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带保护电路的新型电源插座

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        【中国插座网】  实际生活中,由于拔插电源插头不慎触及到插头的金属部分,造成人身伤害或受到电击的事故时有发生,为了保证用电安全,我们在原先的电源插头与插座之间制作了一个控制电路,能够在人手接近插座(约5cm~6cm处)时,自动断开插座的内部电源,而在人手离开插座后,又自动恢复插座内部的电源连接,无需人做任何操作,简单方便而实用,可以说它是一种具有“傻瓜型”安全保护功能的新型电源插座。该插座的原理框图如图1所示。

  图1 插座原理框图

  工作原理

  安全电源插座的电路原理图如图2所示。平时,结型场效应管(在一块N型(或P型)半导体材料的两边各扩散一个高杂质浓度的P型区(或N型区),就形成两个不对称的PN结。把两个P区(或N区)并联在一起,引出一个电极,称为栅极(g),在N型(或P型)半导体的两端各引出一个电极,分别称为源极(s)和漏极(d)。夹在两个PN结中间的N区(或P区)是电流的通道,称为导电沟道(简称沟道))VT1处于零偏状态,其漏、源之间的电阻较小,与漏极D相连的集成运算放大器IC(电压比较器工作方式)的同相输入端V+电位也较低。将反相输入端V-电位用电位器(既可作三端元件使用也可作二端元件使用)RP1调至稍高于V+,这样,V+

  图2 安全电源插座的电路原理图

  当拔插电源插头(指用电设备,见图1右侧部分)时,场效应管(Field Effect Transistor缩写(FET)简称场效应管。由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件)栅极G就会首先感应到人体的电信号,这时漏、源之间的电阻值增大,使V+>V-,运放输出端Vo由0变为1,VT2导通,继电器K立即吸合,两组动片均与常开点相连,而使常闭点连接的电源插座处于断电状态,电源指示灯LED熄灭。这样,即使人手触及到插头的金属部分也不会触电。C3作用为缓冲杂波干扰和积累一定的势垒电压,以提高继电器K吸合时的灵敏度。当插头插好,人手离开插座以后,场效应管感应不到人体的电信号(或感受度不够),电路就又恢复到正常工作状态,继电器(一种当输入量(电、磁、声、光、热,又称激励量)达到一定值时,输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件)重新释放,动片连接的外电源及零线再次提供给常闭接点连接的电源插座。

  元器件的选择及制作

  场效应管VT1选用3DJ6或3DJ7,栅极G可焊接一个面积约1cm 的薄金属片,以增加感应效果。

  直流继电器K 应选用两组触点的,且触点额定负载应≥220V/3A为好,以满足一般电器需要。

  其他元器件参数可参见图中标示。

  本例中,场效应管漏极D电位即V+平时约0.8V,V-约1.8V,而感应距离(继电器K吸合)在5cm~6cm。

  由于场效应管是靠导电沟道的宽窄来控制电流大小的,易受环境(噪声、温度等)影响,在漏、源之间并联上一只电容C2后,可以使漏极电压的脉动成分减小,以提高它的稳定性。

  实测中,应根据感应距离(手为被感应源,继电器K吸合为标志)仔细调节V-电位(改变电位器RP1的滑动端位置),做到既能使继电器K稳定吸合,又不要过于灵敏而产生颤动为宜(大约在6cm~7cm)。

  场效应管的位置,应尽量远离其他元器件,避免或减少电磁干扰,应将其置于边侧或上方为好,并确保插头在距离插座5cm~6cm时,继电器K的可靠吸合。

  正常工作时, 整机电流约10mA~15mA左右。

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