一种带电弧识别和电流识别的安全智能插座电路的制作方法

本发明涉及电路，具体为一种带电弧识别和电流识别的安全智能插座电路。

背景技术：

1、智能插座技术领域涵盖了多个方面，包括硬件设计、软件实现、通信技术、能源管理、安全防护等。智能插座技术领域的不断发展，不仅提升了家居生活的智能化和舒适度，也为实现家庭、社区乃至城市的智能能源管理提供了支持。智能插座虽然带来了许多便利，但也存在一些缺点，稳定性问题：一些智能插座可能在设计时缺乏大型制造业、电器产品、个人产品方面的经验，导致其安全与稳定相对令人担忧；操作繁琐：智能插座的控制操作可能过于依赖于app，操作和体验不佳，需要手机多步骤操作才能控制家电的开关；安全问题：随着电器在家庭中应用的越来越多，安全措施也被要求的越来越多，以避免电相关的灾难性事件，比如有害的电击或引起的火灾。这些事件是由电弧或漏电导致的，当线路或电器接口出现故障时，高电压线路就可能会产生电弧，还有当用电器用电电流过高，导致用电线缆容易老化，长期过热可能使电线绝缘层老化，降低电线寿命，而且电流过高可能引起电线短路、电器起火等安全隐患。所以需要设计一种带电弧识别和电流识别的安全智能插座电路来解决问题。

技术实现思路

1、本发明提出一种带电弧识别和电流识别的安全智能插座电路，其特征在于：该电路由五部分组成，包括电源转换电路、电弧检测mcu电路、电弧检测电路、电能计量mcu电路、电流识别电路带继电器控制电路，提供电弧识别和电流识别带继电器控制的智能插座应用电路，融合了电弧识别检测和电流识别检测技术，检测到线路上的电弧或电流过载情况发生时，智能插座会自动控制继电器，关闭后续的电路的输出，保障因电弧或电流过载情况下，引起电线短路、电器起火等安全隐患。

2、进一步的，所述电源转换电路通过电压转换，将交流电变换成后级电路需要的直流电，给后级的芯片等提供工作电压该电路的第一部分是零火线之间的220v输入后整流降压为直流电的12v输出，交流电输入的零火线(l1、n)接保险丝f1，差模电感l3、l4、ldm，插件电阻r1，共模电感t2，压敏电阻mov1，安规x电容cx1，热敏电阻ntc1，贴片电阻r33、r34，组合成ems防护、emi滤波电路，然后接入到ac-dc模块电源u1的管脚1和管脚2，铝电解电容c1是ac-dc模块电源u1的输入滤波电解电容，为emc滤波器中的一个滤波大电容，ac-dc模块电源u1是金升阳的ac-dc模块，型号为ls15-23b12dr3，ac-dc模块电源u1管脚5和管脚6，输出直流12v的直流电压，铝电解电容ce2、ce3，差模电感l1，瞬态二极管tvs1，贴片电容c4组合成输出滤波和保护电路，为后级的芯片等提供稳定可靠的工作电压；

3、第二部分是直流电12v降压为直流电5v电路，直流电12v输入接到贴片电容c19、c20、c21，进行滤波后再寄到dc-dc芯片u6的5脚输入脚，dc-dc芯片u6的型号为sy8113b，而贴片电阻r36、r37是给芯片u6提供使能工作电压，输出端贴片电容c22，贴片电阻r38、r39是给u6提供输出反馈，让输出电压稳定输出5v，而贴片功率电感l6、插件铝电解电容ce1、贴片二极管d9，共同组成输出滤波电路；

4、第三部分是直流电5v降压为直流电3.3v电路，直流电5v输入接到贴片电容c3，进行滤波后再寄到ldo芯片vr1的2脚输入脚，ldo芯片型号为h7533-1，然后vr1的3脚接到贴片电容c2，进行滤波输出稳定的3.3v。

5、进一步的，所述电弧检测mcu电路通过接收电弧检测电路和漏电检测电路的数据，然后将数据通过外围电路的运放放大，送进电弧检测mcu的高频增益可编程放大器(pga)、高速比较器和硬件加速协处理器，电弧信号和漏电信号通过两级运放外围电路输入到电弧检测mcu；

6、第一级运放外围电路由贴片电阻r1、r9、r11，贴片三极管q1，贴片电感l2，贴片电容c6、c8、c9组成；

7、第二级运放外围电路由贴片电阻r3、r4、r5、r6、r7、r8、r10、r12、r13、r20、r25、r26，贴片电容c7、c10、c15、c18、c23组成；而外围电路的贴片电容c11、c12、c13、c14、c25是电弧检测mcu的电源滤波电容，为芯片提供恒定的电压输入。

8、进一步的，所述集成电路u2是电弧检测mcu，型号为fm2208_qfn64，

9、进一步的，所述电弧检测电路由两部分电路组成，电流监测电路和电压监测电路。电流监测电路由贴片电阻r14、r15、r16，贴片电容c24，漏电互感器接口p1组成；电压监测电路由贴片电阻r21、r22、r23、r24、r27、r28，贴片电容c26，压敏电阻rv1，零火线接口p2组成。

10、进一步的，所述漏电互感器接口p1主要是利用高频的漏电互感器，穿接在火线上，测量线上的电流变化，将电流数据传给电弧检测mcu，所述而零火线接口p2则是接到零火线上，测量线上的零火线的电压变化，将电压数据传给电弧检测mcu。

11、进一步的，所述电能计量mcu电路通过接收电流识别电路和控制带继电器电路，然后将电流数据通过外围电路输入给到电能计量mcu，再利用芯片内部特定的算法进行处理，识别出用电线路上是否有电流值，再通过电流值的大小判断时候控制继电器的通断，电流数据信号通过u4是第26、27脚输入到芯片内部进行计算；然后再通过第17脚控制继电器的通断；集成电路u4通过第12、13脚跟电弧检测mcu进行数据通信；贴片电容c34、c35、c36、c37电能计量mcu的电源滤波电容，为芯片提供恒定的电压输入；贴片电阻r46，贴片电容c41是给电能计量mcu提供复位信号，让芯片正常工作。

12、进一步的，所述集成电路u4是电能计量mcu，型号为bl0906。

13、进一步的，所述电流识别电路带继电器控制电路由两部分电路组成，继电器控制电路和电流识别检测电路，所述继电器控制电路是由贴片电阻r40、r41、r43、r45，贴片发光二极管d2，贴片二极管d3，贴片三极管q2，功率继电器k1组成，集成电路u4通过控制m1网络，让功率继电器k1进行合闸，这样接口p4和接口p3就形成通路输出，所述电流识别检测电路是由贴片合金电阻r42，贴片电阻r35、r44，贴片电容c38、c40，贴片双二级管d4、d5组成，当功率继电器k1进行合闸，接口p4和接口p3形成通路时，电流就会流过合金电阻r42，通过测量合金电阻r42两端的电压值，输入到电能计量mcu进行计算，测量通过线路上的电流值。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果：电路本身是通过电弧识别和电流识别两种不同的技术手段来识别和预防用电线路上出现故障电弧和用电电流过高的情况，利用本电路硬件上的技术，加上简单的实施方式，和芯片内部已提供特定的算法，在用电线路上应用本电路，就可以准确的识别出线路上的电弧和电流过载情况的发生，同时还可以自由设定最大电流的阈值，在线路发生电弧和电流超过大电流的阈值的情况，智能插座会主动关闭继电器输出，保障因电弧和电流过载造成的电击和用电器造成的火灾，例如电线接触不良、电池充电等，同时保障电力系统的安全运行和日常生活中的线路上发生电弧和电流过载的安全防护。