专利名称：具有寿命终止检测功能的漏电保护插座的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种漏电保护插座，尤指一种当漏电保护插座电源输入端与墙 壁内的电源线连接好后无需操作任何部件就可自动对漏电保护插座进行寿命 终止检测并显示检测结果的漏电保护插座，同时，该漏电保护插座还可以通过 机械结构强行脱扣，切断漏电保护插座的电源输出。
背景技术：
随着漏电保护插座(简称GFCI)产业的不断发展，人们对漏电保护插座 的使用安全性要求越来越高。希望在漏电保护插座的使用过程中，当它寿命终 止时即其内部元器件失效丧失漏电保护功能时，能够及时提醒使用者，更换新
广叩o
然而，目前市场上常见的漏电保护插座，不仅不具有寿命终止检测功能， 而且，当其寿命终止时，对使用者来说没有任何的提示功能，其复位按钮仍然 可以复位，漏电保护插座的负载输出端和插座表面的单相三线电源输出插孔仍 有电源输出，误导使用者继续使用。当出现漏电现象时，该漏电保护插座起不 到任何的保护作用，极易造成使用者触电身亡事故的发生。
发明内容
鉴于上述原因，本发明的主要目的是提供一种当漏电保护插座电源输入端 与墙壁内的电源线连接好后无需操作任何部件就可自动对漏电保护插座是否 仍然具有漏电保护功能进行检测并显示检测结果的漏电保护插座。当漏电保护 插座内部元件完好没有寿命终止时复位指示灯常亮，表示能自动建立正确的复 位机制并可以复位，复位后，电源输出指示灯常亮，说明漏电保护插座可以正
常工作；当漏电保护插座内部元件开路或短路即寿命终止时，本发明通过复位 指示灯不亮来表示该漏电保护插座已经寿命终止了并阻止复位按钮复位，使漏 电保护插座的负载输出端和插座表面的单相三线电源输出插孔均没有电源输 出，避免当出现漏电现象时因漏电保护插座已寿命终止了但其仍有电源输出导 致的使用者触电身亡事故的发生。
本发明的另一目的是提供一种具有机械脱扣功能的漏电保护插座。当漏电 保护插座内的元器件，尤其是能产生撞击力的脱扣线圈失效时，即漏电保护插 座寿命终止时，本发明可以通过机械方式强行使漏电保护插座跳闸/脱扣，强
行切断其电源输出，并使该己寿命终止的漏电保护插座无法再复位。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案 一种具有寿命终止检测功能
的漏电保护插座，它由壳体、安装在壳体内的可实现漏电保护插座有/无电源
输出的电路板构成；其特征在于
在所述电路板上安装有一个弹性电源火线输入金属片、 一个弹性电源零线
输入金属片、用于检测漏电电流的差动微分变压器和控制该弹性电源火线、零
线输入金属片与插座电源输出导体接触/或断开的机械跳闸装置；
所述插座电源输出导体包括焊接在电路板上的套有电源火线输出接线螺
钉的电源火线输出端、焊接在电路板上的套有电源零线输出接线螺钉的电源零
线输出端和设置在壳体绝缘中层支架两侧的电源火线输出导体、电源零线输出
导体
电源火线输入金属片的一端穿过所述差动微分变压器与电源输入接线片 一起焊接在电路板上，通过电源火线输入接线螺钉与墙壁内的电源火线相连， 另一端设有一个动触点；电源零线输入金属片的一端穿过所述差动微分变压器 与电源输入接线片一起焊接在电路板上，通过电源零线输入接线螺钉与墙壁内 的电源零线相连，另 一 端设有 一 个动触点；
电源火线输出端与设置在电路板上方的弹性金属片接触一起焊接在电路 上，并与电源火线输出接线螺钉相连，在弹性金属片的另一端设有一个动触点； 电源零线输出端与设置在电路板上方的弹性金属片接触一起焊接在电路板上， 并与电源零线输出接线螺钉相连，在弹性金属片的另一端也设有一个动触点；
设置在壳体中层支架一侧的电源火线输出导体上设有两个片状夹子叶翅， 两个片状夹子叶翅分别与插座表面的两个电源插孔火线插孔上下垂直对应；设 置在壳体中层支架另一侧的电源零线输出导体上也设有两个片状夹子叶翅，两 个片状夹子叶翅分别与插座表面的两个电源插孔零线插孔上下垂直对应；
在电源火线输出导体上设有两个静触点；在电源零线输出导体上设有两个 静触点；
电源火线输入金属片上的动触点与电源火线输出导体上的一个静触点上 下垂直对应，接触/或断开构成一对开关；弹性金属片上的动触点与电源火线 输出导体上的另一个静触点上下垂直对应，接触/或断开构成另一对开关；电 源零线输入金属片上的动触点与电源零线输出导体上的一个静触点上下垂直 对应，接触/或断开构成又一对开关；弹性金属片上的动触点与电源火线输出 导体上的另一个静触点上下垂直对应，接触/或断幵构成再一对开关； 一共是
四对触点构成火线、零线两组四对开关。
所述电源火线输入金属片上的动触点和弹性金属片上的动触点在机械跳 闸装置一侧提臂上方的位置呈相互交叉状；所述电源零线输入金属片上的动触 点和弹性金属片上的动触点在机械跳闸装置另一侧提臂上方的位置也是呈相 互交叉状。
所述机械跳闸装置包括脱扣器、脱扣器导电弹簧、复位导向柱、复位弹簧、 锁扣、锁扣弹簧、脱扣杠杆和脱扣线圈；
脱扣器位于复位按钮的正下方，为一柱体；其左右两侧向外延伸形成提臂， 所述弹性电源输入金属片、弹性金属片位于脱扣器左右两侧提臂的上方，并可 以随着脱扣器上下移动；其底部向下延伸有一个起固定作用和导向作用的插 杆，插杆上套有脱扣器导电弹簧，套有脱扣器导电弹簧的插杆穿过电路板并伸 出电路板；
在脱扣器的顶部设有一纵向中央穿孔，嵌于复位按钮底面的套有复位弹簧 的复位导向柱可以沿中央穿孔上下移动；所述复位导向柱的下部、靠近其底部 开有一圈凹陷的锁槽；
在脱扣器的中部、横穿脱扣器设有一可移动的由金属材料制成的"L " 形锁扣，在锁扣的顶面设有锁扣孔；容置在脱扣器中央穿孔内的复位导向柱与 锁扣顶面的锁扣孔呈错位状；在脱扣器的侧壁与锁扣内侧壁之间设有一圆形 槽，内置有锁扣弹簧；
在锁扣侧壁的外侧设有一内置有活动铁芯的脱扣线圈，脱扣线圈内置的活 动铁芯正对着锁扣的侧壁；
在锁扣顶面靠近测试按钮的一端设有一孔，在孔内穿有一 "7"字形脱扣 杠杆，脱扣杠杆的顶面位于测试按钮的下面，在脱扣器靠近脱扣杠杆的侧壁上 设有一个支点，脱扣杠杆的侧臂靠在脱扣器侧壁的支点上，脱扣杠杆侧臂最底 端抵在脱扣器的侧壁上；
所述脱扣器、锁扣、锁扣弹簧和脱扣杠杆相互衔接成为一个可自由活动的 整体。
在所述电路板上，靠近脱扣器的底部侧向还设有一个"F"形金属片，该 "F"形金属片和脱扣器导电弹簧构成一个与复位按钮联动的、反应复位按钮 状态的微动开关；脱扣器导电弹簧的上端延伸出一个长柄，该长柄延伸至"F" 形金属片上部开口处，它从静态到复位状态随着脱扣器一起沿"F"形金属片 开口侧的中、下、上位置移动；脱扣器导电弹簧下端通过一可控硅与地相连，"F "形金属片通过脱扣线圈与交流电源输入端的火线线相连；
所述复位按钮处于脱扣状态时，脱扣器导电弹簧长柄正好位于"F"形金 属片中间的凹槽内，微动开关为断开状态；按压复位按钮时，脱扣器导电弹簧 长柄刚好与在"F"形金属片下部的突出部位接触导通，微动开关呈闭合状态； 复位按钮处于复位状态时，脱扣器导电弹簧长柄与在"F"形金属片上部突出 部位接触导通，微动开关为闭合状态。
在所述弹性电源零线输入金属片动触点的正下方，设有一模拟漏电流限流 电阻，该电阻一端正对着动触点，另一端经所述脱扣线圈与电路板上的火线相 连，动触点和电阻的接触与断开构成一个与复位按钮联动的漏电流模拟开关；
在漏电保护插座处于初始状态时，所述弹性电源零线输入金属片上的动触 点与模拟漏电流限流电阻接触在漏电保护插座复位后，所述弹性电源零线输 入金属片上的动触点与模拟漏电流限流电阻断开；
在漏电保护插座处于初始状态复位按钮处于脱扣状态时，电源输入端零线 经漏电流模拟开关、模拟漏电流限流电阻、脱扣线圈与电路板上的电源火线相 连，形成无需操作任何部件即可自动产生模拟漏电流的回路。
在漏电保护插座接上电源处于初始状态，所述漏电流模拟开关处于闭合状 态，由"F"形金属片和脱扣器导电弹簧构成的微动开关处于断开状态；在复 位按钮复位的过程中，漏电流模拟开关从尚未打开、微动开关已闭合的状态变 为漏电流模拟幵关打开、微动开关闭合的状态。
在漏电保护插座壳体上还安装有--个测试按钮，测试按钮向下延伸有一只 脚，脚的上端套有一弹簧；测试按钮的一侧边缘向下延伸有一只手臂，臂尖压 着一金属测试片，在金属测试片的正下方还设有一与金属测试片分离的金属 片；金属测试片的一端与电源火线相连，另一端悬空，其正下方的金属片通过 一电阻与电源零线相连；
所述测试按钮向下位移至第一位置，测试按钮手臂的尖部向下触压使金属 测试片和金属片两者接触产生模拟漏电流
所述测试按钮继续向下位移至第二位置，测试按钮的脚压抵所述脱扣杠杆 向下位移，带动机械跳闸装置动作，使复位按钮强行脱扣/跳闸。
在所述电路板上设有一只红色的复位指示灯，在中层支架上设有一只绿色 或黄色的电源输出指示灯表示漏电保护插座的状态；在两只指示灯的上面设有 一个纵向放置的引光管，该引光管的顶端位于上盖表面的指示灯孔下方；
所述电源输出指示灯并联在漏电保护插座电源输出端火线、零线之间；所
述复位指示灯串联在可控硅导通回路中。
由于本发明采用以上技术方案，使得本发明不仅具有漏电保护功能，而且， 在本发明与墙壁内的电源火线、零线接通后，无需操作任何部件即可自动对漏 电保护插座的漏电保护功能进行检测。当漏电保护插座内部元件完好时可使复 位指示灯常亮，能自动建立正确的复位机制并可以复位，复位后，电源输出指 示灯常亮，说明漏电保护插座能正常工作；当漏电保护插座内部元件开路或短 路即漏电保护插座寿命终止时，本发明通过使复位指示灯不亮，且无复位电压 输出的方式表示漏电保护插座寿命已经终止并阻止复位按钮复位，使漏电保护 插座的负载输出端和插座表面的单相三线电源输出插孔均没有电源输出，避免 出现漏电现象时因漏电保护插座已寿命终止或其内部元器件出现故障不能正 常工作，但其仍有电源输出导致的使用者触电身亡事故的发生。另外，当漏电 保护插座内的某个零配件故障时，特别是当脱扣线圈故障或可控硅断路或漏电 流检测元件损坏无法正常工作时，可以通过按压测试按钮通过机械方式强行切 断插座的电源输出。本发明功能全、安全性好，使用安全，可确实保证使用者 的人身安全和电器安全。
图1为本发明的分解结构示意图2为本发明主视图3为本发明去掉上盖后的主视图4为本发明电路板上各组件位置关系示意图5-1为图3的B-B局部剖视图，插座初始状态无电源输出时各组件位置 关系示意图5-2为图3的B-B局部剖视图，插座正常工作有电源输出时各组件位置 关系示意图5-3为图3的B-B局部剖视图，按压测试按钮插座跳闸无电源输出时各 组件位置关系示意图5-4为图3的B-B局部剖视图，继续按压测试按钮使插座强行脱扣切断 插座电源输出时各组件位置关系示意图6-1为图3的C-C局部剖视图，插座初始状态无电源输出时各组件位置 关系示意图6-2为图3的C-C局部剖视图，复位按钮被按压瞬间各组件位置关系示 意图6-3为图3的B-B局部剖视图，复位按钮复位电源插座正常工作有电源 输出时各组件位置关系示意图7为图3的A-A局部剖视图，插座初始状态无电源输出时各组件位置关 系示意图8为本发明控制电路具体电路图。
具体实施例方式
如图l所示，本发明公开的漏电保护插座主要由壳体、安装在壳体内的可 实现漏电保护插座有/无电源输出的电路板18构成。
所述壳体由上盖2、绝缘中层支架3和底座4组合而成在上盖2和绝缘 中层支架3之间设有金属接地安装板1;在绝缘中层支架3和底座4之间设有 电路板18。
如图l、图2所示，在上盖2上开有电源输出插孔5、 6、复位按钮孔8-A、 测试按钮孔7-A和状态指示灯孔30-A。在复位按钮孔8-A和测试按钮孔7-A 内设置有复位按钮(RESET) 8和测试按钮(TEST) 7，复位按钮8和测试按 钮7穿过金属接地安装板1和绝缘中层支架3与电路板18上的组件相接触。 在上盖2的侧面设有四只卡钩2-A，用于与底座4内侧的卡槽4-B卡固。
金属接地安装板1位于上盖2和绝缘中层支架3之间，通过接地螺钉13-A、 导线与大地相连。在金属接地安装板l上，与上盖2电源输出插孔5、 6的接 地孔上下垂直相对应处设有接地叶片11、 12。在金属接地安装板1的两端设有 安装孔13-B。
如图l、图3所示，在绝缘的中层支架3的两侧分别安装有一根电源火线 输出导体14和一根电源零线输出导体13。在电源输出导体13、 14的两端，与 上盖2电源输出插孔5、 6的零线孔、火线孔上下垂直相对应处设有片状夹子 叶翅60、 61、 62、 63。在电源输出导体13、 14上分别设有两个静触点15、 52 和16、 53，形成两组静触点15、 16和52、 53。
如图1所示，底座4用于容纳中层支架3和电路板18。在底座4的两侧对 称地设有一对电源零线、火线输入接线螺钉9、 IO和一对电源零线、火线输出 接线螺钉109、 110。
本发明的核心组件是安装在壳体内的电路板18，它具有使插座上盖2上的 电源输出插孔5、 6、底座4两侧的电源输出接线螺钉109、 110有/或无电源输 出以及检测漏电保护插座是否寿命终止、显示检测结果、通过机械方式使插座 强行脱扣的功能。
如图1、图4所示，该电路板18上设有两条弹性电源零线、火线输入金属
片50、 51。弹性电源输入金属片50、 51的一端向下弯曲90度，穿过差动微分 变压器19与电源输入接线片24、 25—起焊接在电路板18上，与电源零线、 火线输入接线螺钉9、 IO相连，电源零线输入接线螺钉9通过导线与墙壁内的 电源零线相连，电源火线输入接线螺钉IO通过导线与墙壁内的电源火线相连； 弹性电源输入金属片50、 51的另一端分别设有动触点54和55。动触点54、 55分别与设置在中层支架3上的电源输出导体13、 14上的一组静触点52、 53 (如图3所示)上下垂直相对应，接触/或断开构成两对开关。在电路板18的 上方、两侧还设置有两条弹性金属片20、 21;弹性金属片20、 21的一端与电 源零线、火线输出端80、 81接触一起焊接在电路板上，并与设置在底座4两 侧的电源输出接线螺钉109、 110相连，另一端设有动触点22、 23，该对动触 点22、 23分别与电源输出导体13、 14上的另一组静触点15、 16上下垂直相 对应(如图3所示)，接触/或断开构成两对开关。上述电源输入金属片50、 51、电源输出导体13、 14和弹性金属片20、 21上的动、静触点共构成零线、 火线两组四对电源开关54和52、 22和15、 55和53、 23和16，分别对应于电 路图8上的开关KR-2-2， KR-3-2， KR-2-l， KR-3-l。
在电路板18上还设有用于检测漏电电流的差动微分变压器19，如图8所 示，电源火线HOT、零线WHITE穿过差动微分变压器19(图8中的Ll、 L2)。 当供电回路中出现漏电现象时，差动微分变压器就会输出电压信号给漏电流检 测控制芯片IC (型号为LM1851/RV4145)，芯片IC的管脚1输出控制信号使 电路板18上的跳闸装置动作，使漏电保护插座跳闸，切断漏电保护插座的电 源输出。
如图1、图4、图5-l所示，在电路板18上还设有可以使弹性电源输入金 属片50、 51与电源输出导体13、 14电力连接/或断开、以及通过电源输出导体 13、 14使弹性金属片20、 21带电/或断电，进而使电源输出端80、 81带电Z或 断电的机械跳闸装置。该机械跳闸装置包括脱扣器28、脱扣器导电弹簧69、 复位导向柱35、复位弹簧91、锁扣3()、锁扣弹簧34、脱扣杠杆37和脱扣线 圈26。
脱扣器28位于复位按钮8的正下方，为一柱体；其左右两侧向外延伸形 成提臂，弹性电源输入金属片50、 51、弹性金属片20、 21位于脱扣器28左右 两侧提臂的上方，并可以随着脱扣器28上下移动；其底部向下延伸有一个起 固定作用和导向作用的插杆68，插杆68上套有脱扣器导电弹簧69，套有脱扣
器导电弹簧69的插杆68穿过电路板18并伸出电路板18。如图4所示，电源 零线输入金属片50上的动触点54与弹性金属片20上的动触点22在脱扣器28 侧面提臂上方的位置呈相互交叉状，同样，电源火线输入金属片51上的动触 点55与弹性金属片21上的动触点23在脱扣器28侧面提臂上方的位置也呈相 互交叉状。
如图5-l，在脱扣器28的顶部设有一纵向中央穿孔29，嵌于复位按钮8 底面的套有复位弹簧91的复位导向柱35可以沿中央穿孔29上下移动。在复 位导向柱35的下部、靠近其底部开有一圈凹陷的锁槽36，复位导向柱35的底 面为平面。
在脱扣器28的中部、横穿脱扣器28设有一可移动的由金属材料制成的 "L "形锁扣30。在锁扣30的顶面设有锁扣孔31。在漏电保护插座初始状 态无电源输出时，容置在脱扣器28中央穿孔29内的复位导向柱35与锁扣30 顶面的锁扣孔31呈错位状。在脱扣器28的侧壁与锁扣30内侧壁之间设有一 圆形槽33，内置有锁扣弹簧.34。在锁扣30侧壁的外侧设有一内置有活动铁芯 42的脱扣线圈26。脱扣线圈26内置的活动铁芯42正对着锁扣30的侧壁。锁 扣30在铁芯42的作用下可以前后移动，从而使复位按钮8复位或脱扣(跳闸)。 在脱扣线圈26上方设有一线圈架41 ，中层支架一端压住线圈架41。
在锁扣30顶面靠近测试按钮7的一端设有一孔32，在孔32内穿有一"7" 字形脱扣杠杆37，脱扣杠杆37的顶面位于测试按钮7的下面，在脱扣器28 靠近脱扣杠杆37的侧壁上设有一个支点28-A，脱扣杠杆37的侧臂靠在脱扣器 28侧壁上的支点28-A上，脱扣杠杆37侧臂最底端抵在脱扣器28的侧壁28-B 上。
脱扣器28、锁扣30、锁扣弹簧34和脱扣杠杆37相互衔接成为一个可自 由活动的整体。
如图6-l所示，本发明在电路板18上，靠近脱扣器28底部插杆68上套 着的脱扣器导电弹簧69处，设有一个"F"形金属片78。该"F"形金属片 78和脱扣器导电弹簧69构成一个与复位按钮8联动的、反应复位按钮8状态 的微动开关，如图8中的KR-4。脱扣器导电弹簧69的上端延伸出一个长柄 69-A，该长柄69-A延伸至"F"形金属片78中部开口处，它从静态到复位状 态随着脱扣器28—起沿"F"形金属片78开口侧的中、下、上位置移动。脱 扣器导电弹簧69下端通过一可控硅与地相连，"F"形金属片78通过脱扣线 圈26与交流电源输入端的火线相连。如图6-l所示，在复位按钮8处于脱扣状态时，脱扣器导电弹簧69的长柄69-A正好位于金属片78上部中间的凹槽 78-C中，微动开关KR-4断开。如图6-2所示，当按压复位按钮8时，脱扣器 28被压向下移动，压着脱扣器导电弹簧69的长柄69-A—起垂直向下移动，当 复位导向柱35的底部碰到锁扣30的顶部时，脱扣器导电弹簧长柄69-A刚好 与"F"形金属片78下部突出的部位78-B接触导通，微动开关KR-4闭合。如 图6-3所示，当复位导向柱35底部的锁槽36扣在锁扣30的锁扣孔31内时， 随着复位按钮的释放，在复位导向柱35上的复位弹簧91的作用下，复位导向 柱35向上移动使脱扣器导电弹簧69被释放推动脱扣器28同时向上，脱扣器 导电弹簧长柄69-A也随之向上移动，与"F"形金属片78上部的突出部位78-A 接触导通，微动开关KR-4仍然闭合。故，本发明通过脱扣器导电弹簧69和金 属片78构成的微动开关表示复位按钮8的状态，脱扣器导电弹簧长柄69-A位 于金属片78中间凹槽位置78-C时，表示复位按钮8处于脱扣状态；脱扣器导 电弹簧长柄69-A与金属片78下部凸出位置78-B接触时，表示复位按钮8被 Uf、'，:；脱扣器导电弹簧长柄69-A与金属片78上部凸出位置78-A接触时，表 示复位按钮8处于Li 1:作状态。
如图7所示，在弹性电源零线输入金属片50动触点54的正下方，设有一 个模拟漏电流限流电阻R88，该电阻一端正对着动触点54，另一端经脱扣线圈 与电路板上的火线相连，动触点54和电阻R88的接触与断开构成一个与复位 按钮8联动的漏电流模拟开关，如图8中的开关KR-1。在复位按钮处于脱扣 状态时，电阻R88向上的一端刚好与动触点54接触，漏电流模拟开关KR-1 闭合，电源零线经漏电流模拟开关KR-1、电阻R88、脱扣线圈与电源火线相 连，形成无需操作任何部件即可自动产生模拟漏电流的回路；此时，脱扣器导 电弹簧长柄69-A位于金属片78的中间部位78-C内(如图6-l所示)，即由 脱扣器导电弹簧69和金属片78构成的开关KR-4处于断开状态。按下复位按 钮，脱扣器导电弹簧长柄69-A与金属片78下部突出部位78-B接触导通(如 图6-2所示)，即由脱扣器导电弹簧69和金属片78构成的开关KR-4处于闭 合状态；由于脱扣器28是向下移动的，电源零线输入金属片50位于脱扣器侧 面提臂的上方，仍保持原来的位置，其上的动触点54继续保持与电阻R88的 接触状态，漏电流模拟开关KR-1仍为闭合状态。继续按压复位按钮，当复位 导向柱35底部的锁槽36扣在锁扣30的锁扣孔31内时，随着复位按钮的释放， 复位导向柱35向上移动，带动脱扣器28向上移动，使位于脱扣器28侧面提 臂上的电源零线输入金属片50被带动上移，动触点54与电阻R88分离断开，
漏电流模拟开关KR-1断开，电源零线输入金属片50上的动触点54与电源零
线输出导体13上的静触点52接触导通；脱扣器导电弹簧长柄69-A与金属片 78上部突出部位78-A接触导通(如图6-3所示)，即由脱扣器导电弹簧69和 金属片78构成的开关KR-4仍处于闭合状态。
图8为本发明漏电保护插座(GFCI)内部控制电路具体电路图。如图所示， 控制电路主要由用于检测漏电流的差动微分变压器L1 (200: 1)和L2 ( 1000: 1)、漏电流检测控制芯片IC (LM1851/RV4145)、内置有铁芯的脱扣线圈26 (SOL)、可控硅V5、与复位按钮RESET连动的开关KR-1、 KR-2-1、 KR-2-2、 KR-3-l、 KR-3-2、 KR-4、复位指示灯V6、电源输出指示灯V7和试验电阻R88 以及一些相关的二极管、电阻、电容等组成。
漏电保护插座供电线路中的火线HOT、零线WHITE穿过差动微分变压器 Ll、 L2，差动微分变压器L1、 L2漏电流检测信号输出端与漏电流检测控制芯 片IC的信号输入端2、 3、 5、 4相连，漏电流检测控制芯片IC的控制信号输 出端1与可控硅V5的门极相连；可控硅V5的阴极与直流电源负极相连，可 控硅V5的阳极经与复位按钮RESET连动的微动开关KR-4、脱扣线圈SOL与 电源火线HOT相连；内置在脱扣线圈SOL内的铁芯通过机械脱扣装置使复位 按钮RESET复位/或脱扣，使开关KR-2-1、 KR-2-2、 KR-3-1、 KR-3-2闭合/或 断开。
在漏电保护插座电源输出端火线、零线之间连有电源输出指示灯V7;在可 控硅V5导通回路中串联有复位指示灯V6。
电源输入端零线WHITE穿过测试线圏Ll (200: 1 )和L2 ( 1000: 1 )， 经漏电流模拟开关KR-1、模拟漏电流限流电阻R88、脱扣线圈26(SOL)与电 源输入端火线HOT相连，构成模拟漏电流产生回路。此电路使漏电保护插座 的电源输入端与墙壁内的电源线连接好后，无需操作任何部件即可自动产生一 模拟漏电流。
在漏电保护插座接上电源复位按钮没有复位时，由于KR-1处于闭合状态， 由上述模拟漏电流产生回路，R88得电产生模拟漏电流，漏电流流过漏电检测 线圈L2 ( 1000: 1)，检测线圈感应出一定值的电压信号，电压信号通过耦合 电容C9、输入到IC的信号输入端2、 3,经过IC正反馈输出到5极、4极(公 共极)，再通过C1、 C2、 Ll (200:1 )馈送到L2(1000:l)，由C9回送到IC的 信号输入端3、 2，信号被放大后，从IC的1脚输出高电平控制信号到可控硅 V5的门极，可控硅V5被触发，正极与负极导通，接于AB间的指示电路中的复 位指示灯V6将会发光，表示漏电保护插座功能完好，具有漏电保护功能，复
位按钮能够复位。反之，如果漏电保护插座已经寿命终止了，则V6不发光，
复位按钮始终不能被复位，提示使用者应该更换漏电保护插座。
如图8、图5-2所示，按下复位按钮，漏电流模拟开关KR-1尚未断开，而 开关KR-4已闭合时，此时由于KR-4的闭合使A点和B点短接，原AB两端 的电压被加到脱扣线圈(SOL) 26上，使脱扣线圈SOL有一定的电流流过而 产生磁场，内部铁芯做冲击运动，锁扣30打开，复位按钮可以复位，同时接 于A点、B点间的发光二极管V6处于截止状态，V6灯灭。复位后，由于开关 KR2-1， KR2-2， KR3-1， KR3-2的闭合，使并接于电源火线、零线之间的电源 输出指示灯V7被点亮，表示插座表面的单相三线插孔和负载输出端均有电源 输出。如果漏电保护插座寿命终止了，脱扣线圈(SOL) 26内始终没有大电流 流过，无法产生磁场，其内部铁芯不会推动锁扣30动作，复位按钮始终不能 复位，漏电保护插座表面的单相三线插孔和负载输出端均没有电源输出，复位 指示灯V6和电源输出指示灯V7均不亮。
当插座功能完好时，漏电保护插座正确接入电源后，按下复位按钮RESET 后，负载端LOAD和插座表面有电力输出，插座正常工作。此时当线路内有漏 电流产生时，由于电源火线HOT和零线WHITE是同时穿过所述漏电流检测线圈 Ll(200:l)和L2 (1000:1)，线路中两线穿过检测线圈的电流的矢量和不为零， 检测线圈立刻感应出一定值的电压信号，电压信号通过耦合电容C9、输入到 IC1的信号输入端2、 3，经过IC后再由正反馈输出端5、 4 (公共极)通过C1、 C2、 Ll ( 200:1 )馈送到L2 (1000:1)、通过C9回送到IC1的信号输入端3、 2， 信号放大，从IC的1脚输出脱扣控制信号到可控硅V5的门极，可控硅V5被 触发，正极与负极导通，从而使可控硅V5的正极处B点为低电位，由于此时 开关KR-4是闭合状态，A点和B点即为同一点，因线圈26的另一端与电源火 线相连，26线圈的两端将获得一定值的电压，有一定的电流流过，产生磁场， 其内部铁芯作冲击运动，使复位按钮脱扣，切断电源的输出，如图5-3所示。
本发明还可以通过按压测试按钮TEST手动产生漏电电流检测漏电保护插 座是否寿命终止；同时还可以继续按压测试按钮TEST进行强行机械脱扣，切 断漏电保护插座的电源输出。如图5-l。图5-4所示，本发明的测试按钮7向 下延伸有一只脚40A，脚40A的上端套有一弹簧40;测试按钮7的一侧边缘向 下延伸有一只手臂46，臂尖压着一金属测试片47，在金属测试片47的正下方 还设有一与金属测试片47分离的金属片47A。如图8所示金属测试片47的一
端与电源火线相连，另一端悬空，其正下方的金属片47A通过一电阻R3与电 源零线相连。如图5-3所示，按压测试按钮7至第一位置，使其手臂46的尖 部抵压测试片47，使测试片47悬空的一端与金属片47A接触，从而使电源火 线经测试片47、全属片47A、电阻R3与电源零线短接，人为模拟产生漏电流。 如果漏电保护插座工作正常具有漏电保护功能，漏电保护插座应该跳闸，切断 其电源输出。如果测试按钮7从静止状态向下按到第一位置使测试片47、金属 片47A接触产生模拟漏电流仍然使插座不能跳闸，说明该漏电保护插座已经寿 命终止了。此时，可以继续向下按压测试按钮7至第二位置通过机械装置强行 切断插座的电源输出。如图5-4所示，当漏电保护插座寿命终止无法跳闸后， 可以继续向下按压测试按钮7，使测试按钮7向下延伸的脚40A触压脱扣杠杆 '37顶面，使脱扣杠杆37的侧臂离幵脱扣器28侧壁上的支点28-A，使脱扣杠 杆37的尾部以脱扣器底部28-B为支点沿锁扣30上的孔32向下移动，拉着锁 扣30移动，使复位导向拄35的锁槽36从锁扣30上的孔31中跳出，脱口器 28下落，弹性电源输入金属片50、 51、弹性金属片20、 21同时下落，使其动 触点与电源输出导体13、 14上的静触点断开，电源输出导体13、 14、电源输 出端80、 81均不带电。由于电源输出导体13、 14、电源输出端80、 81均不带 电，强行切断插座的电源输出。
当要检测漏电保护插座功能是否正常时，也可以按压测试按钮TEST，使复 位按钮机械脱扣，此时由于开关KR-1的闭合，产生一个模拟漏电流并穿过检 测线圈，检测线圈感应出一定值的电压信号输入到IC的输入端3、 2，经过引 极和正反馈端5的激励，IC的1脚立即输出漏电触发信号，该信号输入到可控 硅V5的门极，使可控硅V5被触发，正极与负极导通，由于此时开关KR-4处 于断开状态，从电源火线通过线圈26、电阻R4、发光二极管V6、可控硅V5 流到公共接地端形成电流通路，指示灯V6被点亮，表示插座功能完好，可以 复位。当漏电保护插座出现内部故障即寿命终止时，按下测试按钮，由于内部 元件的故障，使漏电检测功能丧失，]:C的l脚无控制信号输出，可控硅V5不 能被触发，处于非导通状态，插座功能正常指示灯V6也就不会被点亮，脱扣 线圈26也不能得电，因此按压复位按钮不能完成复位，说明该漏电保护插座 己经出现了内部故障，即已经寿命终止，应及时更换漏电保护插座。如果漏电 保护插座的故障没有消除，机械跳闸装置无法动作，漏电流模拟开关KR-1始 终打不开，阻止复位按钮始终无法复位，漏电保护插座没有电力输出。
在以上各种情况，从IC的1脚输出的控制信号必须经过并接在可控硅的
控制端与地之间的抗扰电容C7的滤波，来抑制误触发的产生。
如图8、图7所示，本发明在电路板18上设有一只红色的复位指示灯V6， 在中层支架3上设有一只绿色或黄色的电源输出指示灯V7表示漏电保护插座 的状态。它们通过引光管D把所发出的光折射到漏电保护插座的表面，从图2 所示的状态指示灯孔30-A中露出。当漏电保护插座没有寿命终止、仍然具有 漏电保护功能时，复位指示灯V6亮当漏电保护插座寿命终止了，复位指示 灯V6不亮。当漏电保护插座有电源输出时，电源输出指示灯V7亮，反之， V7不亮。
如图4所示，本发明还在弹性电源输入金属片50、 51的下方和弹性金属 片20、 21的下方，设有两对限位档片43、 44和73、 74。
综上所述，由于本发明采用以上技术方案，故本发明公开的漏电保护插座 具有以下突出的功能
(1) 当漏电保护插座电源输入端与墙壁内的电源线连接好后，无需操作 任何部件，就可自动检测漏电保护插座是否仍然具有漏电保护功能即是否寿命 终止，并显示检测结果的功能
a. 当漏电保护插座内部元件完好吋复位指示灯常亮，表示能自动建立正确 的复位机制并可以复位，复位后，电源输出指示灯常亮，说明漏电保护插座可 以正常工作；
b. 当漏电保护插座内部元件开路或短路即寿命终止时，复位指示灯不亮， 表示该漏电保护插座已经寿命终止了，并阻止复位按钮复位，使漏电保护插座 的负载输出端和插座表面的单相三线电源输出插孔均没有电源输出。
(2) 具有机械脱扣功能
当漏电保护插座内的元器件，尤其是能产生撞击力的脱扣线圈失效时，即 寿命终止时，可通过机械方式强行使漏电保护插座跳闸/脱扣，强行切断其电 源输出，并使该已寿命终止的漏电保护插座无法再复位。
(3) 具有手动检测并显示检测结果功能
a. 当手动模拟产生漏电流，漏电保护插座能够脱扣/跳闸，复位指示灯常 亮，说明漏电保护插座可以正常工作，并可以复位，复位后，电源输出指示灯 常亮；
b. 当手动模拟产生漏电流，漏电保护插座不能脱扣/跳闸，复位指示灯不 亮，说明该漏电保护插座已经寿命终止了，本发明可以阻止复位按钮复位，使 漏电保护插座的负载输出端和插座表面的单相三线电源输出插孔均没有电源输出。
(4)具有防止反向接线错误的保护功能 当安装工或电工错误地将墙壁内的电源线连接到漏电保护插座输出端上 时，如图8所示，本发明无需操作任何部件即可自动产生模拟漏电电流的电路 无法产生漏电流，漏电检测芯片IC无法产生控制信号，使可控硅V5不导通， 脱扣线圈SOL内没有电流流过，无法产生磁场推动内置其中的铁芯动作，使 机械脱扣装置不动作，自动阻止复位按钮复位，插座无电源输出，复位指示灯 不亮，表明接线错误。安装工只有接线正确后，复位指示灯才亮，复位按钮才 能复位，漏电保护插座电源输出端才有电源输出。
本发明的优点是功能全、安全性好，使用安全，可确保使用者人身安全。 以上所述是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，任何基于本发明技 术方案基础上的等效变换，均属于本发明保护范围之内。
权利要求
1、一种具有寿命终止检测功能的漏电保护插座，它由壳体、安装在壳体内的可实现漏电保护插座有/无电源输出的电路板(18)构成；其特征在于在所述电路板上安装有一个弹性电源火线输入金属片(51)、一个弹性电源零线输入金属片(50)、用于检测漏电电流的差动微分变压器(19)和控制该弹性电源火线、零线输入金属片(50、51)与插座电源输出导体接触/或断开的机械跳闸装置；所述插座电源输出导体包括焊接在电路板上的套有电源火线输出接线螺钉(110)的电源火线输出端(81)、焊接在电路板上的套有电源零线输出接线螺钉(109)的电源零线输出端(80)和设置在壳体绝缘中层支架(3)两侧的电源火线输出导体(14)、电源零线输出导体(13)；电源火线输入金属片(51)的一端穿过所述差动微分变压器(19)与电源输入接线片(25)一起焊接在电路板(18)上，通过电源火线输入接线螺钉(10)与墙壁内的电源火线相连，另一端设有一个动触点(55)；电源零线输入金属片(50)的一端穿过所述差动微分变压器(19)与电源输入接线片(24)一起焊接在电路板(18)上，通过电源零线输入接线螺钉(9)与墙壁内的电源零线相连，另一端设有一个动触点(54)；电源火线输出端(81)与设置在电路板(18)上方的弹性金属片(21)接触一起焊接在电路上，并与电源火线输出接线螺钉(110)相连，在弹性金属片(21)的另一端设有一个动触点(23)；电源零线输出端(80)与设置在电路板(18)上方的弹性金属片(20)接触一起焊接在电路板上，并与电源零线输出接线螺钉(109)相连，在弹性金属片(20)的另一端也设有一个动触点(22)；设置在壳体中层支架(3)一侧的电源火线输出导体(14)上设有两个片状夹子叶翅(62、63)，两个片状夹子叶翅(62、63)分别与插座表面的两个电源插孔(5、6)火线插孔上下垂直对应；设置在壳体中层支架(3)另一侧的电源零线输出导体(13)上也设有两个片状夹子叶翅(60、61)，两个片状夹子叶翅(60、61)分别与插座表面的两个电源插孔(5、6)零线插孔上下垂直对应；在电源火线输出导体(14)上设有两个静触点(16和53)；在电源零线输出导体(13)上设有两个静触点(15和52)；电源火线输入金属片(51)上的动触点(55)与电源火线输出导体(14)上的一个静触点(53)上下垂直对应，接触/或断开构成一对开关；弹性金属片(21)上的动触点(23)与电源火线输出导体(14)上的另一个静触点(16)上下垂直对应，接触/或断开构成另一对开关；电源零线输入金属片(50)上的动触点(54)与电源零线输出导体(13)上的一个静触点(52)上下垂直对应，接触/或断开构成又一对开关；弹性金属片(20)上的动触点(22)与电源火线输出导体(13)上的另一个静触点(15)上下垂直对应，接触/或断开构成再一对开关；一共是四对触点(55和53、23和16、54和52、22和15)构成火线、零线两组四对开关。
2、 根据权利要求l所述的具有寿命终止检测功能的漏电保护插座，其特 征在于所述电源火线输入金属片(51)上的动触点(55)和弹性金属片(21) 上的动触点(23)在机械跳闸装置一侧提臂上方的位置呈相互交叉状；所述电源零线输入金属片(50)上的动触点(54)和弹性金属片(20)上 的动触点(22)在机械跳闸装置另一侧提臂上方的位置也是呈相互交叉状。
3、 根据权利要求1或2所述的具有寿命终止检测功能的漏电保护插座， 其特征在于所述机械跳闸装置包括脱扣器(28)、脱扣器导电弹簧(69)、 复位导向柱(35)、复位弹簧(91)、锁扣(30)、锁扣弹簧(34)、脱扣杠 杆(37)和脱扣线圈(26);脱扣器(28)位于复位按钮(8)的正下方，为一柱体；其左右两侧向外 延伸形成提臂，所述弹性电源输入金属片(50、 51)、弹性金属片(20、 21) 位于脱扣器(28)左右两侧提臂的上方，并可以随着脱扣器(28)上下移动； 其底部向下延伸有一个起固定作用和导向作用的插杆(68)，插杆(68)上套 有脱扣器导电弹簧(69)，套有脱扣器导电弹簧(69)的插杆(68)穿过电路 板(18)并伸出电路板(18);在脱扣器(28)的顶部设有一纵向中央穿孔(29)，嵌于复位按钮(8) 底面的套有复位弹簧(91)的复位导向柱(35)可以沿中央穿孔(29)上下移 动；所述复位导向柱(35)的下部、靠近其底部开有一圈凹陷的锁槽(36);在脱扣器(28)的中部、横穿脱扣器(28)设有一可移动的由金属材料制 成的"L "形锁扣(30)，在锁扣(30)的顶面设有锁扣孔(31);容置在 脱扣器(28)中央穿孔(29)内的复位导向柱(35)与锁扣(30)顶面的锁扣 孔(31)呈错位状；在脱扣器(28)的侧壁与锁扣(30)内侧壁之间设有一圆 形槽(33)，内置有锁扣弹簧(34);在锁扣(30)侧壁的外侧设有一内置有活动铁芯(42)的脱扣线圈(26)，脱扣线圈(26)内置的活动铁芯(42)正对着锁扣(30)的侧壁；该锁扣(30) 前后移动可使复位按钮(8)复位或脱扣/跳闸；在锁扣(30)顶面靠近测试按钮(7)的一端设有一孔(32)，在孔(32) 内穿有一 "7"字形脱扣杠杆(37)，脱扣杠杆(37)的顶面位于测试按钮(7) 的下面，在脱扣器(28)靠近脱扣杠杆(37)的侧壁上设有一个支点(28-A)， 脱扣杠杆(37)的侧臂靠在脱扣器(28)侧壁的支点(28-A)上，脱扣杠杆(37) 侧臂最底端抵在脱扣器(28)的侧壁上；所述脱扣器(28)、锁扣(30)、锁扣弹簧(34)和脱扣杠杆(37)相互衔接成为一个可自由活动的整体。
4、 根据权利要求3所述的具有寿命终止检测功能的漏电保护插座，其特征在于在所述电路板(18)上，靠近脱扣器(28)的底部侧向还设有一个"F" 形金属片(78)，该"F"形金属片(78)和脱扣器导电弹簧(69 )构成一个与复位按钮(8)联动的、反应复位按钮(8)状态的微动开关(KR-4);脱扣器导电弹簧(69)的上端延伸出一个长柄(69-A)，该长柄(69-A) 延伸至"F"形金属片(78)上部开口处，它从静态到复位状态随着脱扣器(28) --起沿"F"形金属片(78)开口侧的中、下、上位置移动；脱扣器导电弹簧 (69)下端通过一可控硅与地相连，"F"形金属片(78)通过脱扣线圈与交流电源输入端的火线线相连；所述复位按钮(8)处于脱扣状态时，脱扣器导电弹簧长柄(69-A)正好 位于"F"形金属片(78)中间的凹槽(78-C)内，微动开关(KR-4)为断开状态；按压复位按钮(8)时，脱扣器导电弹簧长柄(69-A)刚好接触到"F" 形金属片(78)下部的突出部位(78-B)，微动开关(KR-4)呈闭合状态；复位按钮(8)处于复位状态时，脱扣器导电弹簧长柄(69-A)接触到"F"形金属片(78)上部突出部位(78-A)，微动幵关(KR-4)为闭合状态。
5、 根据权利要求4所述的具有寿命终止检测功能的漏电保护插座，其特 征在于在所述弹性电源零线输入金属片(50)动触点(54)的正下方，设有一模拟漏电流限流电阻(88)，该电阻一端正对着动触点(54)，另一端经所述脱扣线圈与电路板上的火线相连，动触点(54)和电阻(88)的接触与断开构成一个与复位按钮(8)联动的漏电流模拟开关(KR-1);在漏电保护插座处于初始状态时，所述弹性电源零线输入金属片(50)上的动触点(54)与模拟漏电流限流电阻(88)接触；在漏电保护插座复位后， 所述弹性电源零线输入金属片(50)上的动触点(54)与模拟漏电流限流电阻(88)断开；在漏电保护插座处于初始状态复位按钮处于脱扣状态时，电源输入端零线(WHITE)经漏电流模拟开关(KR-1)、模拟漏电流限流电阻(88)、脱扣 线圈与电路板上的电源火线(HOT)相连，形成无需操作住何部件即可自动产 生模拟漏电流的回路。
6、 根据权利要求5所述的具有寿命终止检测功能的漏电保护插座，其特 征在于在漏电保护插座接上电源处于初始状态，所述漏电流模拟开关(KR-1) 处于闭合状态，由"F"形金属片(78)和脱扣器导电弹簧(69)构成的微动 开关(KR-4)处于断开状态；在复位按钮复位的过程中，漏电流模拟开关(KR-1) 从尚未打开、微动开关(KR-4)已闭合的状态变为漏电流模拟开关(KR-1)打 开、微动开关(KR-4)闭合的状态。
7、 根据权利要求6所述的具有寿命终止检测功能的漏电保护插座，其特 征在于在漏电保护插座壳体上还安装有一个测试按钮(7)，测试按钮(7) 向下延伸有一只脚(40A)，脚(40A)的上端套有一弹簧(40);测试按钮(7) 的一侧边缘向下延伸有一只手臂(46)，臂尖压着一金属测试片(47)，在金 属测试片(47)的正下方还设有一与金属测试片(47)分离的金属片(47A); 金属测试片(47)的一端与电源火线相连，另一端悬空，其正下方的金属片(47A) 通过一电阻与电源零线相连；所述测试按钮(7)向下位移至第一位置，测试按钮(7)手臂(46)的尖 部向下触压使金属测试片(47)和金属片(47A)两者接触产生模拟漏电流；所述测试按钮(7)继续向下位移至第二位置，测试按钮(7)的脚(40A) 压抵所述脱扣杠杆(37)向下位移，带动机械跳闸装置动作，使复位按钮强行 脱扣/跳闸。
8、 根据权利要求7所述的具有寿命终止检测功能的漏电保护插座，其特 征在于印制在所述电路板(18)上的控制电路由用于检测漏电流的差动微分 变压器(Ll、 L2)、漏电流检测控制芯片(IC)、内置有铁芯的脱扣线圈(S0L)、 可控硅(V5)、与复位按钮连动的微动开关(KR-4)构成；漏电保护插座供电线路中的火线、零线穿过差动微分变压器，差动微分变 压器漏电流检测信号输出端与漏电流检测控制芯片(IC)的信号输入端(2、 3) 相连，漏电流检测控制芯片(IC)的控制信号输出端(1)与可控硅(V5)的 门极相连；可控硅(V5)的阴极与直流电源负极相连，可控硅(V5)的阳极 经与复位按钮联动的微动开关(KR-4)、脱扣线圈(SOL)与电源火线相连；内置在脱扣线圈(SOL)内的铁芯通过机械脱扣装置使复位按钮复位/或脱扣、 与复位按钮联动的开关闭合/或断开。
9、 根据权利要求8所述的具有寿命终止检测功能的漏电保护插座，其特 征在于在所述电路板(18)上设有一只红色的复位指示灯(V6)，在中层支 架(3)上设有一只绿色或黄色的电源输出指示灯(V7)表示漏电保护插座的 状态；在两只指示灯的上面设有一个纵向放置的引光管(D)，该引光管的顶 端位于上盖(2)表面的指示灯孔(30-A)下方；所述电源输出指示灯(V7)并联在漏电保护插座电源输出端火线、零线之 间；所述复位指示灯(V6)串联在可控硅(V5)导通回路中。
10、 根据权力要求9所述的具有寿命终止检测功能的漏电保护插座，其特 征在于在所述弹性电源输入金属片(50、 51)的下方设有限位档片(73、 74)， 在所述弹性金属片(20、 21)的下方设有限位档片(43、 44)。
全文摘要
本发明公开了一种具有自动进行寿命终止检测并显示检测结果的漏电保护插座，其特征在于在插座电路板上增设有一对与电源输出端相连的弹性金属片，金属片上设有一对动触头；电源输出导体上设有两对静触头；电源输出导体上的两对静触头分别与电源输入金属片上的动触头和弹性金属片上的动触头相对应，构成两组四对开关。在电路板上还增设有寿命终止检测电路，在插座接入电源时，可自动进行漏电保护功能的检测，如果发现插座寿命终止了，就阻止复位按钮复位，使插座的负载端和电源输出孔均无电源输出，并通过复位指示灯提醒使用者及时更换漏电保护插座。本发明功能全、安全性好，可确实保证使用者的人身安全和电器安全。
文档编号H01R13/713GK101174746SQ20061016742
公开日2008年5月7日 申请日期2006年12月15日 优先权日2006年11月3日
发明者黄华道 申请人:黄华道