一种自动保护电器的方案

　　摘 要：基于当今广大家庭用户，甚至实验室和小型工厂中普遍存在的这样一个危险现象：在停电后，人们经常会忘记关闭电源开关，从而导致突然来电，对电器的伤害，有时还空耗电能，轻则缩短电器寿命，重则引起火灾。避免这一问题的产生，本设计对开关行业市场和技术现状进行了深入研究。通过对D触发器触发电路和继电器控制电路的设计，利用轻触开关的特性，实现对停电、来电信息和相关人为操作进行分辨后，发出报警并做出相应的操作。该作品不仅实现了开关在广大用户中使用更方便、更快捷的功能，同时节约了大量的资源。因此，本设计有一定的应用价值和现实意义。

　　关键词：自动保护电器;轻触开关;D触发器;继电器;LED

　　引 言 

　　有关电器保护类开关从20世纪初的单一电器或家电保护到现在的微机型系统继电保护。微机保护也经历了从简单发展到现在的智能型，保护装置越来越人性化、智能化。现有许多关于开关的产品，如：停电来电报警器、定时开关、空气开关、万能开关插座等，可避免停电后人们忘记断开总开关带来的危害，比如：加热器之类电器突然通电并长时间工作，轻则浪费电、缩短用电器使用寿命，重则引起火灾。传统上，人们一直利用一次性保险丝技术来保护电子电路免于遭受各种过高电流引起的损害。可以说开关的功能是越来越强大，开关还会具备怎样的功能是无法预料的。许多电子刊物介绍的家用电器保护器其主要电路起延时、保护、稳定的特点，但成本高，且电路复杂，大部分带有电源变压器、 继电器，其动态触点易被烧坏。再者市面上功能相对全面的开关价格昂贵，不适用于普通用户。廉价的自动保护电器装置在普通用户上的市场几乎空白。该装置使用户在停电或来电时及时了解信息，同时使总开关在停电时自动断开，从而达到保护电器的目的，并利用 LED 提醒人们装置的工作状态。 并且本装置价格低廉、易于操作安装，更适用于普通用户、小型工厂中。

　　1.主要元器件的原理及特点

　　1.1 轻触开关的主要原理及特点

　　轻触开关是一种电子开关，使用时轻轻点按开关按钮就可使开关接通，当松开时开关即断开，其内部结构是靠金属弹片受力弹动来实现通断。

　　1.2 D触发器的主要原理及特点

　　电平触发的主从触发器工作时，必须在正跳沿前加入输入信号。如果在CP高电平期间输入端出现干扰信号，那么就有可能使触发器的状态出错。而边沿触发器允许在CP触发沿来到前一瞬间加入输入信号。这样，输入端受干扰的时间大大缩短，受干扰的可能性就降低了。将D触发器的D与反输出非Q相接，RD和SD分别接高电平，D触发器就相当是T触发器，即边沿触发器，每当CLK输入一个下降沿，输出 Q的状态就会改变一次。

　　1.3 继电器的主要原理及特点

阻抗、频率、温度、压力、速度、光等)的感应机构(输入部分);有能对被控电路实现“通”、继电器是一种电控制器件。它能反映一定输入变量(如电流、电压、功率、“断”控制的执行机构(输出部分);在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构(驱动部分)。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

　　1.4 LED 的主要原理及特点

　　LED 是一种固态的半导体器件， 它可以直接把电转化为光。 LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极。半导体晶片由两部分组成，一部分是 P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是 N 型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向 P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。光的颜色由波长决定，而LED发出的颜色是由形成 P- N结材料决定的。

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