安全保护装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种安全保护装置，能够监控受保护设备的阻抗（仅用于诸如电热毯的电阻加热设备），并且在受保护设备的阻抗低于正常值的0.98倍时切断受保护设备的电源，从而避免潜在的火灾和电击。电阻加热设备的退化和/或电击将导致所述设备的阻抗降低，并且所述设备的低阻抗将导致过热或火灾。安全保护装置能够在检测到他们的电阻加热设备的性能退化时提醒用户替换他们的电阻加热设备。

【技术实现步骤摘要】
安全保护装置和方法
本专利技术涉及一种安全保护装置和方法，更具体地说，涉及一种电阻加热电器的安全保护装置和方法。
技术介绍
随着社会进步，人们对用电安全的要求越来越高。如大家熟悉的断路器，它具有的过载保护功能可以避免：因电路的过热而造成绝缘的损坏，从而导致电流短路，进而促使火灾的发生；断路器具有的短路保护功能可以迅速地切断短路电流，从而避免电气火灾的发生。又如大家熟悉的漏电保护装置，它可以在流入保护装置的电流与流出保护装置的电流差值达到设定值时切断电路，从而使用户避免可能的触电事故。然而，人们发现尽管我们有了这么多、这么好的用电安全保护设备，但还是不断地有电器火灾的发生，不断地发生人们因电器的漏电而发生触电事故。那是因为，我们现有的产品是有其保护的局限性的，具体说明如下：断路器的过载保护功能的定义为：当通过此设备的电流＜1.13（对微型断路器适用）或1.05（对除微型断路器外的断路器适用）倍的额定电流时，断路器不脱扣；当电流＞1.45（对微型断路器适用）或1.3（对除微型断路器外的断路器适用）倍的额定电流时，断路器在规定的时间内脱扣。额定电流设定为6A、10A、16A、25A……产品标准推荐的一些离散的优选值。由此可见，它不能保护某一特定的电器，如额定电流为7A的电阻加热器。当电器的端电压的因某种不正常的情况，从220V增加为380V或因其老化造成部分短路使其额定电流从7A上升到12A时，我们因找不到合适的保护装置而使这种情况成为火灾的隐患。具体地，当选6A的断路器作为其保护电器时，则可能造成加热器在正常工作状态下，保护电器的脱扣；选用10A的断路器则在加热器处于过载的状态时保护电器不脱扣。断路器的短路保护功能的定义为：当通过此设备的电流大于5倍的额定电流时，断路器迅速脱扣，以切断短路电流。同上类似地可以发现，它不能保护某种特定的电器。漏电保护的原理为：当流入保护装置的电流与流出保护装置的电流的差值达到设定值IΔn时，保护装置动作切断电源，以避免可能发生的触电事故。然而，当流过触电者的电流不是流入保护装置之外的大地时，而是流回保护装置内时，保护装置不动作，这种情况下保护无效。如躺在电热毯上的老人因尿炕而引起220V电压直接施加在其身体的二侧，造成的触电事故。如人的基础体温能衡量一个人的健康状况一样，电器的内阻可以衡量加热电器的安全状况。研发、生产、使用一种可以实时监测加热电器的安全状况，并在其安全状况偏离正常值时及时报警和切断电源可以大大地减少火灾及触电事故发生。
技术实现思路
本专利技术的另外方面和优点部分将在后面的描述中阐述，还有部分可从描述中明显地看出，或者可以在本专利技术的实践中得到。本专利技术提供了一种实时监测电阻加热电器的安全状况并在其安全状况偏离正常值时及时报警和切断电源的安全保护装置。本专利技术能够用于电阻加热电器前端，以实时监测电阻加热电器的安全状况并在其安全状况偏离正常值时及时报警和切断电源。本专利技术提供一种安全保护装置，能够监控受保护设备的阻抗（仅用于诸如电热毯的电阻加热设备），并且在受保护设备的阻抗低于正常值的0.98倍时切断受保护设备的电源，从而避免潜在的火灾和电击。电阻加热设备的退化和/或电击将导致所述设备的阻抗降低，并且所述设备的低阻抗将导致过热或火灾。安全保护装置能够在检测到他们的电阻加热设备的性能退化时提醒用户替换他们的电阻加热设备。本专利技术提供了一种电阻加热电器的安全保护装置，包括：工作电源电路，用于对外部电源电压进行变压、镇流、滤波处理以为安全保护装置中的各个电路供电；电压采集与处理电路，用于对外部电源电压进行采样，将采样电压信号转换成数字电压信号，并传送数字电压信号到控制电路；电流采集与处理电路，用于对电阻加热电器的负载电流进行采样，将采样电流信号转换成数字电流信号，并传送数字电流信号到控制电路；控制电路，包含：初始化电路，用于在接收到初始化指令时，根据来自电压采集与处理电路和电流采集与处理电路的数字电压信号和数字电流信号对电阻加热电器的电阻值进行实时计算，直至电阻值稳定为止，并将计算时段内的最小电阻值传送到初始化及数据存储电路；和实时监测电路，用于在没有接收到初始化指令时，根据来自电压采集与处理电路和电流采集与处理电路的数字电压信号和数字电流信号对电阻加热电器的电阻值进行实时计算，并当计算的实时电阻值与最小电阻值之比小于第一预定阈值时，发出开断及报警指令；初始化及数据存储电路，用于在接收到用户触发输入时发出初始化指令给控制电路，并存储来自控制电路的最小电阻值；开断及报警驱动电路，用于在接收到来自控制电路的开断及报警指令后，向开断执行器施加驱动信号；开断执行器，用于当接收到来自开断及报警驱动电路的驱动信号时，对开关施加外力；开关，用于在接收到来自开断执行器施加的外力时，从闭合状态转变为开断状态。本专利技术提供了一种电阻加热电器的安全保护方法，包括：a)初始化步骤，利用通过对外部电源电压进行采集获得的数字电压信号和数字电流信号对电阻加热电器的电阻值进行实时计算，直至电阻值稳定为止，并存储计算时段内的最小电阻值；b)实时监测步骤，在初始化阶段之后，利用通过对外部电源电压进行采集获得的数字电压信号和数字电流信号对电阻加热电器的电阻值进行实时计算，并当计算的实时电阻值与最小电阻值之比小于第一预定阈值时，发出开断及报警指令；以及c)开断执行步骤，响应于开断及报警指令，将控制所述电阻加热电器的通断的开关从闭合状态转变为开断状态。本专利技术的目的是填补现有的安全保护产品的市场空白，使得人们能够在日常生活中使用电阻加热类电器的过程中更加安全。附图说明通过结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细描述，本专利技术的上述和其他目的、特性和优点将会变得更加清楚，其中相同的标号指定相同结构的单元，并且在其中：图1示出了根据本专利技术的安全保护装置的电路框图。图2示出了根据本专利技术的安全保护方法的示意性流程图。图3示出了根据本专利技术的安全保护方法的初始化过程的示意性流程图。以及图4示出了根据本专利技术的安全保护方法的实时监测过程的示意性流程图。具体实施方式下面将参照示出本专利技术实施例的附图充分描述本专利技术。然而，本专利技术可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本专利技术的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等描述各个元件、组件和/或部分，但这些元件、组件和/或部分不受这些术语限制。这些术语仅仅用于将元件、组件或部分相互区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组件或部分在不背离本专利技术教学的前提下可以称为第二元件、组件或部分。除非另有定义，这里使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本专利技术所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。图1示出了根据本专利技术的安全保护装置的电路框图。虚线部分为与之相关的外部连接，如给本专利技术产品及本专利技术产品所保护的电器供电的外部电源20、本专利技术要保护的电阻加热电器30（以下简称用电器）。根据本专利技术的安全保护装置可以设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻加热电器的安全保护装置，包括：工作电源电路，用于对外部电源电压进行变压、镇流、滤波处理以为安全保护装置中的各个电路供电；电压采集与处理电路，用于对外部电源电压进行采样，将采样电压信号转换成数字电压信号，并传送数字电压信号到控制电路；电流采集与处理电路，用于对电阻加热电器的负载电流进行采样，将采样电流信号转换成数字电流信号，并传送数字电流信号到控制电路；控制电路，包含：初始化电路，用于在接收到初始化指令时，根据来自电压采集与处理电路和电流采集与处理电路的数字电压信号和数字电流信号对电阻加热电器的电阻值进行实时计算，直至电阻值稳定为止，并将计算时段内的最小电阻值传送到初始化及数据存储电路；和实时监测电路，用于在没有接收到初始化指令时，根据来自电压采集与处理电路和电流采集与处理电路的数字电压信号和数字电流信号对电阻加热电器的电阻值进行实时计算，并当计算的实时电阻值与最小电阻值之比小于第一预定阈值时，发出开断及报警指令；初始化及数据存储电路，用于在接收到用户触发输入时发出初始化指令给控制电路，并存储来自控制电路的最小电阻值；开断及报警驱动电路，用于在接收到来自控制电路的开断及报警指令后，向开断执行器施加驱动信号；开断执行器，用于当接收到来自开断及报警驱动电路的驱动信号时，对开关施加外力；开关，用于在接收到来自开断执行器施加的外力时，从闭合状态转变为开断状态。...

【技术特征摘要】
1.一种电阻加热电器的安全保护装置，包括：工作电源电路，用于对外部电源电压进行变压、镇流、滤波处理以为安全保护装置中的各个电路供电；电压采集与处理电路，用于对外部电源电压进行采样，将采样电压信号转换成数字电压信号，并传送数字电压信号到控制电路；电流采集与处理电路，用于对电阻加热电器的负载电流进行采样，将采样电流信号转换成数字电流信号，并传送数字电流信号到控制电路；控制电路，包含：初始化电路，用于在接收到初始化指令时，根据来自电压采集与处理电路和电流采集与处理电路的数字电压信号和数字电流信号对电阻加热电器的电阻值进行实时计算，直至电阻值稳定为止，并将计算时段内的最小电阻值传送到初始化及数据存储电路；和实时监测电路，用于在没有接收到初始化指令时，根据来自电压采集与处理电路和电流采集与处理电路的数字电压信号和数字电流信号对电阻加热电器的电阻值进行实时计算，并当计算的实时电阻值与最小电阻值之比小于第一预定阈值时，发出开断及报警指令；初始化及数据存储电路，用于在接收到用户触发输入时发出初始化指令给控制电路，并存储来自控制电路的最小电阻值；开断及报警驱动电路，用于在接收到来自控制电路的开断及报警指令后，向开断执行器施加驱动信号；开断执行器，用于当接收到来自开断及报警驱动电路的驱动信号时，对开关施加外力；开关，用于在接收到来自开断执行器施加的外力时，从闭合状态转变为开断状态。2.如权利要求1所述的安全保护装置，其中，所述开断执行器是电磁铁，当电磁铁的线圈接收到驱动信号时，推杆推出以向开关施加外力。3.如权利要求2所述的安全保护装置，还包括：所述开断及报警驱动电路，用于在接收到开断及报警指令后，发出报警信号；声光报警器，用于在接收到报警信号时，发出声音报警及可视化报警。4.热权利要求3所述的安全保护装置，其中，声光报警器包括：发光二极管，在接收到报警信号之后，点亮发光二极管；蜂鸣器，在接收到报警信号之后，发出报警声音。5.如权利要求4所述的安全保护装置，还包括电流互感器，用于感测电阻加热电器的负载电流所产生的电流感测信号，并将电流感测信号传送给所述电流采集与处理电路；以及所述电流采集与处理电路对所述电流感测信号进行采样，以生成采样电流信号。6.如权利要求5所述的安全保护装置，其中，第一预定阈值等于0.98。7.如权利要求6所述的安全保护装置，其中，所述电压采集与处理电路对采样电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振忠，周磊，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR