有“傻瓜型”安全保護功能的新型電源插座電路
出處:chunyang 發(fā)布于:2011-09-02 10:20:57 | 2637 次閱讀
實際生活中,由于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(fā)生,為了保證用電安全,我們在原先的電源插頭與插座之間制作了一個控制電路,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(在一塊N型(或P型)半導體材料的兩邊各擴散一個高雜質濃度的P型區(qū)(或N型區(qū)),就形成兩個不對稱的PN結。把兩個P區(qū)(或N區(qū))并聯(lián)在一起,引出一個電極,稱為柵極(g),在N型(或P型)半導體的兩端各引出一個電極,分別稱為源極(s)和漏極(d)。夾在兩個PN結中間的N區(qū)(或P區(qū))是電流的通道,稱為導電溝道(簡稱溝道))VT1處于零偏狀態(tài),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(既可作三端元件使用也可作二端元件使用)RP1調至稍高于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(Field Effect Transistor縮寫(FET)簡稱場效應管。由多數(shù)載流子參與導電,也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導體器件)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?yōu)?,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于斷電狀態(tài),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作用為緩沖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,人手離開插座以后,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(tài),繼電器(一種當輸入量(電、磁、聲、光、熱,又稱激勵量)達到一定值時,輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動控制器件)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。
元器件的選擇及制作
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(shù)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。
由于場效應管是靠導電溝道的寬窄來控制電流大小的,易受環(huán)境(噪聲、溫度等)影響,在漏、源之間并聯(lián)上一只電容C2后,可以使漏極電壓的脈動成分減小,以提高它的穩(wěn)定性。
實測中,應根據(jù)感應距離(手為被感應源,繼電器K吸合為標志)仔細調節(jié)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(wěn)定吸合,又不要過于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,應將其置于邊側或上方為好,并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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