一种智慧用电设备安全保护电路的制作方法

专利2025-12-16  11


本发明涉及用电设备保护,具体是一种智慧用电设备安全保护电路。


背景技术:

1、随着用电设备逐渐普及人们的日常生活中,人们对于用电设备的安全性能也逐渐严格要求,为确保用电设备的安全工作,现有技术中的用电设备一般会采用比较器、继电器等组成的安全保护电路,通过判断提供电能与设定的安全比较阈值的大小关系,判断供电状态,由于比较器在两组输入的信号电压相等时,无法进行比较工作,使得无法准确的判断输出供电电压的波动情况,导致无法及时进行故障保护,用电设备存在一定的安全隐患,并且无法提前对供电端进行安全检测,因此有待改进。


技术实现思路

1、本发明实施例提供一种智慧用电设备安全保护电路,以解决上述背景技术中提出的问题。

2、依据本发明实施例中,提供一种智慧用电设备安全保护电路,包括:电源模块,开关控制模块,用电设备模块,辅助供电模块,中央控制模块,采样控制模块,电压比较模块,电压状态检测模块,故障判断模块和保护控制模块;

3、电源模块,用于接入交流电能,对交流电能进行整流调节处理并输出第一电能;

4、开关控制模块,与所述电源模块、保护控制模块和用电设备模块连接,用于在接收到保护控制模块输出的第一保护信号时,将第一电能传输给用电设备模块;

5、辅助供电模块,与所述保护控制模块和故障判断模块连接,用于提供第二电能并在接收到保护控制模块输出的第一保护信号或故障检测模块输出的第一控制信号时,停止提供第二电能;

6、用电设备模块,与所述辅助供电模块连接,用于接收第一电能或第二电能并为连接的用电设备供电,对用电设备进行电流采样处理并输出第一采样信号;

7、中央控制模块,与所述电压状态检测模块、用电设备模块、采样控制模块和电压比较模块连接,用于接收电压状态检测模块输出的故障信号,在接收到第一采样信号时,输出第一脉冲信号并控制采样控制模块的采样工作,输出第二脉冲信号调节电压比较模块设定的比较阈值的电压值;

8、采样控制模块,与所述电源模块连接,用于接收第一脉冲信号并对第一电能进行电压采样处理,输出第二采样信号;

9、电压比较模块,与所述采样模块连接,用于接收第二脉冲信号并设定比较阈值,在比较阈值大于第二采样信号时,输出第一电平信号,在比较阈值小于第二采样信号时,输出第二电平信号;

10、电压状态检测模块,与所述擦昂控制模块和电压比较模块连接,用于在接收到第一电平信号时,将比较阈值和第二采样信号进行差值计算并输出第一差值信号,在接收到第二电平信号时,将第二采样信号和比较阈值进行差值计算并输出第二差值信号,在第一差值信号或第二差值信号大于设定的差值阈值时,输出故障信号;

11、故障判断模块,与所述电压状态检测模块和用电设备模块连接,用于接收到故障信号时,输出第一控制信号,在未接收到故障信号且隔离检测到第一采样信号时,输出第二控制信号;

12、保护控制模块,与所述故障判断模块连接,用于设定定时时间,并在接收的第二控制信号的时长超过定时时间时,输出第一保护信号,在接收到第一控制信号时,停止输出第一保护信号。

13、作为本发明再进一步的方案:电源模块包括电源接口和电能变换装置;所述开关控制模块包括第一控制开关;所述用电设备模块包括用电设备接口和第十三电阻器;

14、优选的,电源接口的第一端和第二端分别连接电能变换装置的第一端和第二端,电能变换装置的第三端连接第一控制开关的动端,第一控制开关的动静连接用电设备接口的第一端,用电设备的第二端连接第十三电阻器的第一端,电能变换装置的第四端和第十三电阻器的第二端均接地。

15、作为本发明再进一步的方案:采样控制模块包括第一场效应管、第一电阻器和第二电阻器;所述电压比较模块包括第一稳压源、第三电阻器、第四电阻器、第一比较器、第二场效应管和第一倒相器;所述中央控制模块包括中央处理器;

16、优选的,第一场效应管的漏极连接电能变换装置的第三端,第一场效应管的源极通过第一电阻器连接第一比较器的反相端和第二电阻器的第一端,第二场效应管的漏极通过第三电阻器连接第一稳压源,第二场效应管的源极连接第一比较器的同相端和第四电阻器的第一端,第二电阻器的第二端和第四电阻器的第二端均连接电能变换装置的第四端,第一比较器的输出端连接第一倒相器的输入端,第一倒相器的输出端连接电压状态检测模块,第一场效应管的栅极和第二场效应管栅极分别连接中央处理器的io1端和io2端。

17、作为本发明再进一步的方案:电压状态检测模块包括信号传输装置、第五电阻器、第六电阻器、第七电阻器、第八电阻器、第一运放、第九电阻器和第一二极管;

18、优选的,信号传输装置的第一端和第三端均连接第一比较器的反相端,信号传输装置的第十二端和第十三端均连接第一比较器的输出端,信号传输装置的第八端和第十端均连接第一比较器的同相端,信号传输装置的第五端和第六端均连接第一倒相器的输出端,信号传输装置的第二端和第四端均通过第五电阻器连接第一运放的反相端和第七电阻器的一端,信号传输装置的第九端和第十一端均通过第六电阻器连接第一运放的同相端和第八电阻器的一端,第八电阻器的另一端接地,第一运放的输出端连接第七电阻器的另一端和第一二极管的阴极,第一二极管的阳极连接故障判断模块并通过第九电阻器连接中央处理器的io3端。

19、作为本发明再进一步的方案:故障判断模块包括第十电阻器、第一三极管、第十二电阻器、第十一电阻器、第二三极管、第一逻辑元件、第十八电阻器、第三二极管、第二稳压源和光耦元件;

20、优选的,第一三极管的基极连接第一二极管的阳极和第二三极管的基极并通过第十电阻器接地,第一三极管的集电极连接第一逻辑元件的a端并通过第十二电阻器连接电能变换装置的第三端和第二三极管的集电极,第二三极管的发射极连接第三二极管的阳极、第十一电阻器的第一端和保护控制模块,第一逻辑元件的b端连接光耦元件的第四端并通过第十八电阻器接地,光耦元件的第三端连接第二稳压源,光耦元件的第一端连接第十三电阻器的第一端,光耦元件的第二端、第十一电阻器的第二端和第一三极管的发射极均接地,第三二极管的阴极与辅助供电模块连接。

21、作为本发明再进一步的方案:保护控制模块包括第四稳压源、第四三极管、第十四电阻器、第一电容器、第十五电阻器和第五三极管;所述开关控制模块还包括第三稳压源、第一继电器和第三三极管;

22、优选的,第四三极管的基极连接第一逻辑元件的f端,第四三极管的集电极连接第四稳压源,第四三极管的发射极连接第十四电阻器的一端和第一电容器的一端并通过第十五电阻器连接第五三极管的集电极、第三三极管的基极和辅助供电模块,第三三极管的发射极、第五三极管的发射极、第一电容器的另一端和第十四电阻器的另一端均接地,第五三极管的基极连接第十一电阻器的第一端,第三三极管的集电极连接第一继电器的一端,第一继电器的另一端连接第三稳压源。

23、作为本发明再进一步的方案:辅助供电模块包括供电装置、第十六电阻器、第三场效应管、第十七电阻器、第六三极管和第二二极管;

24、优选的,供电装置的第一端连接第三场效应管的漏极并通过第十六电阻器连接第三场效应管的栅极和第六三极管的集电极,第三场效应管的源极通过第十七电阻器连接用电设备接口的第一端,第六三极管的发射极和供电装置的第二端均接地,第六三极管的基极连接第三二极管的阴极和第二二极管的阴极,第二二极管的阳极连接第五三极管的集电极。

25、与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明智慧用电设备安全保护电路由辅助供电模块配合用电设备模块可判断是否与用电设备连接,并在连接用电设备后,由中央控制模块控制采样控制模块进行电压采样,控制电压比较模块设定比较阈值并进行电压比较,以便电压状态检测模块判断电源模块输出的电能是否稳定在安全范围内,在电源模块输出的电能稳定时长超过保护控制模块设定的定时时间后,控制开关控制模块为用电设备模块供电,并停止辅助供电模块的工作,如果电能出现不稳定的情况,开关控制模块和辅助供电模块均进行断电保护工作,可准确判断出电压波动状态,提高对用电设备的供电安全性。


技术特征:

1.一种智慧用电设备安全保护电路,其特征在于:

2.根据权利要求1所述的一种智慧用电设备安全保护电路,其特征在于,所述电源模块包括电源接口和电能变换装置;所述开关控制模块包括第一控制开关;所述用电设备模块包括用电设备接口和第十三电阻器;

3.根据权利要求2所述的一种智慧用电设备安全保护电路,其特征在于,所述采样控制模块包括第一场效应管、第一电阻器和第二电阻器;所述电压比较模块包括第一稳压源、第三电阻器、第四电阻器、第一比较器、第二场效应管和第一倒相器;所述中央控制模块包括中央处理器;

4.根据权利要求3所述的一种智慧用电设备安全保护电路,其特征在于,所述电压状态检测模块包括信号传输装置、第五电阻器、第六电阻器、第七电阻器、第八电阻器、第一运放、第九电阻器和第一二极管;

5.根据权利要求4所述的一种智慧用电设备安全保护电路,其特征在于,所述故障判断模块包括第十电阻器、第一三极管、第十二电阻器、第十一电阻器、第二三极管、第一逻辑元件、第十八电阻器、第三二极管、第二稳压源和光耦元件;

6.根据权利要求5所述的一种智慧用电设备安全保护电路,其特征在于,所述保护控制模块包括第四稳压源、第四三极管、第十四电阻器、第一电容器、第十五电阻器和第五三极管;所述开关控制模块还包括第三稳压源、第一继电器和第三三极管;

7.根据权利要求6所述的一种智慧用电设备安全保护电路,其特征在于,所述辅助供电模块包括供电装置、第十六电阻器、第三场效应管、第十七电阻器、第六三极管和第二二极管;


技术总结
本发明公开了一种智慧用电设备安全保护电路,涉及用电设备保护技术领域,包括电源模块,用于供电;开关控制模块,用于电能控制;辅助供电模块,用于供电;用电设备模块,用于电能接收、与用电设备连接和电流采样;中央控制模块,用于信号接收和模块控制;采样控制模块,用于电压采样;电压比较模块,用于设定比较阈值并进行电压比较;电压状态检测模块,用于检测电源模块的电压波动范围是否超过设定的差值阈值;故障判断模块,用于根据电压波动状态,控制保护控制模块和辅助供电模块的工作状态;保护控制模块,用于设定定时时间并控制开关控制模块的导通工作。本发明智慧用电设备安全保护电路可准确检测电压波动状态并及时进行断电保护。

技术研发人员:仲崇涛,王睿
受保护的技术使用者:南京安世朗智能软件科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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