專利名稱：一種用電器在工作或待電狀態(tài)下的智能節(jié)電器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電源插座，具體涉及一種用電器在工作或待電狀態(tài)下的智能節(jié)電
O
背景技術：
據(jù)測定，電器設備在待機狀態(tài)下耗電一般為其開機功率的10%左右，約5至15瓦 不等。目前的辦公室及一般的家庭中使用的電器包括有電視機、空調器、電腦、打印機、傳真 機、飲水機和電熱水器等，據(jù)此測算，常用電器的待機能耗加在一起，相當于開著一只30至 60瓦的長明燈，用電器待機能耗浪費驚人，目前的辦公室及一般的家庭中使用的電源插座 為直插式，存在電器在待機的情況下無節(jié)電裝置的缺陷。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種結構簡單，使用方便，適用范圍廣，三級省電模式的 一種用電器在工作或待電狀態(tài)下的智能節(jié)電器。為了克服現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的技術方案是這樣解決的一種用電器在 工作或待電狀態(tài)下的智能節(jié)電器，該節(jié)電器包括一個主控制器，和串聯(lián)至少兩個終端插座， 本實用新型的特殊之處在于所述主控制器由電壓放大電路、電壓比較電路及電壓基準電 路、指示燈顯示電路及電源通斷執(zhí)行電路、鍵盤電路及顯示電路組成，所述終端插座與用 電器的插頭連接，用電器插頭、電流互感器和繼電器串聯(lián)連接到220V交流電源中，其中電 流互感器對用電器的工作電流進行取樣，繼電器控制插座的通斷，電路通過電流取樣和電 流-電壓轉換電路將用電器正常工作狀態(tài)和待機狀態(tài)兩種工作狀態(tài)轉換成電壓信號，再 通過A、B端子將電壓信號輸入給主控制器；所述的主控制器電壓放大電路包括由第三比較器(U3A)、第四比較器(U3C)及外 圍電路構成，作用是放大由A、B端傳過來的電壓信號，并將放大后的信號傳給下一級電壓 比較電路；所述的電壓比較電路包括由第五比較器、第六比較器及外圍電路構成；所述的電壓基準電路包括由電容、穩(wěn)壓二極管、電阻構成；所述的電壓比較電路和電壓基準電路將放大后的電壓信號轉換成標準電平送入 到單片機芯片進行處理；所述的指示燈顯示及電源通斷執(zhí)行電路包括由第一三極管、第二三極管、第一二 極管、第二二極管、第一觸發(fā)器、第二觸發(fā)器及外圍電路構成；所述的單片機對輸入信號進行處理，輸出控制信號給第一觸發(fā)器、第二觸發(fā)器， 控制終端插座繼電器的通斷，同時通過第一二極管、第二二極管顯示用電器即時的工作狀 態(tài)；所述的鍵盤電路通過中斷控制的方式對節(jié)電器裝置進行功能設定或控制，用S2 設定待機時間，用S3、S4直接控制終端插座的通斷，鍵盤操作的結果通過由第一芯片、第二芯片及外圍電路構成顯示電路，第三芯片及外圍電路構成蜂鳴器電路，對鍵盤的系統(tǒng)的每 一次狀態(tài)改變發(fā)出聲音，做報警提示。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有結構簡單，使用方便，適用范圍廣的優(yōu)點，同時 還有以下的有益效果1)、該節(jié)電器有三級省電模式。第一級設定待機時限t，當這一路上的用電器待 機時間超過t后，此路上的終端插座會自動完全斷開電源，完全消除用電器的待機模式。第 二級當節(jié)電器上的終端插座都處于斷開狀態(tài)時，控制器就會進入休眠狀態(tài)，此時整個節(jié)電 器系統(tǒng)幾乎不消耗電能。第三級為了使本系統(tǒng)耗能盡可能小，在指示待機時限和調時的顯 示電路中，每次只讓其中一路的待機時限指示燈亮。當需要查看其他路上設定的待機時長 時，只需用鍵盤讓各路上指示燈左右循環(huán)移動顯示即可。這樣就能使最少的LED燈點亮，從 而降低了本系統(tǒng)的能耗。2)、適用范圍廣。此節(jié)電器對工作電流在0. 3 3A之間的所有具有待機和不具有 待機功能的用電器都能正常發(fā)揮控制和節(jié)電作用。具體方法是在終端插座上插上用電器， 讓用電器正常工作時，調節(jié)終端插座上Rl的大小使紅色和綠色的指示燈都不亮即可。3)、具有一定的智能性。此節(jié)電器的鍵盤除了為每一路設計了一個電源開機鍵外， 還為每一路設計了一個即時關閉電源鍵。當需要立刻斷開用電器電源時，按用電器路數(shù)上 的對應即時關閉遙控鍵即可；當用電器完全斷開電源后又想重新讓用電器合上電源開始工 作，此時按下鍵盤電源開機鍵即可。此外還可根據(jù)具體用電器的需要，通過鍵盤對每路用電 器的待機限定時間進行調整。4)、如果給辦公室及一般的家庭中使用的電氣算一筆賬，如果能以此節(jié)省40W的 長明燈二4個小時就可節(jié)省1度電，每戶人家或一個辦公室一天節(jié)省1度電，全國一天可節(jié) 電幾百萬度以上。不僅能緩解用電緊張，每戶居民一年也能節(jié)約200多元電費。廣泛適用各行各業(yè)的小型電氣設備。

圖1為本實用新型主控制器與終端插座連接結構示意框圖；圖2為圖1的終端插座電路原理結構示意圖；圖3為圖1的主控制器電路原理結構示意圖。
具體實施方式
附圖為本實用新型的實施例。
以下結合附圖對發(fā)明內容作進一步說明參照圖1、圖2所示，一種用電器在工作或待電狀態(tài)下的智能節(jié)電器，該節(jié)電器包 括一個主控制器，和串聯(lián)至少兩個終端插座，所述主控制器由電壓放大電路、電壓比較電路 及電壓基準電路、指示燈顯示電路及電源通斷執(zhí)行電路、鍵盤電路及顯示電路組成，所述終 端插座與用電器的插頭連接，用電器插頭、電流互感器和繼電器串聯(lián)連接到220V交流電源 中，其中電流互感器對用電器的工作電流進行取樣，繼電器控制插座的通斷，電路通過電流 取樣和電流-電壓轉換電路將用電器正常工作狀態(tài)和待機狀態(tài)兩種工作狀態(tài)轉換成電壓 信號，再通過A、B端子將電壓信號輸入給主控制器，終端插座電源的L端接有至少兩個電源開ΚΙ、K2，電源開Kl另一端與第一電流互感器的主線圈一端連接，另一端與用電器(負載 1)連接，電源開K2另一端與第二電流互感器的主線圈一端連接，另一端與用電器(負載2) 連接，負載1、負載2另一端與終端插座電源的R端連接，第一電流互感器的次線圈兩端分別 串并聯(lián)有二極管Dl、D2、電容Cl、C2、電阻R1，第二電流互感器的次線圈兩端分別串并聯(lián)有 二極管D3、D4、電容C3、C4、電阻R2，電阻R1、電阻R2另一端分別與A、B端子連接，二極管 D2、D4另一端分別與第一比較器U1A、第二比較器U2A連接，第一比較器UlA的第4、2腳、第 二比較器U2A的第3腳與電阻R3、電阻R4、電阻R5連接，其中電阻R3另一端與電源連接， 電阻R5另一端接地，第一比較器U1A、第二比較器U2A旁路上分別與電阻R6、電阻R7連接， 第一比較器UlA的第1腳與三極管Ql基極連接，發(fā)射極與綠色發(fā)光二極管D5連接，第二比 較器U2A第1腳與三極管Q2基極連接，發(fā)射極與紅色發(fā)光二極管D6連接，三極管Q1、三極 管Q2的集電極接地，第一比較器UlA的第3腳與第二比較器U2A的第2腳連接。圖3所示，所述的主控制器電壓放大電路包括由第三比較器U3A、第四比較器U3C 及外圍電路構成，其中第一比較器U3A的第2腳與電阻R8的一端連接，電阻R8的另一端接 地，第三比較器U3A的第2腳與電壓信號A端連接，第三比較器U3A的第1腳分別與電阻 R12、可調電阻RlO的一端連接，電阻R12另一端與第五比較器TOB的第6腳連接，第四比較 器U3C的第9腳與電阻R9的一端連接，電阻R9的另一端接地，第四比較器U3C的第10腳與 電壓信號B端連接，第四比較器U3C的第8腳分別與電阻R13、可調電阻Rll的一端連接，電 阻R13另一端與第六比較器U3D的第13腳連接，作用是放大由A、B端傳過來的電壓信號， 并將放大后的信號傳給下一級電壓比較電路；所述的電壓比較電路包括由第五比較器U3B、第六比較器U3D及外圍電路構成；第 五比較器U;3B的第7腳與單片機芯片U4第1腳連接，其旁路上還連接一個電阻R17，第五比 較器U3B的第5腳與第六比較器U3D的第13腳、第12腳連接，第六比較器U3D的第14腳 與單片機芯片U4第2腳連接，其旁路上還連接一個電阻R18，電阻R18另一端與電阻R16 — 端連接；所述的電壓基準電路包括由電容C5、穩(wěn)壓二極管Tl、電阻R14、電阻R15構成；電 阻R16另一端分別與串并聯(lián)有電阻R14、電阻R15、穩(wěn)壓二極管Tl、電容C5 —端連接，電阻 R15、穩(wěn)壓二極管Tl、電容C5另一端接地；所述的電壓比較電路和電壓基準電路將放大后的電壓信號轉換成標準電平送入 到單片機芯片U4進行處理；所述的指示燈顯示及電源通斷執(zhí)行電路包括由三極管Q4、三極管Q5、二極管D7、 二極管D8、第一觸發(fā)器JK1、第二觸發(fā)器JK2及外圍電路構成，單片機芯片U4的第39腳、第 32腳分別與電阻R21、電阻R22 —端連接，電阻R21、電阻R22另一端連電源，電阻R21、電阻 R22串聯(lián)連接一個電阻R23和電阻R24，其中電阻R23另一端與三極管Q4的基極連接，三極 管Q4的發(fā)射極分別與第一觸發(fā)器JK1、二極管D7 —端連接，第一觸發(fā)器JK1、二極管D7另 一端與電源連接，單片機芯片U4的第32腳一端連接一個電阻R24，電阻R24另一端與三極 管Q5的基極連接，三極管Q5的發(fā)射極分別與第二觸發(fā)器JK2、二極管D8 —端連接，第二觸 發(fā)器JK2、二極管D8另一端與電源連接，三極管Q4、Q5的集電極接地；所述的單片機U4對輸入信號進行處理，輸出控制信號給第一觸發(fā)器JK1、第二觸 發(fā)器JK2，控制終端插座繼電器的通斷，同時通過二極管D7、二極管D8顯示用電器即時的工作狀態(tài)，所述的鍵盤電路通過中斷控制的方式對節(jié)電器裝置進行功能設定或控制，單片機 芯片U4的第5腳、6腳、7腳、8腳一端分別與按鍵S1、S2、S3、S4 一端連接，按鍵S1、S2、S3、 S4另一端接地，插件U8 —端分別與電阻R28、電阻R27、電阻R26、電阻R25 —端連接，電阻 R28、電阻R27、電阻R26、電阻R25另一端接電源，插件U8另一端與單片機芯片U4的第12 腳連接，單片機芯片U4的第17腳與三極管Q3的基極連接，發(fā)射極與電源連接，集電極與芯 片U5連接，芯片U5還連接一個電阻R20，電阻R20另一端接地；用S2設定待機時間，用S3、S4直接控制終端插座的通斷，鍵盤操作的結果通過由 芯片U6、芯片U7及外圍電路構成顯示電路，芯片U5及外圍電路構成蜂鳴器電路，對鍵盤的 系統(tǒng)的每一次狀態(tài)改變發(fā)出聲音，做報警提示，單片機芯片U4的第27腳、觀腳、10腳、11腳 一端分別與芯片U7、U6 一端連接，芯片U7另一端連接絕緣電阻RP2，絕緣電阻RP2另一端 分別與發(fā)光二極管Dll、D12、D13連接，芯片U4的10腳、11腳一端與芯片U6 一端連接，芯 片U6另一端連接絕緣電阻RP1，絕緣電阻RPl另一端分別與發(fā)光二極管D10、D9、連接，發(fā)光 二極管Dll、D12、D13、D10、D9另一端并聯(lián)后接地。綜上所述上該節(jié)電器由一個主控制器和十路終端插座構成，終端插座通過導線和 主控制器連接，如圖1所示。主控制器通過對終端插座的電流進行取樣，判斷連接在插座上的用電器是否處于 待機狀態(tài)，如果用電器處于待機狀態(tài)，主控制器會在一個固定的延時后，控制終端插座自 動斷電，從而使用電器脫離待機，徹底斷電，達到節(jié)電的目的。另外通過主控制器，可以通過 人為操作控制終端插座的通斷。終端插座具有一般插座的功能，可以給用電器提供220V交流電，同時受主控制器 控制，在連接其上的的用電器待機超過一定的時間后自動斷電。本節(jié)電器設計為十路用電器控制，在此以兩路為例來說明工作原理，其他各路的 工作原理與此相同。終端插座的工作原理如附圖2所示圖2中負載1和負載2為兩路用電器，用電器、電流互感器和繼電器串聯(lián)在一起， 連接到220V交流電，電流互感器對用電器的工作電流進行取樣，繼電器控制插座的通斷， 此電路通過電流取樣和電流-電壓電壓轉換電路，可以將用電器正常工作狀態(tài)和待機狀態(tài) 兩種工作狀態(tài)轉換成電壓信號，通過A、B端子傳給控制器。實際使用中，給終端插座帶上負載后，調節(jié)電阻Rl或者R2的大小，使A點或者B 點電壓處在1 2V之間，此時紅、綠燈都不亮，說明節(jié)電器已能正常工作，A、B兩路負載被 控制；本節(jié)電器適合控制工作電流在0. 3 3A的用電器。經(jīng)計算，此電路功耗Wl = U2/R+2Vcc X ILM324 < 0. 06W。兩路的功耗不超過 0. 12W，在此只給出了兩路的電路圖。該系統(tǒng)的電源由以MAX5033芯片為核心構成的開關電源電路提供，該電路的輸出 參數(shù)為+5V/0. 5A，其轉化效率高達94 %，且其輸入電壓范圍廣、輸出電壓穩(wěn)定。考慮到節(jié)省電能，本節(jié)電器工作時只讓多路中的一路指示燈點亮，當需要查看其 他路上的待機時限時長時，只需按鍵盤就可輪流查看各路上對應的待機時限時長。待機時 限為三種5min、10min、15min可調，對應點亮的綠燈為1個、2個、3個。當需要調節(jié)某一路用電器待機時限時長短時，按動鍵盤上的Sl鍵，調節(jié)指示燈顯示電路中對應的紅燈亮，說 明此時可通過S2對相應路上的用電器待機時限時長進行調節(jié)。電源通斷執(zhí)行電路是指單 片機與繼電器的配合工作電路，單片機里包括有一個計算機軟件在內，這里的繼電器選用 低功耗的松下PA-繼電器，其控制電壓為5 18V、切換功率為3A/220V AC、線圈功耗為 120mW、機械壽命為10000000次、電氣壽命為100000次。經(jīng)計算，在用電器工作時，此部分 每路消耗的功率不超過0. 15W，在用電器待機時消耗的功率不超過0. 005W。
權利要求1. 一種用電器在工作或待電狀態(tài)下的智能節(jié)電器，該節(jié)電器包括一個主控制器，和串 聯(lián)至少兩個終端插座，其特征在于所述主控制器由電壓放大電路、電壓比較電路及電壓基 準電路、指示燈顯示電路及電源通斷執(zhí)行電路、鍵盤電路及顯示電路組成，所述終端插座與 用電器的插頭連接，用電器插頭、電流互感器和繼電器串聯(lián)連接到220V交流電源中，其中 電流互感器對用電器的工作電流進行取樣，繼電器控制插座的通斷，電路通過電流取樣和 電流-電壓轉換電路將用電器正常工作狀態(tài)和待機狀態(tài)兩種工作狀態(tài)轉換成電壓信號，再 通過A、B端子將電壓信號輸入給主控制器；所述主控制器的電壓放大電路包括由第三比較器(U3A)、第四比較器(U3C)及外圍電 路構成；所述的電壓比較電路包括由第五比較器(U:3B)、第六比較器(U3D)及外圍電路構成； 所述的電壓基準電路包括由電容(C5)、穩(wěn)壓二極管(Tl)、電阻(R14)、電阻(R15)構成；所述的電壓比較電路和電壓基準電路將放大后的電壓信號轉換成標準電平送入到單 片機芯片(U4)進行處理；所述的指示燈顯示及電源通斷執(zhí)行電路包括由第一三極管(Q4)、第二三極管(Q5)、第 一二極管(D7)、第二二極管(D8)、第一觸發(fā)器(JKl)、第二觸發(fā)器(JD)及外圍電路構成； 所述的單片機(U4)對輸入信號進行處理，輸出控制信號給第一觸發(fā)器(JKl)、第二觸 發(fā)器(JD)，控制終端插座繼電器的通斷，同時通過第一二極管(D7)、第二二極管(D8)顯示 用電器即時的工作狀態(tài)；所述的鍵盤電路通過中斷控制的方式對節(jié)電器裝置進行功能設定或控制，用S2設定 待機時間，用S3、S4直接控制終端插座的通斷，鍵盤操作的結果通過由第一芯片(TO)、第 二芯片(U7)及外圍電路構成顯示電路，第三芯片(U5)及外圍電路構成蜂鳴器電路，對鍵盤 的系統(tǒng)的每一次狀態(tài)改變發(fā)出聲音，做報警提示。
專利摘要本實用新型公開了一種用電器在工作或待電狀態(tài)下的智能節(jié)電器。該節(jié)電路包括主控制器，和串并聯(lián)終端插座，主控制器由電壓放大電路、電壓比較電路及電壓基準電路、指示燈顯示電路及電源通斷執(zhí)行電路、鍵盤電路及顯示電路組成，用電器插頭、電流互感器和繼電器串聯(lián)到220V交流電源中，其中電流互感器對用電器工作電流進行取樣，繼電器控制插座的通斷，電路通過電流取樣和電流-電壓轉換電路將用電器工作和待機兩種工作狀態(tài)轉換成電壓信號，通過A、B端子將電壓信號輸入給主控制器；結構簡單，使用方便，適用范圍廣，節(jié)電器有三級省電模式，具有智能性。若一天節(jié)省1度電，全國一天可節(jié)電幾百萬度以上。廣泛適用各行各業(yè)的小型電氣設備。
文檔編號H01R13/717GK201845964SQ201020522868
公開日2011年5月25日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權日2010年9月9日
發(fā)明者張子超, 樊建海 申請人:張子超, 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院