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感應保護型安全電源插座

admin @ 2014-03-26 , reply:0

概述

   實際生活中,由於拔插電源插頭不慎觸及到插頭的金屬部分,造成人身傷害或受到電擊的事故時有發生,為了保證用電安全,我們在原先的電源插頭與插座之間製作了一個控制電路,能夠……

    實際生活中,由於拔插電源插頭不慎觸及到插頭的金屬部分,造成人身傷害或受到電擊的事故時有發生,為了保證用電安全,我們在原先的電源插頭與插座之間製作了一個控制電路,能夠在人手接近插座(約5cm~6cm處)時,自動斷開插座的內部電源,而在人手離開插座后,又自動恢復插座內部的電源連接,無需人做任何操作,簡單方便而實用,可以說它是一種具有“傻瓜型”安全保護功能的新型電源插座。該插座的原理框圖如圖1所示。
 

工作原理
    安全電源插座的電路原理圖如圖2所示。平時,結型場效應管VT1處於零偏狀態,其漏、源之間的電阻較小,與漏極D相連的集成運算放大器IC(電壓比較器工作方式)的同相輸入端V+電位也較低。將反相輸入端V-電位用電位器RP1調至稍高於V+,這樣,V+<V-,運放輸出端Vo= 0,晶體管VT2截止,繼電器K不動作。因此,兩組動片連接的220V市電與零線均分別正常接通常閉點連接的電源插座,電源指示燈LED點亮。
 
    當拔插電源插頭(指用電設備,見圖1右側部分)時,場效應管柵極G就會首先感應到人體的電信號,這時漏、源之間的電阻值增大,使V+>V-,運放輸出端Vo由0變為1,VT2導通,繼電器K立即吸合,兩組動片均與常開點相連,而使常閉點連接的電源插座處於斷電狀態,電源指示燈LED熄滅。這樣,即使人手觸及到插頭的金屬部分也不會觸電。C3作用為緩衝雜波干擾和積累一定的勢壘電壓,以提高繼電器K吸合時的靈敏度。當插頭插好,人手離開插座以後,場效應管感應不到人體的電信號(或感受度不夠),電路就又恢復到正常工作狀態,繼電器重新釋放,動片連接的外電源及零線再次提供給常閉接點連接的電源插座。

元器件的選擇及製作
    場效應管VT1選用3DJ6或3DJ7,柵極G可焊接一個面積約1cm 的薄金屬片,以增加感應效果。
    直流繼電器K 應選用兩組觸點的,且觸點額定負載應≥220V/3A為好,以滿足一般電器需要。
    其他元器件參數可參見圖中標示。
    本例中,場效應管漏極D電位即V+平時約0.8V,V-約1.8V,而感應距離(繼電器K吸合)在5cm~6cm。
    由於場效應管是靠導電溝道的寬窄來控制電流大小的,易受環境(雜訊、溫度等)影響,在漏、源之間並聯上一隻電容C2后,可以使漏極電壓的脈動成分減小,以提高它的穩定性。
    實測中,應根據感應距離(手為被感應源,繼電器K吸合為標誌)仔細調節V-電位(改變電位器RP1的滑動端位置),做到既能使繼電器K穩定吸合,又不要過於靈敏而產生顫動為宜(大約在6cm~7cm)。
    場效應管的位置,應盡量遠離其他元器件,避免或減少電磁干擾,應將其置於邊側或上方為好,並確保插頭在距離插座5cm~6cm時,繼電器K的可靠吸合。
    正常工作時, 整機電流約10mA~15mA左右。


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