4上， 其與雙極型瞬態電壓抑制二極管TVS2并聯后，左端與第七二極管D7的負極、第九二極管D9 的正極連接；右端與第八二極管D8的負極、第十二極管Dltl的正極連接；第九二極管D9的負極、第十二極管Dltl的負極、第六電容C6的正極、第五電容C5的右端、第十四電阻R14的右端均互相連接；第七二極管D7的正極、第八二極管D8的正極、第六電容C6的負極、第五電容C5 的左端、第十三電阻R13的左端、本傳感電路103輸出的電壓U3的負端均接電路地；第十四電阻R14的左端、第十三電阻R13的右端、本傳感電路103輸出的電壓U3的正端均互相連接。圖2中，第十電阻隊。、第i^一電阻1^、第十二電阻隊2、集成運放IC2_1(1/2LM393) 組成了第一鑒別電路104，它們的連接關系是第十二電阻R12的右端接直流電壓Uc的正端、 左端與第十一電阻R11右端連接；集成運放IC2-1的反相輸入端2腳與第十一電阻R11的左端及第十電阻Rltl的右端連接；第十電阻Rltl的左端、集成運放IC2-1的4腳均接電路地；集成運放IC2-1的正相輸入端3腳與傳感電路103輸出的電壓U3的正端相連接。本第一鑒別電路104實際上是電壓比較器，調整第十電阻Rltl、第十一電阻Rn、第十二電阻R12可獲得集成運放IC2-1的2腳上適合的基準電壓U2,調整的原則是當負載單元102呈現“啟動低阻”、開關電路101中壓敏電阻VDRl導通時，所述的U3大于所述的U2 ； 當負載單元102呈現“停機高阻”、開關電路101中壓敏電阻VDRl截止時，所述的U3應小于所述的U2。圖2中，第四電阻R4、第五電阻&、三極管V1 (型號C9014)、第五二極管D5、第一繼電器J1組成了第一執行電路105。它們的連接關系是第五電阻&的右端、第一繼電器J1 的右端、第五二極管D5的負極均與直流電壓Uc的正端連接；第四電阻R4的左端、三極管V1 的發射極均接電路地；三極管V1的基極、第五電阻&的左端、第四電阻R4的右端均與集成運放IC2-1的輸出端1腳連接；三極管V1的集電極、第五二極管D5的正極、第一繼電器J1 的左端均互相連接。圖2中，第十電阻隊。、第i^一電阻1^、第十二電阻隊2、集成運放IC2_2(1/2LM393) 組成了第二鑒別電路106，它們的連接關系是第十二電阻R12的右端、集成運放IC2-2的8 腳均接直流電壓Uc的正端、第十二電阻R12的左端與第十一電阻R11右端及集成運放IC2-2 的反相輸入端6腳連接；集成運放IC2-2的正相輸入端5腳與傳感電路103輸出的電壓U3 的正端連接。本第二鑒別電路105實際上也是電壓比較器，調整第十電阻Rltl、第i^一電阻Rn、 第十二電阻R12可獲得集成運放IC2-2的反相輸入端6腳上適合的基準電壓U6,調整的原則是(1)根據家庭的限電功率(例如5KW)調定U6的值，在所述的傳感電路103中的感應線圈L的耦合比、第十三電阻隊3、第十四電阻R14的分壓比已決定的情況下，U6的值越大， 限電功率越大，反之，限電功率越小。結合圖2 由于集成運放IC2-1的反相輸入端2腳、集成運放IC2-2的反相輸入端 6腳的輸入阻抗極大，遠大于第十電阻1 1(1、第十一電阻1^、第十二電阻R12的阻值，所以，第十電阻ho、第十一電阻1^、第十二電阻R12對直流電壓U。為串聯分壓的關系，故集成運放 IC2-1的反相輸入端2腳上的電壓U2 (即IC2-1的基準電壓U2)總是小于集成運放IC2-2的反相輸入端6腳上的電壓U6 (即IC2-2的基準電壓U6)，即U6恒大于U2O)、當負載單元102呈現“啟動低阻”、開關電路101中壓敏電阻VDRl導通時，所述的U3應大于所述的U2但應小于所述的u6、g卩；U6 > U3 > U2(3)、當負載單元102呈現“停機高阻”、開關電路101中壓敏電阻VDRl截止時，所
述的U3應小于所述的U2和所述的U6,即=U6 > U2 > U30)、當家庭用電超荷(即超限電功率)或AC220V輸電線路遭雷擊時，所述的仏應大于所述的U6,即=U3 > U6圖2中，第六 第九電阻& &、集成雙D觸發器ICl (型號⑶4013)、按鈕AN、第四電容C4、第二三極管V2、第二繼電器J2、第六二極管D6、發光二極管LED組成了第二執行電路108，它們的連接關系是第九電阻&的右端、集成雙D觸發器ICl的14腳、第四電容C4 的正極、按鈕AN的右端、發光二極管LED的正極、第六二極管D6的負極、第二繼電器J2的右端均與直流電壓Uc的正端連接；第八電阻&的左端、第六電阻&的左端、第二三極管V2的發射極、集成雙D觸發器ICl的3腳、5腳、7腳均接電路地；第八電阻&的右端、第九電阻 R9的左端、集成雙D觸發器ICl的6腳均與集成運放IC2-2的輸出端7腳連接；第七電阻R7 的下端接集成雙D觸發器ICl的1腳，上端與第六電阻&的右端、第二三極管V2的基極連
1接；第二三極管V2的集電極、第六二極管D6的正極、第二繼電器J2的左端、發光二極管LED 的負極均互相連接；第四電容C4的負極、按鈕AN的左端均與集成雙D觸發器ICl的4腳連接。圖2中，第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一電容C1、第二電容C2、第三電容 C3、第一至第四二極管D1 D4、穩壓二極管DW、壓敏電阻VDR2共同組成了直流電源109，其中，第一電阻R1、第二電阻&、第一電容C1為降壓器件；第一至第四二極管D1-Ddi成整流橋；第二電容C2、第三電容C3為濾波電容；穩壓二極管DW為穩壓器件；壓敏電阻VDR2的作用是防止AC220V上的浪涌脈沖(例如雷電浪涌脈沖、開、關機浪涌脈沖)損傷后級相關元器件。它們共同作用，為第一鑒別電路104、第一執行電路105、第二鑒別電路106、第二執行電路108提供穩定的直流電壓Uco本實施例的控制過程為1、開機供電控制當負載單元102中某一電器開機時(此時，負載單元102的負載為所述的開機的電器及與其并聯的其他電器的“遙控電源”)，負載單元102呈現“啟動低阻”，開關電路101兩端的電壓Uk大于壓敏電阻VDRl的擊穿電壓，壓敏電阻VDRl導通，交流電流k便通過其流通，感應線圈L獲得相應的感應信號電壓us，使傳感電路103輸出的電壓U3大于集成運放IC2-1的反相輸入端2腳上的基準電壓U2,集成運放IC2-1的輸出端1 腳輸出高電平，第一三極管V1導通、驅動開關電路101中的第一繼電器J1的動合觸點DH閉合，本實施例便進入“開機供電”的狀態、家庭AC220V電源被接通。此時，由于第一繼電器 J1的動合觸點DH閉合，使開關電路101兩端的電壓uk = 0，壓敏電阻VDRl截止而進入“休息”的狀態。所述的壓敏電阻VDRl在此“開機供電”的控制過程中，起到了 “觸發”第一繼電器J1的動合觸點DH閉合的作用。短暫的“觸發”過程結束后，交流電流k便通過閉合的第一繼電器J1動合DH觸點流通。2、停機斷電控制當所有的電器均被關機(遙控關機或手動關機)、負載單元102 僅剩一路或多路遙控電源連接時，負載單元102呈現“停機高阻”，交流電流k相對較小， 感應線圈L獲得的信號電壓Us也相對較小，導致傳感電路103輸出的電壓U3小于集成運放IC2-1的反相輸入端2腳上的基準電壓U2，集成運放IC2-1的輸出端1腳輸出低電平， 第一三極管V1截止、導致開關電路101中第一繼電器J1的動合觸點DH復位斷開；此時，由于負載單元102呈現“停機高阻”，因此，開關電路101兩端的電壓Uk小于壓敏電阻VDRl的擊穿電壓，壓敏電阻VDRl仍截止；因為第一繼電器J1的動合觸點DH已復位斷開、壓敏電阻 VDRl也截止，所以，交流電流k — 0，本實施例便進入“停機斷電”的狀態，家庭AC220V電源被切斷。3、家中短期無人，例如上班后家中無人，短期外出旅游家中無人時，本實用新型與機械溫控型電冰箱的溫控器相配合，可按以下的程序保證這類冰箱的正常運行電冰箱溫控開關閉合、負載單元呈現“啟動低阻”，本實用新型“開機供電”，電冰箱的壓縮機通電制冷；電冰箱溫控開關斷開、負載單元呈現“待機高阻”，本實用新型“停機斷電”，壓縮機斷電停止制冷。因此，家庭安裝本實用新型后，不會影響這類冰箱的正常使用。對于采用單板機控制的電冰箱，由于其壓縮機的通電與斷電受單板機控制，因此， 其供電應從“家庭分線盒”中直接接AC220V(即直接接圖2的1端與2端)。作這樣的處理后，本實用新型控制家庭的其他電器的供電，但不控制所述的單板機控制的電冰箱的供電。[0087]4、超荷斷電控制前已述，通過調整第十電阻Rltl、第i^一電阻Rn、第十二電阻R12 可以調定所述的第二鑒別電路106的基準電壓U6的值，S卩調定本實用新型的限電功率的值。當家庭用電未超荷時，傳感電路103輸出的電壓U3小于第二鑒別電路106中集成運放IC2-2的反相輸入端6腳的基準電壓U6，集成運放IC2-2的輸出端7腳輸出低電平，集成雙D觸發器ICl的輸出端1腳也輸出低電平，第二三極管V2截止，第二繼電器J2的動斷觸點DDl (在開關電路101中)和DD2(在AC220V的輸電線2上)均閉合。在此情況下，本實用新型就可實行前述的“開機供電控制”和“停機斷電控制”。當家庭用電超荷時，傳感電路103輸出的電壓U3大于第二鑒別電路106中集成運放IC2-2的反相輸入端6腳的基準電壓U6,集成運放IC2-2的輸出端7腳輸出高電平，集成雙D觸發器ICl的輸出端1腳也輸出高電平，第二三極管V2導通，第二繼電器J2的動斷觸點DDl (在開關電路101中)和DD2(在AC220V的輸電線2上)均斷開，家庭AC220V電源便被切斷，電線或電器因超荷而起火的危險便隨之解除，同時，發光二極管LED點亮，告知家庭用電超荷。集成雙D觸發器ICl具有“記憶”功能，一旦家庭用電超荷，其一直記憶并保持此“超荷”的狀態，即使家庭用電超荷的原因已解除，其仍保持此“超荷”的狀態。家庭用電超荷的原因解除后，若要解除此狀態、恢復家庭供電，則只須輕按一次復位按鈕AN，家庭供電便恢復。5、抗雷擊控制當輸電線遭雷擊時，其后果等同于家庭用電“嚴重超荷”，所以，本實施例抗雷擊的過程與超荷斷電控制的過程基本相同，這里不再贅述。所不同的有 (1)、當輸電線遭雷擊時，AC220V輸入端口的電壓驟升，高于并聯在AC220V輸入端口的雙極型瞬態電壓抑制二極管TVSl的擊穿電壓，該雙極型瞬態電壓抑制二極管TVSl便迅速(IpS時間內)導通，起到了保護本實用新型與家庭電器不受雷擊損害的作用；O)、當輸電線遭雷擊時，傳感電路103中的感應電壓Us上升，當Us的值超過與其并聯的雙極型瞬態電壓抑制二極管TVS2的擊穿電壓時，雙極型瞬態電壓抑制二極管TVS2 便導通，起到了保護后級電路不受雷擊損害的作用；(3)、當輸電線遭雷擊時，直流電源109中的壓敏電阻VDR2也起到了上述雙極型瞬態電壓抑制二極管TVS2同樣的作用，即保護后級電路不受雷擊的損害。簡言之當輸電線遭雷擊時，本實施例便斷開家庭的外部AC220V輸入電線，這樣， 可以保護電腦等電器不受雷擊損害。圖3為本實用新型的安裝盒示意圖，圖中，AN表示第二執行電路中108的復位按鈕AN;LED表示第二執行電路108中的發光二極管LED ； 1、2表示外部AC220V電源的輸入端口，市政電網通過端口 1上的輸電線1和端口 2上的輸電線2接入本實用新型中；3、4為本實用新型與家庭內部AC220V電網的聯系端口，市政AC220V電源通過本實用新型和端口 3上的輸電線3、端口 4上的輸電線4接入家庭AC220V電網中；安裝盒100中裝有圖2中除手動開關Ktl以外的全部器件。結合圖2，手動開關Ktl可以安裝在安裝盒100之外，其一端接端口 1，另一端接端口 3。作這樣安排的目的為可減小安裝盒100的體積、并可使手動開關Ktl的安裝更具靈活性，可將其安裝到家庭中最合適的位置。本實施例的耗電分析這是一個看似不重要，實際很重要的問題。任何此類發明，只有自身耗電低，才有實用意義，否則，將是毫無實用意義的“紙上談兵”(ZL200520117312. 7等迴避了自身功耗大的問題)。1、開關電路101 (1)、電器開機瞬間，本開關電路101兩端的電壓Uk為壓敏電阻 VDRl的閾值電壓，所述的電壓Uk維持時間極短，最多為mS級，故由此產生的功耗可忽略不計；(2)開機供電后，第一繼電器的動合觸點DH閉合，本開關電路101兩端的電壓uk = 0， 產生的功耗為零。故本開關電路101的功耗可忽略不計。2、傳感電路103:信號電壓Us、信號電流Is均由傳感線圈L產生，信號電壓Us為 mv級、信號電流Is為mA級(對于控制信號而言已是“強”信號了！ IC2-l、IC2-2所采用的 LM393，只須μ A級的信號電流)，故功耗也可忽略不計。3、第一鑒別電路104、第二鑒別電路106 :IC2-1、IC2-2采用的集成運放LM393 為高輸入阻抗的CMOS器件，最大功耗為570mW;外圍器件均為高阻值的電阻，總電流小于 0. ImA,因此第一鑒別電路104、第一鑒別電路106最大功耗< 0. 6W。4、第一執行電路105:(1)“開機供電”時，第一繼電器通電工作，約有0.5W的功耗； (2) “停機斷電”時，本第一執行電路105處于“休息待命”狀態，基本不耗電。故本第一執行電路105平均的功耗<< 0. 5W5、第二執行電路108 平常其總處于“休息待命”狀態，基本不耗電；只有家庭用電超荷或輸電線路受雷擊時，第二繼電器才通電工作，故其之耗電也可忽略不計。6、直流電源109 沒有用電源變壓器，不存在電源變壓器固有的銅損、鐵損等損耗，故其自身耗電極小，僅存在AC-DC轉換損耗約0. 4W綜上所述可知，本實施例的平均耗電< 1.5W。本實施例的優點1、線路簡單，造價低廉，便于批量生產，易于推廣應用；2、僅有彡1. 5W的功耗，遠低于彩電、空調6W的待機耗電，更低于普通家庭35W的待機耗電。
1權利要求1.一種家庭自動電源開關，由開關電路(101)、負載單元(102)、傳感電路(103)、第一鑒別電路(104)、第一執行電路(105)、第二鑒別電路(106)、第二執行電路(108)及直流電源(109)組成，其特征在于所述的開關電路(101)、負載單元(102)、傳感電路(103)依次串接在AC220V輸電回路中；所述傳感電路(103)的輸出接第一鑒別電路(104)與第二鑒別電路(106)；第一鑒別電路(104)的輸出接第一執行電路(105)；第二鑒別電路(106)的輸出接第二執行電路(108)；直流電源(109)的輸入端與AC220V連接，其輸出的直流電壓 (Uc)分別供給第一鑒別電路(104)、第二鑒別電路(106)、第一執行電路(10 及第二執行電路(108)。
2.如權利要求1所述的家庭自動電源開關，其特征在于第一繼電器(J1)的動合觸點 (DH)、第二繼電器(J2)的動斷觸點(DDI)、手動開關(Ktl)、壓敏電阻(VDRl)組成了開關電路 (101)；它們的連接關系為壓敏電阻(VDRl)與第一繼電器(J1)的動合觸點(DH)并聯后， 壓敏電阻(VDRl)的下端與手動開關(Ktl)的下端及負載單元(102)的3端連接，壓敏電阻 (VDRl)的上端與第二繼電器(J2)的動斷觸點(DDI)的左端連接；手動開關(Ktl)的上端與第二繼電器(J2)的動斷觸點(DDI)的右端連接后再與AC220V輸入端口的1端連接。
3.如權利要求1所述的家庭自動電源開關，其特征在于感應線圈(L)、雙極型瞬態電壓抑制二極管(TVS2)、第七 第十二極管(D7 Dltl)、第五電容(C5)、第六電容(C6)、第十三電阻(R13)、第十四電阻(R14)共同組成了傳感電路(103)；該傳感電路(103)中各元器件的連接關系為感應線圈(L)套在AC220V輸電線(4)上，其與雙極型瞬態電壓抑制二極管 (TVS2)并聯后，左端與第七二極管(D7)的負極、第九二極管(D9)的正極連接，右端與第八二極管O8)的負極、第十二極管(Dltl)的正極連接；第九二極管(D9)的負極、第十二極管(Dltl) 的負極、第六電容(C6)的正極、第五電容(C5)的右端、第十四電阻(R14)的右端均互相連接；第七二極管(D7)的正極、第八二極管(D8)的正極、第六電容(C6)的負極、第五電容(C5) 的左端、第十三電阻(R13)的左端、該傳感電路(103)輸出的電壓(U3)的負端均接電路地； 第十四電阻(R14)的左端、第十三電阻(R13)的右端、本傳感電路(103)輸出的電壓(U3)的正端均互相連接。
4.如權利要求1所述的家庭自動電源開關，其特征在于第十電阻(R1C1)、第十一電阻 (Rn)、第十二電阻(R12)、第一集成運放(IC2-1)組成了第一鑒別電路(104)，它們的連接關系是第十二電阻(R12)的右端接直流電壓( )的正端、左端與第十一電阻(R11)右端連接； 第一集成運放(IC2-1)的反相輸入端(2)腳與第十一電阻(R11)的左端及第十電阻(Rltl)的右端連接；第十電阻(Rltl)的左端、第一集成運放(IC2-1)的4腳均接電路地；第一集成運放(IC2-1)的正相輸入端3腳與傳感電路(103)輸出的電壓(U3)的正端相連接。
5.如權利要求1所述的家庭自動電源開關，其特征在于第十電阻(R1C1)、第十一電阻 (Rn)、第十二電阻(R12)、第二集成運放(IC2-2)組成了第二鑒別電路(106)，它們的連接關系是第十二電阻(R12)的右端、第二集成運放(IC2-2)的8腳均接直流電壓(Uc)的正端、 第十二電阻(R12)的左端與第十一電阻(R11)右端及第二集成運放(IC2-2)的反相輸入端6 腳連接；第二集成運放(IC2D的正相輸入端5腳與傳感電路(10 輸出的電壓(U3)的正端連接。
6.如權利要求1所述的家庭自動電源開關，其特征在于第四電阻(R4)、第五電阻 (R5)、三極管(V1)、第五二極管(D5)、第一繼電器(J1)組成了第一執行電路(105)，它們的連接關系是第五電阻( )的右端、第一繼電器(J1)的右端、第五二極管(D5)的負極均與直流電壓( )的正端連接；第四電阻(R4)的左端、三極管(V1)的發射極均接電路地；三極管 (V1)的基極、第五電阻( )的左端、第四電阻(R4)的右端均與第一集成運放(IC2-1)的輸出端1腳連接；三極管(V1)的集電極、第五二極管(D5)的正極、第一繼電器(J1)的左端均互相連接。
7.如權利要求1所述的家庭自動電源開關，其特征在于第六 第九電阻(& &)、 集成雙D觸發器(IC1)、按鈕(AN)、第四電容(C4)、第二三極管(V2)、第二繼電器(J2)、第六二極管(D6)、發光二極管(LED)組成了第二執行電路(108)，它們的連接關系是第九電阻(R9)的右端、集成雙D觸發器(ICl)的14腳、第四電容(C4)的正極、按鈕(AN)的右端、 發光二極管(LED)的正極、第六二極管(D6)的負極、第二繼電器(J2)的右端均與直流電壓 (Uc)的正端連接；第八電阻(R8)的左端、第六電阻(R6)的左端、第二三極管(V2)的發射極、 集成雙D觸發器(ICl)的3腳、5腳、7腳均接電路地；第八電阻(R8)的右端、第九電阻( ) 的左端、集成雙D觸發器(ICl)的6腳均與第二集成運放(IC21)的輸出端7腳連接；第七電阻(R7)的下端接集成雙D觸發器(ICl)的1腳，上端與第六電阻Og的右端、第二三極管(V2)的基極連接；第二三極管(V2)的集電極、第六二極管(D6)的正極、第二繼電器(J2) 的左端、發光二極管(LED)的負極均互相連接；第四電容(C4)的負極、按鈕(AN)的左端均與集成雙D觸發器(ICl)的4腳連接。
專利摘要一種家庭自動電源開關，由開關電路、負載單元、傳感電路、第一鑒別電路、第一執行電路、第二鑒別電路、第二執行電路及直流電源組成，其特征在于所述的開關電路、負載單元、傳感電路依次串接在AC220V輸電回路中；所述傳感電路的輸出接第一鑒別電路與第二鑒別電路；第一鑒別電路的輸出接第一執行電路；第二鑒別電路的輸出接第二執行電路；本實用新型為兼有限電與抗雷功能的家庭自動電源開關，當家中任一電器開機時，其便閉合自動送電(即開機供電)；當家中所有的電器均關斷停機時，其便斷開自動斷電(即停機斷電)；家庭用電超荷或遭雷擊時，其便自動斷開外輸電線路。
文檔編號H03K17/785GK202231682SQ201120361078
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者汪孟金 申請人:寧波市鎮海華泰電器廠