专利名称：学生宿舍自动限电控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力检测与控制技术，尤其是一种应用了电流检测、整流电路、电气控制技术、弱电控制强电等技术的限电控制器，具体地说是一种学生宿舍自动限电控制器。
背景技术：
目前，在大学校园的学生宿舍，根据学校的管理规定，严禁在学生宿舍私自使用大功率电器，以防止发生火灾等安全事故。但是在现实中，还是经常会发现学生偷偷使用电饭煲、电磁炉、小太阳等大功率电器，有的时候出门忘记拔下电源结果引起电气火灾，从而给宿舍的安全带来很大的隐患，同时在学校里用电的计费方式是以宿舍为单位分摊，如果个别人私自使用大功率的设备，也会造成同学之间的矛盾。如果发明一种产品，当某个宿舍在使用大功率电器的时候，能够自动断开宿舍的电源，并发出报警声对学生发出警示，又不会影响宿舍的原有电气线路，对学校的管理部门来说会是一个很好的管理监督手段。
发明内容本实用新型的目的是针对大学学生宿舍会有个别学生私自使用大功率电器，给消防安全带来隐患的问题，设计一种学生宿舍自动限电控制器，以便通过强制断电的手段实现对宿舍的用电进行监督和管理，实现从电源端对用电情况进行控制。本实用新型的技术方案是一种学生宿舍自动限电控制器，其特征是它包括两组外接端子I、电流检测模块2、控制模块3和整流模块4，所述的两组外接端子I的第一组进线端连接宿舍配电箱的空气开关的出线端，第二组外接端子I的出线端连接宿舍负载；电流检测模块2的输入端的一端接第一组外接端子I的进线端的火线端子，电流检测模块2的输入端的另一端接控制模块3中直流固态继电器SSR的负载侧一端，控制模块3中直流固态继电器SSR的负载侧另一端接第二组外接端子I的火线端子，控制模块3的直流电源输入端即继电器KA的线圈的一端接整流模块4的电源输出端，控制模块3的信号输入端接电流检测模块2的采样电流输出端即电位器RP的输出端；整流模块4的电源输入端接在第一组外接端子I的进线端子上。所述的控制模块3中连接有报警用小型扬声器。所述的控制模块3中的直流固态继电器SSR为动断式直流固态继电器。所述的继电器KA的线圈的常开触点串接有手动复位按钮SB。所述的电流检测模块2包括电流互感器TA，电流互感器TA的一次侧绕组串接在电源火线中，二次侧绕组与整流桥BI的一组输入端子相接，整流桥BI的输出端子与电位器RP相接，电容Cl与电位器RP并联，电位器RP的输出端作为电流检测模块2的信号输出端接控制模块3的信号输入端即达林顿管VT的基极。负载电流经过外接端子的一组进线端的火线端子流经电流检测模块中的电流互感器TA —次侧绕组，对宿舍的用电电流进行检测，电流互感器二次侧绕组的输出电流经过整流桥BI整流得直流电流，电容Cl用于对整流后的电流进行滤波，整流后的检测电流加在可变电阻RP上，用于对电流进行采样转换成电压信号并输出到控制模块3的信号输入端。所述的控制模块3包括NPN型达林顿管VT，NPN型达林顿管VT的基极接电流检测模块2的信号输出端，直流继电器KA的线圈接NPN型达林顿管VT的集电极，直流固态继电器SSR的控制端与电阻Rl和扬声器串联后与直流继电器KA的线圈并联，直流继电器KA的常开触点与复位按钮SB串联后并接在NPN型达林顿管VT的集电极和发射极之间；控制模块对负载电流进行判断，如果负载电流没超出学校规定的限制值，电流检测模块2中的采样输出电压达不到VT的导通触发电压，VT截止，接在VT集电极上的直流继电器KA的线圈和直流固态继电器SSR的控制侧无电流流过，KA和SSR都不动作。因为SSR采用的是动断式直流固态继电器，故交流电源通过SSR的负载侧与外接端子的一组出线端的火线端子相连，形成一个正常的供电回路，宿舍可正常供电。当学生私自接入大功率电器时，流经电流互感器TA 二次绕组的电流增加，经过电位器RP上的分压达到限定值，VT导通，KA与SSR得电工作，报警扬声器得电告警，SSR的负载侧切断，宿舍的供电回路断开。同时，由于KA的常开触点动作吸合后与KA线圈形成自锁回路，KA和SSR会一直导通，即使学生不用电器了， 宿舍也还是没电，而且报警器也持续告警，只有当复位按钮SB按一下，才会断开KA的自锁回路，使KA和SSR不动作，宿舍供电才会恢复正常。所述的整流模块4包括降压变压器T，降压变压器T的一次绕组侧与第一组外接端子I的进线端两个端子连接，二次侧绕组与整流桥B2的输入端连接，整流桥B2的输出端接电容C2与集成稳压器7812芯片的输入端，电阻R2与发光二极管LED串联后接在集成稳压器7812芯片的输出端，电容C3与电阻R2和发光二极管LED并联，二极管VD与集成稳压器7812芯片的输入输出端并接。降压变压器T首先将交流市电降压为交流12V，经过整流桥B2将降压后的交流电变换为直流电压，电容C2作为滤波电容，用来抵消输入端引线过长的电感效应，抑制高频干扰，改善纹波并防止产生自激振荡。电容C3用于改善暂态响应，使瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有较大的波动，以削弱电路的高频噪声。集成稳压器7812用于对整流后的电压进行稳压，得到稳定的直流12V电源。二极管VD作为保护二极管，用于防止输入端短路时，C3通过集成稳压器芯片内部放电，使稳压器芯片内部被击穿。发光二极管LED为电源指示灯，只要市电正常，则整流电路正常工作，LED指示灯会持续亮，该指示灯可让学生判断市电是否正常供电，电阻R2作为发光二极管的限流电阻。本实用新型的有益效果I、有效检测宿舍的用电电流，超过限值自动断电并做出报警，且电流限值可由管理人员手动调节。2、装置需手动复位才可恢复供电，方便宿舍管理员监督。3、本实用新型的相关控制技术相对成熟，涉及到的电子元件也较为便宜，安装简单方便，通过外接端子串接在原线路中，不改变原有宿舍的配电线路方案，方便改造，完全可以在大学生宿舍中进行推广。
图I是本实用新型的总的电路原理图。图2是本实用新型的安装示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。如图1-2所示。一种学生宿舍自动限电控制器，它包 括两组外接端子I、电流检测模块2、控制模块3和整流模块4，所述的两组外接端子I的第一组进线端连接宿舍配电箱的空气开关的出线端，第二组外接端子I的出线端连接宿舍负载，如图2所示。电流检测模块2的输入端的一端接第一组外接端子I的进线端的火线端子，电流检测模块2的输入端的另一端接控制模块3中直流固态继电器SSR的负载侧一端，控制模块3中直流固态继电器SSR的负载侧另一端接第二组外接端子I的火线端子，控制模块3的直流电源输入端即继电器KA的线圈的一端接整流模块4的电源输出端，控制模块3的信号输入端接电流检测模块2的采样电流输出端即电位器RP的输出端；整流模块4的电源输入端分别接在第一组外接端子I的两个进线端子上。如图I所示。图I中的外接端子I有两组二位端子，上面一组两个端子作为电源的进线端，其中一个接电源的火线，另一个接电源的零线。下面一组两个端子作为电源的出线端，其中一个接负载侧的火线，另一个接负载侧的零线，连接方法如图2所示。图I中的电流检测模块2包括电流互感器TA，电流互感器TA的一次侧绕组串接在电源火线中，二次侧绕组与整流桥BI的一组输入端子相接，BI的输出端子与电位器RP相接，电容Cl与RP并联。负载电流经过外接端子的一组进线端的火线端子流经电流检测模块中的电流互感器TA —次侧绕组，对宿舍的用电电流进行检测，电流互感器二次侧绕组的输出电流经过整流桥BI整流得直流电流，电容Cl用于对整流后的电流进行滤波，整流后的检测电流加在可变电阻RP上，用于对电流进行采样转换成电压信号并输出到控制模块3的信号输入端。由于RP是可以调节的，故各个学校可根据自己的实际情况进行调整设置，以得到不同的限流值。图I中的控制模块3包括NPN型达林顿管VT，NPN型达林顿管VT的基极接电流检测模块的输出电压信号，直流继电器KA的线圈接VT的集电极，直流固态继电器SSR的控制端与电阻Rl和扬声器串联与KA的线圈并联，继电器KA的常开触点与复位按钮串联后并接在VT的集电极和发射极之间。控制模块对负载电流进行判断，如果负载电流没超出学校规定的限制值，电流检测模块2中的采样输出电压达不到VT的导通触发电压，VT截止，接在VT集电极上的直流继电器KA的线圈和直流固态继电器SSR的控制侧无电流流过，KA和SSR都不动作。因为SSR采用的是动断式直流固态继电器，故交流电源通过SSR的负载侧与外接端子的一组出线端的火线端子相连，形成一个正常的供电回路，宿舍可正常供电。当学生私自接入大功率电器时，流经电流互感器TA 二次绕组的电流增加，经过电位器RP上的分压达到限定值，VT导通，KA与SSR得电工作，报警扬声器得电告警，SSR的负载侧切断，宿舍的供电回路断开。同时，由于KA的常开触点动作吸合后与KA线圈形成自锁回路，KA和SSR会一直导通，即使学生不用电器了，宿舍也还是没电，而且报警器也持续告警，只有当复位按钮SB按一下，才会断开KA的自锁回路，使KA和SSR不动作，宿舍供电才会恢复正常。图I中的整流模块4包括降压变压器T，降压变压器T的一次绕组侧与外接端子的进线端两个端子连接，二次侧绕组与整流桥B2的输入端连接，整流桥B2的输出端接电容C2与集成稳压器7812芯片的输入端，R2与发光二极管LED串联后接在集成稳压器的输出端，电容C3与R2和LED并联，二极管VD与7812的输入输出端并接。降压变压器T首先将交流市电降压为交流12V，经过整流桥B2将降压后的交流电变换为直流电压，电容C2作为滤波电容，用来抵消输入端引线过长的电感效应，抑制高频干扰，改善纹波并防止产生自激振荡。电容C3用于改善暂态响应，使瞬时增减负载电流时不致弓I起输出电压有较大的波动，以削弱电路的高频噪声。集成稳压器7812用于对整流后的电压进行稳压，得到稳定的直流12V电源电源。二极管VD作为保护二极管，用于防止输入端短路时，C3通过集成稳压器芯片内部放电，使稳压器芯片内部被击穿。发光二极管LED为电源指示灯，只要市电正常，则整流电路正常工作，LED指示灯会持续亮，该指示灯可让学生判断市电是否正常供电，电阻R2作为发光二极管的限流电阻。本实用新型设计了两组外接端子I (安装电路如图2所示)，在实际安装时可将宿舍原有的配电线路从空气开关的下端断开，并接入控制器外接端子的下面一组出线端，控制器的外接端子的上面一组进线端再单独连接两根线到空气开关，这样控制器相当于串接在宿舍原来的供电线路中，不会改变宿舍原来的配电线路结构，且易于安装。由于控制器控制的是电源的火线，故在实际安装时可将端子的零线端直接通过导线相连。控制器的上一 级还有空气开关对整个宿舍包括控制器进行过流保护，不会改变原有线路的安全性。此外在具体安装时，可将此控制器放置在一个固定的带锁的盒子里，钥匙掌握在宿舍管理员手里，学生要想恢复供电，必须找到宿舍管理员按下复位按钮，这样管理员可掌握学生的违纪情况，从而对学生加强教育和管理。本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求1.一种学生宿舍自动限电控制器，其特征是它包括两组外接端子(I)、电流检测模块(2)、控制模块(3)和整流模块(4)，所述的两组外接端子(I)的第一组进线端连接宿舍配电箱的空气开关的出线端，第二组外接端子(I)的出线端连接宿舍负载；电流检测模块(2)的输入端的一端接第一组外接端子(I)的进线端的火线端子，电流检测模块(2)的输入端的另一端接控制模块(3)中直流固态继电器SSR的负载侧一端，控制模块(3)中直流固态继电器SSR的负载侧另一端接第二组外接端子(I)的火线端子，控制模块(3)的直流电源输入端即继电器KA的线圈的一端接整流模块(4)的电源输出端，控制模块(3)的信号输入端接电流检测模块(2)的采样电流输出端即电位器RP的输出端；整流模块(4)的电源输入端接在第一组外接端子(I)的进线端子上。
2.根据权利要求I所述的学生宿舍自动限电控制器，其特征是所述的控制模块(3)中连接有报警用小型扬声器。
3.根据权利要求I所述的学生宿舍自动限电控制器，其特征是所述的控制模块(3)中的直流固态继电器SSR为动断式直流固态继电器。
4.根据权利要求I所述的学生宿舍自动限电控制器，其特征是所述的继电器KA的线圈的常开触点串接有手动复位按钮SB。
5.根据权利要求I所述的学生宿舍自动限电控制器，其特征是所述的电流检测模块(2)包括电流互感器TA，电流互感器TA的一次侧绕组串接在电源火线中，二次侧绕组与整流桥BI的一组输入端子相接，整流桥BI的输出端子与电位器RP相接，电容Cl与电位器RP并联，电位器RP的输出端作为电流检测模块(2)的信号输出端接控制模块(3)的信号输入端即达林顿管VT的基极。
6.根据权利要求I所述的学生宿舍自动限电控制器，其特征是所述的控制模块(3)包括NPN型达林顿管VT，NPN型达林顿管VT的基极接电流检测模块(2)的信号输出端，直流继电器KA的线圈接NPN型达林顿管VT的集电极，直流固态继电器SSR的控制端与电阻Rl和扬声器串联后与直流继电器KA的线圈并联，直流继电器KA的常开触点与复位按钮SB串联后并接在NPN型达林顿管VT的集电极和发射极之间。
7.根据权利要求I所述的学生宿舍自动限电控制器，其特征是所述的整流模块(4)包括降压变压器T，降压变压器T的一次绕组侧与第一组外接端子(I)的进线端两个端子连接，二次侧绕组与整流桥B2的输入端连接，整流桥B2的输出端接电容C2与集成稳压器7812芯片的输入端，电阻R2与发光二极管LED串联后接在集成稳压器7812芯片的输出端，电容C3与电阻R2和发光二极管LED并联，二极管VD与集成稳压器7812芯片的输入输出夂而并接。
专利摘要一种学生宿舍自动限电控制器，其特征是它包括两组外接端子(1)、电流检测模块(2)、控制模块(3)和整流模块(4)，电流检测模块(2)的输入端的一端接第一组外接端子(1)的进线端的火线端子，另一端接控制模块(3)中直流固态继电器SSR的负载侧一端，控制模块(3)中直流固态继电器SSR的负载侧另一端接第二组外接端子(1)的火线端子，控制模块(3)的直流电源输入端接整流模块(4)的电源输出端，控制模块(3)的信号输入端接电流检测模块(2)的输出端。本实用新型的相关控制技术相对成熟，涉及到的电子元件也较为便宜，安装简单方便，通过外接端子串接在原线路中，不改变原有宿舍的配电线路方案，方便改造，完全可以在大学生宿舍中进行推广。
文档编号H02H3/04GK202550473SQ20122014178
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者刘彬彬, 刘旭明, 刘稳稳, 刘纪云, 刘露, 徐亚军, 林美谚, 王锋锋 申请人:金陵科技学院