專利名稱：智能插座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種智能插座。
背景技術(shù)：
目前市場上通用的插座，其作用只能用來取電，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)電路中的各項(xiàng)參數(shù) (電壓值、電流值、功率值等)進(jìn)行獲取并顯示?，F(xiàn)有改進(jìn)方法包括加裝電表，過電表來讀取電量值。這樣既增加了安裝的復(fù)雜度，也增加使用成本。另外，現(xiàn)有插座也存在以下安全隱患，例如當(dāng)用電設(shè)備的耗電量超過插座所承載最大功率時(shí)，易出現(xiàn)火災(zāi)等災(zāi)害。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能插座，通過監(jiān)測電路參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)插座的遠(yuǎn)程控制，保護(hù)用電安全。智能插座包括依次連接的電能解析模塊201、控制模塊202和無線通信模塊203， 其中電能解析模塊201用于獲取用電設(shè)備10的電能信息，并解析出電量數(shù)據(jù)；控制模塊202用于判斷所述電量數(shù)據(jù)是否在安全范圍內(nèi)，并將判斷結(jié)果以及電量數(shù)據(jù)通過無線模塊203傳輸出去。由上，通過監(jiān)測電路參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)插座的遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)保護(hù)用電安全?？蛇x的，所述電能解析模塊201包括電能解析芯片，與電能解析芯片連接的電源電路、電能信息傳輸電路和時(shí)鐘電路；所述電能信息傳輸電路用于接收用電設(shè)備10的電能信息；所述電能解析芯片用于解析所述用電設(shè)備10的電能信息。由上，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備電能信息的采集，并計(jì)算生成電量數(shù)據(jù)并傳輸?？蛇x的，所述電能解析模塊201還包括與所述電能解析芯片連接的通信類別選擇電路，用于選擇所述電能解析芯片的通信接口。可選的，所述電能解析芯片為型號(hào)RN8209的芯片?？蛇x的，所述電源電路為包含型號(hào)為LNK304芯片的電路?？蛇x的，所述控制模塊202包括控制芯片、與控制芯片連接的存儲(chǔ)芯片；所述控制芯片用于根據(jù)存儲(chǔ)芯片中預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)電量數(shù)據(jù)判斷所接收的電量數(shù)據(jù)是否在安全范圍內(nèi)。由上，實(shí)現(xiàn)對(duì)所電量數(shù)據(jù)的判斷。若超出安全范圍，則上報(bào)至外部設(shè)備?？蛇x的，所述控制芯片包括電量數(shù)據(jù)比較單元，與其連接的編碼單元和解碼單元；所述電量數(shù)據(jù)比較單元用于計(jì)算所述電量數(shù)據(jù)是否在安全范圍內(nèi)可選的，所述控制芯片為型號(hào)UPD78F0401的芯片。可選的，所述存儲(chǔ)芯片為型號(hào)ATM02的芯片。[0022]較佳的，還包括與控制芯片連接的狀態(tài)指示燈。由上，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電設(shè)備用電量的顯示。

圖1為本實(shí)用新型智能插座的原理圖；圖2為本實(shí)用新型電能解析芯片內(nèi)部原理圖；圖3為本實(shí)用新型電源電路的電路原理圖；圖4為本實(shí)用新型電能解析模塊的電路原理圖；圖5為本實(shí)用新型控制模塊的電路原理圖；圖6為本實(shí)用新型控制芯片的電路原理圖；圖7為本實(shí)用新型用電設(shè)備連接外部電源及電能解析芯片的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1出示了本實(shí)用新型智能插座的原理圖，智能插座20包括依次連接的電能解析模塊201，控制模塊202和無線通信模塊203。下面結(jié)合圖1 圖3對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行描述。所述電能解析模塊201與用電設(shè)備 10連接，用于獲取用電設(shè)備10的電能信息，并解析出電量數(shù)據(jù)。其中，電能解析模塊201所解析出的電量數(shù)據(jù)包括電流值、電壓值、有功/無功功率值、電源頻率值、累計(jì)電量消耗值寸。所述電能解析模塊201包括電能解析芯片、電源電路、電能信息傳輸電路、時(shí)鐘電路和通信類別選擇電路。電源電路連接于外部電源(220V市電)與電能解析芯片之間，用于將外部電源轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電能解析芯片工作的電壓。如圖3所示電源電路圖，電源電路由電壓轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)， 本例中電壓轉(zhuǎn)換器選用型號(hào)為LNK304的芯片。電源電路的輸入端主要包括依次連接的壓敏電阻、兩個(gè)正向二極管和電容組成。其中，壓敏電阻用于電源電路的電壓保護(hù)，二極管用于改善電路中浪涌的耐受力。電源電路的輸入端與LNK304芯片的輸入端口 D連接，LNK304 芯片將輸入電壓進(jìn)行降壓轉(zhuǎn)換后通過其輸出端口 FB輸出。電能信息傳輸電路連接于用電設(shè)備10與電能解析芯片之間，用于傳輸用電設(shè)備 10的電能信息。如圖7所示，電能信息傳輸電路分為兩路，一路用于傳輸用電設(shè)備10的電流信息，通過串聯(lián)于外部電源的錳銅片實(shí)現(xiàn)，其具體原理為用電設(shè)備10與智能插座連接后， 電源電壓經(jīng)電能信息傳輸電路中電阻為2000毫歐的錳銅片，將電壓轉(zhuǎn)換為電流后，由電能解析芯片的電流輸入端口 V1P、V1N輸入；另一路用于傳輸用電設(shè)備10的電壓信息，通過并聯(lián)于外部電源的分壓電路實(shí)現(xiàn)，其具體原理為電源電壓經(jīng)過分壓電路中的電阻分壓和電容濾波后，由電能解析芯片的電壓輸入端口 V3P、V3N輸入。時(shí)鐘電路用于向電能解析芯片提供時(shí)鐘頻率，如圖4所示，時(shí)鐘電路由諧振器X2 實(shí)現(xiàn)。諧振器X2的兩端分別連接至控制芯片的晶振輸入端口 OSCI和晶振輸出端口 0SC0。另外，諧振器X2的兩端還分別連接22pF電容后接地。諧振器XT2的晶振頻率為3. 579545MHZ。通信類別選擇電路連接至控制芯片的IS端口，通過外部上拉或下拉電阻實(shí)現(xiàn)。當(dāng) IS為低電平輸入時(shí)，選擇RSIO為通信接口 ；當(dāng)IS為高電平輸入時(shí)，選擇SPI為通信接口。本實(shí)施例中選擇SPI為通信接口，SPI通信可實(shí)現(xiàn)電能解析芯片與后文所述控制模塊202同時(shí)進(jìn)行輸入輸出。其中，所述電能解析芯片通過電能信息傳輸電路連接于外部電源與用電設(shè)備相連接的電路中，用于解析所獲取的用電設(shè)備10的電能信息。本例中選用型號(hào)為RN8209的芯片作為電能解析芯片，后文不再說明。電能解析芯片內(nèi)部原理示意圖如圖2所示，主要包括放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、電量計(jì)算器和脈沖生成器。所述放大器分別與電能解析芯片的電流輸入端口 VIP、VlN和電壓輸入端口 V3P、V3N連接，用于將所接收的電能信息進(jìn)行放大處理。其中，電能信息包括用電設(shè)備10的電壓量和電流量。模數(shù)轉(zhuǎn)換器與放大器連接，用于將電路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。電量計(jì)算器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于依據(jù)電壓量和電流量計(jì)算出有功/無功功率值、電源頻率值、累計(jì)電量消耗值等電量數(shù)據(jù)。上述電量數(shù)據(jù)按一定時(shí)序通過數(shù)據(jù)傳輸端口 SD0/SDI輸出至控制模塊202?？刂颇K202與電能解析模塊201連接，用于將電能解析模塊201所解析的電量數(shù)據(jù)上傳至無線模塊203，當(dāng)上述電量數(shù)據(jù)不符合安全范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。另外，控制模塊202還用于接收無線模塊203轉(zhuǎn)發(fā)的指令，依據(jù)指令進(jìn)行相應(yīng)操作。控制模塊202包括控制芯片、存儲(chǔ)芯片和狀態(tài)指示燈。其中，控制芯片與所述電能解析模塊201中的電能解析芯片連接，用于將電能解析芯片所解析的電量數(shù)據(jù)上傳至無線模塊203，如圖5所示，本例中選用型號(hào)為UPD78F0401 的芯片作為控制芯片。如圖6所示控制芯片內(nèi)部原理圖，至少包括電量數(shù)據(jù)比較單元、編碼單元和解碼單元。所述電量數(shù)據(jù)比較單元接收上述電量數(shù)據(jù)，調(diào)用存儲(chǔ)芯片中預(yù)先存儲(chǔ)的電量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若電量數(shù)據(jù)比較單元所計(jì)算的用電設(shè)備10所消耗的功率超過預(yù)存的額定功率或電網(wǎng)頻率低于49. IHZ時(shí)，電量數(shù)據(jù)比較單元生成報(bào)警信息，通過編碼單元將電量數(shù)據(jù)和報(bào)警信息進(jìn)行編碼處理，通過控制芯片的數(shù)據(jù)傳輸端口 T)(D6上傳至無線模塊203。相應(yīng)的，若電量數(shù)據(jù)在安全范圍內(nèi)，則編碼單元直接將電量數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，上傳至無線模塊203。另外，電量數(shù)據(jù)比較單元還將電量數(shù)據(jù)緩存至存儲(chǔ)芯片，接收新的電量數(shù)據(jù)后調(diào)用前次電量數(shù)據(jù)，將兩次電量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若變化率超過5 %，則累計(jì)電量每增加 0. 1度，電量數(shù)據(jù)比較單元便主動(dòng)將電量數(shù)據(jù)上傳至無線模塊203。另外，控制模塊202還用于接收無線模塊203轉(zhuǎn)發(fā)的指令，依據(jù)指令進(jìn)行相應(yīng)操作。解碼單元通過數(shù)據(jù)接收端口 RXD6接收上外機(jī)通過無線模塊203發(fā)送的用電設(shè)備控制指令，將指令進(jìn)行解碼后，控制模塊202依據(jù)控制指令進(jìn)行相應(yīng)操作。所述控制指令包括用電設(shè)備10斷電指令、故障信息查詢指令和電量查詢指令。當(dāng)上位機(jī)30發(fā)送斷電指令時(shí)，解碼單元將解碼后的指令通過控制設(shè)置在用電設(shè)備10的供電電路上的繼電器(未圖示)切斷電源停止供電，所述繼電器的控制端與控制模塊202連接。當(dāng)上位機(jī)30發(fā)送故障信息查詢指令或電量查詢指令時(shí)，解碼單元將解碼后的指令傳送至電量數(shù)據(jù)比較單元，電量數(shù)據(jù)比較單元調(diào)用存儲(chǔ)芯片中所存儲(chǔ)的相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)編碼單元編碼后通過無線模塊203上傳至上位機(jī)30。更近一步的，控制模塊202還連接一仿真接口，可通過仿真接口連接PC機(jī)，監(jiān)控用電設(shè)備10的工作狀態(tài)，由此實(shí)現(xiàn)支持電子仿真功能。存儲(chǔ)芯片與控制芯片連接，用于緩存控制芯片所接收的電量數(shù)據(jù)、預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)電量數(shù)據(jù)以及故障信息。本例中選用型號(hào)為ATM02的芯片作為存儲(chǔ)芯片，如圖5所示，存儲(chǔ)芯片的雙向數(shù)據(jù)傳輸端口 SDA、時(shí)鐘總線端口 SCL和寫保護(hù)端口 TEST分別與控制芯片的P21、P22和P23端口連接。狀態(tài)指示燈與控制芯片連接，用于顯示用電設(shè)備10的用電量信息。具體來說，電能解析模塊201中的電能解析芯片采集用電設(shè)備10的電能信息，并通過電能解析芯片的脈沖生成器生成脈沖信號(hào)，通過脈沖輸出端口 PF輸出表示用電設(shè)備10用電量的脈沖信號(hào)?？刂菩酒邮彰}沖信號(hào)，通過其脈沖信號(hào)輸出端口 INTPO輸出脈沖信號(hào)，狀態(tài)指示燈依據(jù)脈沖信息閃爍。不難理解，用電設(shè)備10的用電量越大，電路中電流值越大，則脈沖頻率越高， 狀態(tài)指示燈閃爍越快。無線通信模塊203與控制模塊202連接，用于實(shí)現(xiàn)控制模塊202與上位機(jī)30之間的無線通信。無線通信模塊203包括單片機(jī)和射頻收發(fā)芯片。其中，單片機(jī)與控制模塊 202中的控制芯片連接，用于將控制芯片中傳輸?shù)碾娏繑?shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，并輸出至射頻收發(fā)芯片。射頻收發(fā)芯片將上述電量數(shù)據(jù)調(diào)整至要求頻段后經(jīng)發(fā)射天線輸出至上位機(jī)30。相應(yīng)的，射頻收發(fā)芯片接收上位機(jī)30發(fā)出的控制指令，傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)再將上述控制指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理后，輸出至控制模塊202。本實(shí)施例中，無線通信模塊203中的單片機(jī)采用型號(hào)為MC9S08QE32CLC的芯片，射頻收發(fā)芯片采用型號(hào)為CCllOl的芯片。本實(shí)用新型中智能插座20的外殼采用標(biāo)準(zhǔn)86盒，面板采用透明有機(jī)玻璃材質(zhì)，由此可使智能插座20的外殼美觀。另外，還可將智能插座20內(nèi)嵌于家用電器中，采集該家用電器的電能信息。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種智能插座，其特征在于，包括依次連接的電能解析模塊001)、控制模塊(202) 和無線通信模塊003)，其中電能解析模塊O01)用于獲取用電設(shè)備(10)的電能信息，并解析出電量數(shù)據(jù)； 控制模塊(202)用于判斷所述電量數(shù)據(jù)是否在安全范圍內(nèi)，并將判斷結(jié)果以及電量數(shù)據(jù)通過無線模塊(203)傳輸出去。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述電能解析模塊(201)包括電能解析芯片，與電能解析芯片連接的電源電路、電能信息傳輸電路和時(shí)鐘電路；所述電能信息傳輸電路用于接收所述用電設(shè)備(10)的電能信息； 所述電能解析芯片用于解析所述用電設(shè)備(10)的電能信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能插座，其特征在于，所述電能解析模塊(201)還包括與所述電能解析芯片連接的通信類別選擇電路，用于選擇所述電能解析芯片的通信接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能插座，其特征在于，所述電能解析芯片為型號(hào)RN8209的心片。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能插座，其特征在于，所述電源電路為包含型號(hào)為LNK304 芯片的電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述控制模塊(202)包括控制芯片、 與控制芯片連接的存儲(chǔ)芯片；所述控制芯片用于根據(jù)存儲(chǔ)芯片中預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)電量數(shù)據(jù)判斷所接收的電量數(shù)據(jù)是否在安全范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能插座，其特征在于，所述控制芯片包括電量數(shù)據(jù)比較單元，與其連接的編碼單元和解碼單元；所述電量數(shù)據(jù)比較單元用于計(jì)算所述電量數(shù)據(jù)是否在安全范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能插座，其特征在于，所述控制芯片為型號(hào)UPD78F0401的心片。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能插座，其特征在于，所述存儲(chǔ)芯片為型號(hào)ATM02的芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能插座，其特征在于，還包括與控制芯片連接的狀態(tài)指示燈。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種智能插座，包括依次連接的電能解析模塊、控制模塊和無線通信模塊，其中電能解析模塊用于獲取用電設(shè)備的電能信息，并解析出電量數(shù)據(jù)；控制模塊用于判斷所述電量數(shù)據(jù)是否在安全范圍內(nèi)，并將判斷結(jié)果以及電量數(shù)據(jù)通過無線模塊傳輸出去；還用于通過無線模塊向外部設(shè)備進(jìn)行故障信息查詢和電量查詢操作。通過監(jiān)測電路參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)插座的遠(yuǎn)程控制，保護(hù)用電安全。
文檔編號(hào)H01R13/66GK202308651SQ201120452139
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者劉明巖, 張漢敬, 李曉武, 王忠?guī)r, 王相偉 申請(qǐng)人:海爾集團(tuán)公司, 青島海爾智能家電科技有限公司