基本信息
- 项目名称：
- 基于NE555新型用电保护器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 在生活中，常因雷电、过压或者欠压导致家电无法正常工作，出现损坏的情况，更甚者会出现火灾、触电的危情，鉴于此情况，我团队研制了基于NE555新型用电保护器。本产品在普通家庭、学校、中小型企事业办公室、宿舍以及生产车间等地都能得到广泛的运用。本产品原料取材广泛、生产工艺简单、成本低廉，产品性能符合低碳节能、安全可靠等市场发展方向，有较好的市场前景，适合批量生产，大量投入市场。
- 详细介绍：
- 基于NE555新型用电保护器的工作设计包括两大部分：避雷部分，过压欠压、过流过载保护部分。 当雷电发生时，尖峰电流通过电源线路或天线传导到保护器上，基于NE555新型用电保护器将接收到的信号通过电容和SETCO42、SETCO45等电器元件的复杂处理，使信号减弱直接导入大地，尖峰电流则不会直接进入电器中，不会对电器产生任何影响，以此对电器起到保护作用。 当输入电压处于异常情况时（正常用电范围为180V—250V），输入电源经过变压器的变压处理（以家庭用电是220v时变压器输出为12v为标准），然后利用电阻不同阻值对输出进行分压（即当电压变化的时候电阻的分压也变化，由于电阻大小不相同分得电压大小变化不相同）。利用稳压二极管设定一个基准电压，用电阻进行分压，然后输入到LM339进行比较，当输入电压为理想电压（180V—250V）时，LM339组成的比较器会对电压比较处理，若能达到预期设定值（LM339输出为低电平，NE555输出高电平），则NE555组成的延时电路工作，同时继电器吸合，电源正常工作。当低于180v或高于250v时，电压比较绝对值大于10mv，LM339输出高电平，NE555输出低电平，继电器断开，用电器不能工作。为了满足实际生活的需求，我们在断电与接通电源时都采用了一个延时电路，以防突然来电时给人们带来不便与伤害。 本产品是一种将防雷保护、漏电保护、过压保护、欠压保护、过载保护集一体的多功能保护器，适用于交流电压220V、50HZ频率的线路中。当市电电压超过或低于正常范围时，能自动切断电源；当电压恢复正常时，又能自动通电，正常工作。保护器中的一红一绿指示灯，在正常工作时，总有一只发亮，可以指示电路中的电压是否正常，使用中的具体情况如下： 1、当发生雷击时产生强大电压时，单元电路一中红灯亮（正常时绿灯亮），并且产生的强电流通过电容以及setco42，setco45等元件接地，过滤掉，起到防雷击保护作用，以防强电流击毁后续设备；2、电源电压在180~250v正常工作电压范围时，单元电路二中绿灯亮，连接电器正常工作，并且可以根据其所处环境的需要对电压进行调整。 3、电源电压高于250v或低于180v时，即过压或欠压时，单元电路二中红灯亮，连接电器出现异常工作，并且自动切断电源，直至电压处于正常工作范围时恢复工作。 4、电源电压恢复到正常电压范围时，以及把电路接触不良，不慎操作等引起的电路时通时断等问题排除后，本保护器可以自动延时一段时间（比如1~10min，具体时间可由自己设定）后接通电器设备电源。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的：随着用电器使用数量的不断增加，雷电在摧毁用电器的同时造成的火灾和触电事件也随之增加，给人们的生活工作带来极大的影响，对国家造成的经济损失是不可估量的。为此我们认为对电磁脉冲的防护以及对电源电压欠压保护是必要的。过流过载极易导致用电器损坏并容易造成火灾。为了方便人们的生活和工作，响应安全用电的号召，减少不必要的经济损失，我们设计生产这样一种产品——基于NE555新型用电保护器。 基本思路：本设计包括两大部分：①避雷部分；②过压欠压、过流过载保护部分。 创新点、主要技术指标：1、本保护器稳定性强、防雷保护触发电压低、灵敏度高、可以有效防止因雷击产生强电流，或者因电压或高或低而引起的设备不能正常工作等情况。 2、适用范围广，基本上能满足中小型企业单位、家庭及办公室的生产、生活用电保护。 3、保护器体积较小，使用方便，且价格低，功耗低，能起到节能减排的目的。 4、将防雷保护、漏电保护、过压保护、欠压保护、过载保护等多项技术结合在一起，对用电设备进行多功能综合防护，适用于交流电压220V、50HZ频率的线路中。 技术关键：1、对电源电压的降压处理，以此采集对比电压。 2、通过使用LM339对采集的电压进行对比处理。 3、为了消除误操作或短时间恢复电压产生的危险，保护电路安装一个由NE555组成的延时延时电路。 4、防雷电路的设计，对于高压电容和SETCO42、SETCO45的选择与使用。
科学性、先进性
- 本产品是一种将防雷保护、漏电保护、过压保护、欠压保护、过载保护集一体的多功能保护器，适用于交流电压220V、50HZ频率的线路中。使用中的具体情况如下： 1、当发生雷击时产生强大电压时，单元电路一中红灯亮（正常时绿灯亮），并且产生的强电流通过电容以及setco42，setco45等元件接地，过滤掉，起到防雷击保护作用，以防强电流击毁后续设备； 2、电源电压在180~250v正常工作电压范围时，单元电路二中绿灯亮，连接电器正常工作，并且可以根据其所处环境的需要对电压进行调整。 3、电源电压高于250v或低于180v时，即过压或欠压时，单元电路二中红灯亮，连接电器出现异常工作，并且自动切断电源，直至电压处于正常工作范围时恢复工作。 4、电源电压恢复到正常电压范围时，以及把电路接触不良，不慎操作等引起的电路时通时断等问题排除后，本保护器可以自动延时一段时间（比如1~10min，具体时间可由自己设定）后接通电器设备电源。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品；图纸 ；图片 ；现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 因雷击造成的损失无法预测，在许多重要场合都需要为了防止这些损失而去设计线路，但是这些需要耗费大量人力与物力，而且价格也不菲，使用成本比较高；而我们设计的电源保护器则不用考虑线路问题，只是在原有电源的基础上加一层保护，适合各种突发情况的发生，有效防止因雷击，电源不稳（如过压欠压，漏电等）而产生的异常情况，无需耗费许多资金，由于成本低，使用也非常简单。并且功耗较低，利于节能减排。 在我国，避雷装置等一些保护装置的安装率仅仅在5%左右，普及率非常低。而在这样的情况下，这类市场的销售总额就打到了10亿元左右，由此考虑，即使普及到50%，相应的销售也将达到100亿元。并且仅是防雷技术，目前国内民用市场容量也能达到50亿左右。而且我们设计的成本低，使用也非常简单，随着基础设施建设投入的加大以及新能源的开发所带来的市场需求是巨大的，这些都说明，我们设计制作的保护器将能在很大程度上填补市场的空白，所带来的经济效益也是相当惊人的。
同类课题研究水平概述
- 据调查，虽然各国针对本国的防雷政策不一致，但目前全球通用的防雷原理是低压防雷技术，即把雷电瞬间产生的高压过流通过低压保护器转换成低压限流，把对电器的损害降到最小。 在国内，我们经常见到的就是搭建避雷针、避雷塔等一些大型防雷设备，把雷电产生的强电流通过金属导体与大地相连，通过这样把产生的高电压不经过电器而降到最低。使用这种方式防雷，对于一些高大建筑比较适合，但对于一些小型建筑（如平房以及一些低矮楼层）则显得有些不合适。我们可以利用低压防雷技术，这样同样可以有效防止因雷击产生的高压过载，电压不稳而使用电器受到损害等问题。 经分析，我们设计的基于NE555新型用电保护器相对于一些传统的防雷设施，有着体积小，稳定性强，灵敏度高的特点，适用范围较广，而且功耗较低，使用方便，还可以根据不同地区的用电情况设置不同范围的电压范围，可以不同程度的防止电压不稳带来的用电安全问题。 虽然本保护器相比传统的防雷设施来说具有一些优势，但毕竟这是一种新兴的技术，但不可避免的会有一些缺点，比如不能在源头上解决雷电高压问题；功率较小，无法承受超过额定值的高功率；保护面积较小，不能形成系统的、立体的防御体系等等，这些都是制约着保护器快速发展的障碍。 总之，在这个知识快速发展的时代，对于一些新的类型的防雷措施，都会有一些不同的方法，而且会变得越来越人性化，智能化，信息化。所以，我们相信，经过许许多多的科研人员的努力，这些方面将会变成现实，更好地为人类服务。
