一种智能插座

本实用新型涉及电子、电工产品技术领域，尤其涉及一种具有多功能保护的节能型智 能插座。

目前市场上具有保护功能的插座，其功能单一、保护范围窄、动作电流大、灵敏度低， 性能不稳定。过载保护器仍采用以双金属片为核心的机械式过流保护开关，其分断时间受环 境温度影响较大，分断延时时间较长，不能迅速断开电源，起不到实际意义上的安全保护作 用。漏电保护器的执行机构仍采用挂钩式的脱扣机构，易出现卡扣或滑扣现象，且分断时间 较长，动作电流大、仍为30～100mA，大于人体绝对安全电流10mA，也起不到真正实际意 义上的安全保护作用。

现有的节能插座，电路设计都比较复杂、通用性较差、非专业人员不易操作、成本高、 不宜推广，且自身功耗基本上都大于2W，而相关标准规定：液晶显示器和液晶电视的待机 功耗都小于1W，因此，长期使用这样的节能插座，不但不节能、还浪费大量电能。

为解决上述问题，本实用新型提供一种零功耗、通用性好、节能效果明显、保护功能齐 全、动作电流小、灵敏度高、性能稳定可靠的智能插座。

本实用新型的智能插座，包括整流电路、测试电路、信号处理电路、漏电流监控电路、 执行电路、脱扣机构、指示电路及电源输出插孔，所述的智能插座还包括负载电流监控电路、 电压监控电路和启动电路。

所述的整流电路由整流二极管D1～D4组成，其输入端分别连接到输出交流电源的相线 L和中线N上，输出端为信号处理电路、负载电流监控电路和电压监控电路等提供正常工作 电源。

所述的测试电路，用于检测本实用新型是否工作正常，由测试电阻R5和测试开关S2 串联组成，一端连接到输入交流电源的中线N上，另一端连接到输出交流电源的相线L上。

所述的信号处理电路由信号处理芯片IC和周围阻容元件组成，用于接收所述的漏电流 监控电路检测到的漏电流信号，再进行运算、放大后，输送到所述的执行电路。

所述的漏电流监控电路由零序电流互感器TA1和周围阻容元件组成，用于检测电路中 出现的漏电流信号。所述的零序电流互感器TA1的次级绕组感应出的电信号，经过所述的 周围阻容元件处理后，分别输送到所述的信号处理芯片IC的1脚和2脚。

所述的执行电路由脱扣线圈L2、可控硅Q2和抗干扰电容C6组成。所述的脱扣线圈L2 的一端连接到输出电源的相线L上，另一端连接到所述的可控硅Q2的阳极，所述的可控硅 Q2的阴极连接到所述的整流电路输出的负端，控制极用于接收所述的信号处理芯片IC的输 出信号、负载电流监控电路处理后的负载电流信号和所述的电压监控电路处理后的故障电压 信号。

所述的脱扣机构由动铁芯、脱扣线圈L2、复位线圈L1、两块静磁铁、两对触点和线圈 骨架等组成，用于接通和分断电路，所述的脱扣线圈L2和复位线圈L1都绕在所述的线圈 骨架上，所述的动铁心带动动触点在所述的两块静磁铁之间自由滑动。

所述的指示电路，用于指示本实用新型的工作状态，由限流电阻R17和发光二极管LED 串联组成，一端连接到输出电源的中线N上，另一端连接到输出电源的相线L上。

所述的电源输出插孔用于连接电视机、影碟机、机顶盒、电脑主机、显示器等负载电器， 为负载电器提供所需的交流电源。

所述的负载电流监控电路由电流互感器TA2、三极管Q4和周围阻容元件组成，用于监 控负载电流的变化。所述的电流互感器TA2的初级绕组与电源的相线L串联，次级绕组感 应出的电信号经过所述的周围阻容元件处理后，分别输送到续流二极管D13的正极和所述 的三极管Q4基极。当电路中的负载电流在整定值的上限值与下限值之间时，所述的电流互 感器TA2的次级绕组感应出的电信号经过所述的周围阻容元件处理后，不能使续流二极管 D13正向导通，但能维持所述的三极管Q4导通、即维持本实用新型的正常接通工作；当电 路中的负载电流超过上限整定值时，所述的电流互感器TA2的次级绕组感应出的电信号经 过所述的周围阻容元件处理后，使续流二极管D13正向导通，同时触发所述的可控硅Q2导 通，使脱扣线圈L2流过交流电源的正半周，所述的脱扣机构动作、断开电源；当负载电器 关机后或本实用新型接通后、负载电器未开机，电路中的负载电流变的很小、超过下限整定 值时，所述的电流互感器TA2的次级绕组感应出的电信号经过所述的周围阻容元件处理后， 不再能维持所述的三极管Q4导通，本实用新型将延时一段时间后关机。

所述的电压监控电路由过压保护电路和欠压保护电路组成。所述的过压保护电路是保护 电器设备在电源电压超过上限整定值时，免遭损坏；所述的欠压保护电路是保护电器设备在 电源电压超过下限整定值时，免遭损坏。

所述的启动电路由整流二极管D5、复位线圈L1、可控硅Q1、复位开关S1和周围阻容 元件组成。所述的整流二极管D5的正极连接到输入电源的相线L上、负极连接到所述的复 位线圈L1的一端，所述的复位线圈L1的另一端连接到所述的可控硅Q1的阳极。当接通所 述的复位开关S1时，所述的可控硅Q1被触发导通，同时所述的复位线圈L1导通交流电源 的正半周，使所述的脱扣机构动作、完成接通电源工作。

本实用新型智能插座的有益效果为：该插座利用电流互感器和匹配的电子线路实时监控 电器设备的负载电流、漏电电流和电网电压的变化，当负载电流、漏电电流或电网电压超过 整定值时，能快速切断电源，保护电器设备及人身安全，当负载电流超过下限整定值时，能 延时关断电源，消除电器设备的待机能耗，实现电器设备电源的智能化管理。

本实用新型自身功耗很小、几乎为零，同时采用了漏电流监控电路、负载电流监控电路、 电压监控电路及压敏电阻RV，具有漏电保护、过载保护、短路保护、过压保护、欠压保护、 防雷及待机自动关机等功能。

图1是本实用新型中智能插座的原理方框图；

图2是本实用新型中智能插座的电路原理图。

下面结合说明书附图对本实用新型智能插座作进一步说明。

参见图1和图2，本实用新型的智能插座，包括整流电路、测试电路、信号处理电路、 漏电流监控电路、执行电路、脱扣机构、指示电路及电源输出插孔，本实用新型还包括负载 电流监控电路、电压监控电路和启动电路。

所述的整流电路由整流二极管D1～D4组成，其输入端分别连接到输出交流电源的相线 L和中线N上，输出端为信号处理电路、负载电流监控电路和电压监控电路等提供正常工作 电源。

所述的测试电路，用于检测本实用新型是否工作正常，由测试电阻R5和测试开关S2 串联组成。所述的测试电阻R5的一端连接到输入电源的中线N上，另一端与所述的测试开 关S2的一端相连，所述的测试开关S2的另一端连接到输出交流电源的相线L上。

所述的信号处理电路由信号处理芯片IC和周围阻容元件组成。所述的信号处理芯片是 漏电保护器专用芯片VG54123，用于接收所述的漏电流监控电路检测到的漏电流信号，再 进行运算、放大后由7脚输出，经续流二极管D14输送到可控硅Q2的控制极。

所述的漏电流监控电路由零序电流互感器TA1和周围阻容元件组成，用于检测电路中 出现的漏电流信号。所述的零序电流互感器TA1的次级绕组的一端分别连接到所述的信号 处理芯片IC的1脚、稳压二极管D6的正极、匹配电阻R3的一端、滤波电容C1的一端、 匹配电容C2的一端，次级绕组的另一端分别连接到所述的稳压二极管D6的负极、匹配电 阻R3的另一端、滤波电容C1的另一端和限流电阻R2的一端；所述的限流电阻R2的另一 端连接到所述的信号处理芯片IC的2脚；所述的稳压二极管D6保护所述的零序电流互感 器TA1的次级绕组不被烧坏。

所述的执行电路由脱扣线圈L2、可控硅Q2和抗干扰电容C6组成。所述的脱扣线圈L2 的一端连接到输出电源的相线L上，另一端连接到所述的可控硅Q2的阳极，所述的可控硅 Q2的阴极连接到所述的整流电路输出的负端，控制极分别连接到稳压二极管D9、D10的正 极和续流二极管D13、D14、D11的负极；所述的抗干扰电容C6接在所述的可控硅Q2的控 制极与阴极之间，用于防止所述的可控硅Q2误导通。

所述的脱扣机构由双断开关K、脱扣线圈L2和复位线圈L1组成，用于接通和分断电 路。所述的双断开关K包括动铁芯、两块静磁铁、两对触点和线圈骨架等；所述的脱扣线 圈L2和复位线圈L1都绕在所述的线圈骨架上，所述的动铁心带动动触点在所述的两块静 磁铁之间自由滑动。

所述的指示电路，用于指示本实用新型的工作状态，由限流电阻R17和发光二极管LED 串联组成。所述的限流电阻R17的一端连接到输出交流电源的中线N上，另一端连接到所 述的发光二极管LED的正极，所述的发光二极管LED的负极连接到输出交流电源的相线L 上。

所述的电源输出插孔用于连接电视机、影碟机、机顶盒、电脑主机、显示器等负载电器， 为负载电器提供所需的交流电源。

所述的负载电流监控电路由电流互感器TA2、三极管Q4和周围阻容元件组成，用于监 控负载电流的变化。所述的电流互感器TA2的初级绕组与输入电源的相线L串联，次级绕 组的一端分别连接到滤波电容C8的一端、可调电阻R15的一端和所述的整流电路输出的负 端，次级绕组的另一端连接到整流二极管D12的正极；所述的整流二极管D12的负极分别 连接到滤波电容C8的另一端、分压电阻R14的一端和限流可调电阻R4的一端；所述的分 压电阻R14的另一端分别连接到可调电阻R15的另一端和续流二极管D13的正极；所述的 续流二极管D13的负极连接到所述的可控硅Q2的控制极；所述的限流可调电阻R4的另一 端连接到所述的三极管Q4的基极；所述的三极管Q4的发射极连接到所述的整流电路输出 的负端，集电极分别连接到限流电阻R16的一端、延时电容C10的正极和稳压二极管D9的 负极；所述的限流电阻R16的另一端分别连接到限流电阻R1的一端和所述的信号处理芯片 IC的8脚；所述的限流电阻R1的另一端连接到所述的整流电路输出的正端；所述的延时电 容C10的负极连接到所述的整流电路输出的负端；所述的稳压二极管D9的正极连接到所述 的可控硅Q2的控制极。

所述的电压监控电路由过压保护电路和欠压保护电路组成。所述的过压保护电路由分压 电阻R9、分压可调电阻R12和续流二极管D11组成，所述的分压电阻R9的一端连接到所 述的整流电路输出的正端、另一端连接到所述的分压可调电阻R12的一端和所述的续流二极 管D11的正极，所述的分压可调电阻R12的另一端连接到所述的整流电路输出的负端，所 述的续流二极管D11的负极连接到所述的可控硅Q2的控制极。所述的欠压保护电路由分压 电阻R11、分压可调电阻R13、可控硅Q3、限流电阻R10、延时电容C11和稳压二极管D10 组成，所述的分压电阻R11的一端连接到所述的整流电路输出的正端、另一端连接到所述的 分压可调电阻R13的一端和所述的可控硅Q3的控制极，所述的分压可调电阻R13的另一端 连接到所述的整流电路输出的负端，所述的限流电阻R10的一端连接到所述的整流电路输出 的正端、另一端分别连接到所述的可控硅Q3的阳极、所述的稳压二极管D10的负极和所述 的延时电容C11的正极，所述的可控硅Q3的阴极和所述的延时电容C11的负极都连接到所 述的整流电路输出的负端，所述的稳压二极管D10的正极连接到所述的可控硅Q2的控制极。

所述的启动电路由整流二极管D5、复位线圈L1、可控硅Q1、复位开关S1和周围阻容 元件组成。所述的整流二极管D5的正极连接到输入电源的相线L上、负极连接到所述的复 位线圈L1的一端和限流电阻R8的一端；所述的可控硅Q1的阳极连接到所述的复位线圈 L1的另一端，阴极连接到输入电源的中线N上，控制极分别连接到滤波电容C7的一端、 匹配电阻R7的一端和稳压二极管的D7的正极；所述的滤波电容C7的另一端和匹配电阻 R7的另一端都连接到输入电源的中线N上；所述的限流电阻R8的另一端连接到稳压二极 管的D8的负极和限流电阻R6的一端；所述的限流电阻R6的另一端连接到启动电容C9的 正极和所述的复位开关S1的一端；所述的稳压二极管的D8的正极和启动电容C9的负极都 连接到输入电源的中线N上；所述的复位开关S1的另一端连接到所述的稳压二极管的D7 的负极。

本实用新型的工作原理如下：

一、接通电源：

在正常情况下，启动电路中的稳压二极管D8的正极电压经限流电阻R6给启动电容C9 充电，当复位开关S1接通时，启动电容C9内储存的电荷，经稳压二极管D7后输送到可控 硅Q1的控制极，触发可控硅Q1导通，使交流电源的正半周通过复位线圈L1，同时复位线 圈L1和其轴心孔内的铁芯就产生电磁力，使脱扣机构动作，双断开关K闭合、即接通电源。

二、漏电保护：

在正常工作条件下，当电路回路中有漏电或有人触电时，零序电流互感器TA1的次级 绕组就会感应出微弱的漏电信号电压，该信号电压通过限流电阻R2传递到信号处理芯片IC 的2脚，经信号处理芯片IC放大、比较、运算后由7脚输出，再流过续流二极管D14后， 触发可控硅Q2导通，使脱扣线圈L2流过交流电源的正半周，同时脱扣线圈L2和其轴心孔 内的铁芯就产生电磁力，使脱扣机构动作，双断开关K分断、即断开电源。

三、模拟漏电试验：

在正常工作条件下，按一下测试开关S2，测试电路导通，穿过零序电流互感器TA1的 相线L和中线N的电流值就不相等、即产生漏电流信号，同时零序电流互感器TA1的次级 绕组上就感应出微弱的电压信号，同漏电保护工作过程一样，双断开关K分断、断开电源。

四、过压保护：

在正常情况下，整流电路整流出的直流电压值随着交流电源电压值的变化而变化，当交 流电源电压值达到或超过上限整定值时，电压监控电路中的续流二极管D11导通，触发可 控硅Q2导通，使脱扣线圈L2流过交流电源的正半周，同时脱扣线圈L2和其轴心孔内的铁 芯就产生电磁力，使脱扣机构动作，双断开关K分断、断开电源。

五、欠压保护：

在正常情况下，整流电路整流出的直流电压值随着交流电源电压值的变化而变化，当交 流电源电压值达到或超过下限整定值时，可控硅Q3关断，同时限流电阻R10给延时电容 C11充电，延时电容C11正极上的电压逐渐升高，当升高到稳压二极管D10的门限值时， 稳压二极管D10击穿、导通，触发可控硅Q2导通，使脱扣线圈L2流过交流电源的正半周， 同时脱扣线圈L2和其轴心孔内的铁芯就产生电磁力，使脱扣机构动作，双断开关K分断、 断开电源。

六、过载保护和短路保护：

在正常工作条件下，电流互感器TA2的次级绕组感应出的电信号的一部分经限流可调 电阻R4传递到三极管Q4的基极、维持三极管Q4的导通，即维持本实用新型的接通工作， 一部分经分压电阻R14传递到分压可调电阻R15和续流二极管D13的正极，但不能使续流 二极管D13正向导通。

当电路回路中的的负载电流增大，并达到或超过上限整定值时，电流互感器TA2的次 级绕组感应出的电信号，经分压电阻R14和分压可调电阻R15分压后，使续流二极管D13 正向导通，同时触发可控硅Q2导通，使脱扣线圈L2流过交流电源的正半周，同时脱扣线 圈L2和其轴心孔内的铁芯就产生电磁力，使脱扣机构动作，双断开关K分断，即断开电源、 保护电器。

七、待机自动关机：

在正常工作条件下，当负载电器关机后或本实用新型接通后、负载电器未开机，电路回 路中的的负载电流就变的很小、甚至为零、超过下限整定值，此时电流互感器TA2的次级 绕组感应出的电信号很微弱，经过限流可调电阻R4后，不再能维持三极管Q4导通、即三 极管Q4截止，同时限流电阻R16给延时电容C10充电，三极管Q4的集电极上的电位变成 高电位、并逐渐升高，当升高到稳压二极管D9的门限值时，稳压二极管D9击穿、导通， 触发可控硅Q2导通，使脱扣线圈L2流过交流电源的正半周，同时脱扣线圈L2和其轴心孔 内的铁芯就产生电磁力，使脱扣机构动作，双断开关K分断，即断开电源、实现自动关机。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围 进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型 的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。