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(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)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(shù)：
據(jù)測(cè)定，電器設(shè)備在待機(jī)狀態(tài)下耗電一般為其開機(jī)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(jī)、空調(diào)器、電腦、打印機(jī)、傳真 機(jī)、飲水機(jī)和電熱水器等，據(jù)此測(cè)算，常用電器的待機(jī)能耗加在一起，相當(dāng)于開著一只30至 60瓦的長明燈，用電器待機(jī)能耗浪費(fèi)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(jī)的情況下無節(jié)電裝置的缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適用范圍廣，三級(jí)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(shù)的不足，本實(shí)用新型的技術(shù)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(gè)主控制器，和串聯(lián)至少兩個(gè)終端插座， 本實(shí)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(zhǔn)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(duì)用電器的工作電流進(jìn)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(zhuǎn)換電路將用電器正常工作狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)兩種工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再 通過A、B端子將電壓信號(hào)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(gòu)成，作用是放大由A、B端傳過來的電壓信號(hào)，并將放大后的信號(hào)傳給下一級(jí)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(gòu)成；所述的電壓基準(zhǔn)電路包括由電容、穩(wěn)壓二極管、電阻構(gòu)成；所述的電壓比較電路和電壓基準(zhǔn)電路將放大后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電平送入 到單片機(jī)芯片進(jìn)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(gòu)成；所述的單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，輸出控制信號(hào)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(shí)通過第一二極管、第二二極管顯示用電器即時(shí)的工作狀 態(tài)；所述的鍵盤電路通過中斷控制的方式對(duì)節(jié)電器裝置進(jìn)行功能設(shè)定或控制，用S2 設(shè)定待機(jī)時(shí)間，用S3、S4直接控制終端插座的通斷，鍵盤操作的結(jié)果通過由第一芯片、第二芯片及外圍電路構(gòu)成顯示電路，第三芯片及外圍電路構(gòu)成蜂鳴器電路，對(duì)鍵盤的系統(tǒng)的每 一次狀態(tài)改變發(fā)出聲音，做報(bào)警提示。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí) 還有以下的有益效果1)、該節(jié)電器有三級(jí)省電模式。第一級(jí)設(shè)定待機(jī)時(shí)限t，當(dāng)這一路上的用電器待 機(jī)時(shí)間超過t后，此路上的終端插座會(huì)自動(dòng)完全斷開電源，完全消除用電器的待機(jī)模式。第 二級(jí)當(dāng)節(jié)電器上的終端插座都處于斷開狀態(tài)時(shí)，控制器就會(huì)進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)整個(gè)節(jié)電 器系統(tǒng)幾乎不消耗電能。第三級(jí)為了使本系統(tǒng)耗能盡可能小，在指示待機(jī)時(shí)限和調(diào)時(shí)的顯 示電路中，每次只讓其中一路的待機(jī)時(shí)限指示燈亮。當(dāng)需要查看其他路上設(shè)定的待機(jī)時(shí)長 時(shí)，只需用鍵盤讓各路上指示燈左右循環(huán)移動(dòng)顯示即可。這樣就能使最少的LED燈點(diǎn)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(duì)工作電流在0. 3 3A之間的所有具有待機(jī)和不具有 待機(jī)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(shí)，調(diào)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(shè)計(jì)了一個(gè)電源開機(jī)鍵外， 還為每一路設(shè)計(jì)了一個(gè)即時(shí)關(guān)閉電源鍵。當(dāng)需要立刻斷開用電器電源時(shí)，按用電器路數(shù)上 的對(duì)應(yīng)即時(shí)關(guān)閉遙控鍵即可；當(dāng)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(shí)按下鍵盤電源開機(jī)鍵即可。此外還可根據(jù)具體用電器的需要，通過鍵盤對(duì)每路用電 器的待機(jī)限定時(shí)間進(jìn)行調(diào)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(gè)小時(shí)就可節(jié)省1度電，每戶人家或一個(gè)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(fèi)。廣泛適用各行各業(yè)的小型電氣設(shè)備。

圖1為本實(shí)用新型主控制器與終端插座連接結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2為圖1的終端插座電路原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1的主控制器電路原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
附圖為本實(shí)用新型的實(shí)施例。
以下結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步說明參照?qǐng)D1、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(gè)主控制器，和串聯(lián)至少兩個(gè)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(zhǔn)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(duì)用電器的工作電流進(jìn)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(zhuǎn)換電路將用電器正常工作狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)兩種工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電壓 信號(hào)，再通過A、B端子將電壓信號(hào)輸入給主控制器，終端插座電源的L端接有至少兩個(gè)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(fù)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(fù)載2) 連接，負(fù)載1、負(fù)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(gòu)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(hào)A端連接，第三比較器U3A的第1腳分別與電阻 R12、可調(diào)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(hào)B端連接，第四比較器U3C的第8腳分別與電阻R13、可調(diào)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(hào)， 并將放大后的信號(hào)傳給下一級(jí)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(gòu)成；第 五比較器U;3B的第7腳與單片機(jī)芯片U4第1腳連接，其旁路上還連接一個(gè)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(jī)芯片U4第2腳連接，其旁路上還連接一個(gè)電阻R18，電阻R18另一端與電阻R16 — 端連接；所述的電壓基準(zhǔn)電路包括由電容C5、穩(wěn)壓二極管Tl、電阻R14、電阻R15構(gòu)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(zhǔn)電路將放大后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電平送入 到單片機(jī)芯片U4進(jìn)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(gòu)成，單片機(jī)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(gè)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(jī)芯片U4的第32腳一端連接一個(gè)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(jī)U4對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，輸出控制信號(hào)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(shí)通過二極管D7、二極管D8顯示用電器即時(shí)的工作狀態(tài)，所述的鍵盤電路通過中斷控制的方式對(duì)節(jié)電器裝置進(jìn)行功能設(shè)定或控制，單片機(jī) 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(jī)芯片U4的第12 腳連接，單片機(jī)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(gè)電阻R20，電阻R20另一端接地；用S2設(shè)定待機(jī)時(shí)間，用S3、S4直接控制終端插座的通斷，鍵盤操作的結(jié)果通過由 芯片U6、芯片U7及外圍電路構(gòu)成顯示電路，芯片U5及外圍電路構(gòu)成蜂鳴器電路，對(duì)鍵盤的 系統(tǒng)的每一次狀態(tài)改變發(fā)出聲音，做報(bào)警提示，單片機(jī)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(gè)主控制器和十路終端插座構(gòu)成，終端插座通過導(dǎo)線和 主控制器連接，如圖1所示。主控制器通過對(duì)終端插座的電流進(jìn)行取樣，判斷連接在插座上的用電器是否處于 待機(jī)狀態(tài)，如果用電器處于待機(jī)狀態(tài)，主控制器會(huì)在一個(gè)固定的延時(shí)后，控制終端插座自 動(dòng)斷電，從而使用電器脫離待機(jī)，徹底斷電，達(dá)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(shí)受主控制器 控制，在連接其上的的用電器待機(jī)超過一定的時(shí)間后自動(dòng)斷電。本節(jié)電器設(shè)計(jì)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(fù)載1和負(fù)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(duì)用電器的工作電流進(jìn)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(zhuǎn)換電路，可以將用電器正常工作狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài) 兩種工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，通過A、B端子傳給控制器。實(shí)際使用中，給終端插座帶上負(fù)載后，調(diào)節(jié)電阻Rl或者R2的大小，使A點(diǎn)或者B 點(diǎn)電壓處在1 2V之間，此時(shí)紅、綠燈都不亮，說明節(jié)電器已能正常工作，A、B兩路負(fù)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(jì)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(gòu)成的開關(guān)電源電路提供，該電路的輸出 參數(shù)為+5V/0. 5A，其轉(zhuǎn)化效率高達(dá)94 %，且其輸入電壓范圍廣、輸出電壓穩(wěn)定?？紤]到節(jié)省電能，本節(jié)電器工作時(shí)只讓多路中的一路指示燈點(diǎn)亮，當(dāng)需要查看其 他路上的待機(jī)時(shí)限時(shí)長時(shí)，只需按鍵盤就可輪流查看各路上對(duì)應(yīng)的待機(jī)時(shí)限時(shí)長。待機(jī)時(shí) 限為三種5min、10min、15min可調(diào)，對(duì)應(yīng)點(diǎn)亮的綠燈為1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)。當(dāng)需要調(diào)節(jié)某一路用電器待機(jī)時(shí)限時(shí)長短時(shí)，按動(dòng)鍵盤上的Sl鍵，調(diào)節(jié)指示燈顯示電路中對(duì)應(yīng)的紅燈亮，說 明此時(shí)可通過S2對(duì)相應(yīng)路上的用電器待機(jī)時(shí)限時(shí)長進(jìn)行調(diào)節(jié)。電源通斷執(zhí)行電路是指單 片機(jī)與繼電器的配合工作電路，單片機(jī)里包括有一個(gè)計(jì)算機(jī)軟件在內(nèi)，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(jī)械壽命為10000000次、電氣壽命為100000次。經(jīng)計(jì)算，在用電器工作時(shí)，此部分 每路消耗的功率不超過0. 15W，在用電器待機(jī)時(shí)消耗的功率不超過0. 005W。
權(quán)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(gè)主控制器，和串 聯(lián)至少兩個(gè)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(zhǔn)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(duì)用電器的工作電流進(jìn)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(zhuǎn)換電路將用電器正常工作狀態(tài)和待機(jī)狀態(tài)兩種工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再 通過A、B端子將電壓信號(hào)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(gòu)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(gòu)成； 所述的電壓基準(zhǔn)電路包括由電容(C5)、穩(wěn)壓二極管(Tl)、電阻(R14)、電阻(R15)構(gòu)成；所述的電壓比較電路和電壓基準(zhǔn)電路將放大后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電平送入到單 片機(jī)芯片(U4)進(jìn)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(gòu)成； 所述的單片機(jī)(U4)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，輸出控制信號(hào)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(shí)通過第一二極管(D7)、第二二極管(D8)顯示 用電器即時(shí)的工作狀態(tài)；所述的鍵盤電路通過中斷控制的方式對(duì)節(jié)電器裝置進(jìn)行功能設(shè)定或控制，用S2設(shè)定 待機(jī)時(shí)間，用S3、S4直接控制終端插座的通斷，鍵盤操作的結(jié)果通過由第一芯片(TO)、第 二芯片(U7)及外圍電路構(gòu)成顯示電路，第三芯片(U5)及外圍電路構(gòu)成蜂鳴器電路，對(duì)鍵盤 的系統(tǒng)的每一次狀態(tài)改變發(fā)出聲音，做報(bào)警提示。
專利摘要本實(shí)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(zhǔn)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(duì)用電器工作電流進(jìn)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(zhuǎn)換電路將用電器工作和待機(jī)兩種工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，通過A、B端子將電壓信號(hào)輸入給主控制器；結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適用范圍廣，節(jié)電器有三級(jí)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(shè)備。
文檔編號(hào)H01R13/717GK201845964SQ201020522868
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者張子超, 樊建海 申請(qǐng)人:張子超, 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院