專利名稱：智能插座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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，無法實現(xiàn)對電路中的各項參數(shù) (電壓值、電流值、功率值等)進行獲取并顯示?，F(xiàn)有改進方法包括加裝電表，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，例如當用電設備的耗電量超過插座所承載最大功率時，易出現(xiàn)火災等災害。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實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)實現(xiàn)對插座的遠程控制，保護用電安全。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)實現(xiàn)對插座的遠程控制，實現(xiàn)保護用電安全?？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鐘電路；所述電能信息傳輸電路用于接收用電設備10的電能信息；所述電能解析芯片用于解析所述用電設備10的電能信息。由上，實現(xiàn)對用電設備電能信息的采集，并計算生成電量數(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RN8209的芯片?？蛇x的，所述電源電路為包含型號為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芯片；所述控制芯片用于根據(jù)存儲芯片中預存的標準電量數(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，實現(xiàn)對所電量數(shù)據(jù)的判斷。若超出安全范圍，則上報至外部設備?？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UPD78F0401的芯片?？蛇x的，所述存儲芯片為型號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，實現(xiàn)對用電設備用電量的顯示。

圖1為本實用新型智能插座的原理圖；圖2為本實用新型電能解析芯片內(nèi)部原理圖；圖3為本實用新型電源電路的電路原理圖；圖4為本實用新型電能解析模塊的電路原理圖；圖5為本實用新型控制模塊的電路原理圖；圖6為本實用新型控制芯片的電路原理圖；圖7為本實用新型用電設備連接外部電源及電能解析芯片的電路原理圖。
具體實施方式
如圖1出示了本實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對本實用新型進行描述。所述電能解析模塊201與用電設備 10連接，用于獲取用電設備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)換器實現(xiàn)， 本例中電壓轉(zhuǎn)換器選用型號為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，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備10與電能解析芯片之間，用于傳輸用電設備 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備10的電流信息，通過串聯(lián)于外部電源的錳銅片實現(xiàn)，其具體原理為用電設備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備10的電壓信息，通過并聯(lián)于外部電源的分壓電路實現(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。時鐘電路用于向電能解析芯片提供時鐘頻率，如圖4所示，時鐘電路由諧振器X2 實現(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現(xiàn)。當 IS為低電平輸入時，選擇RSIO為通信接口 ；當IS為高電平輸入時，選擇SPI為通信接口。本實施例中選擇SPI為通信接口，SPI通信可實現(xiàn)電能解析芯片與后文所述控制模塊202同時進行輸入輸出。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備相連接的電路中，用于解析所獲取的用電設備10的電能信息。本例中選用型號為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行放大處理。其中，電能信息包括用電設備10的電壓量和電流量。模數(shù)轉(zhuǎn)換器與放大器連接，用于將電路進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。電量計算器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，用于依據(jù)電壓量和電流量計算出有功/無功功率值、電源頻率值、累計電量消耗值等電量數(shù)據(jù)。上述電量數(shù)據(jù)按一定時序通過數(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，當上述電量數(shù)據(jù)不符合安全范圍時發(fā)出報警信息。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)指令進行相應操作?？刂颇K202包括控制芯片、存儲芯片和狀態(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)用存儲芯片中預先存儲的電量數(shù)據(jù)的標準值進行比較，若電量數(shù)據(jù)比較單元所計算的用電設備10所消耗的功率超過預存的額定功率或電網(wǎng)頻率低于49. IHZ時，電量數(shù)據(jù)比較單元生成報警信息，通過編碼單元將電量數(shù)據(jù)和報警信息進行編碼處理，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)進行比較，若變化率超過5 %，則累計電量每增加 0. 1度，電量數(shù)據(jù)比較單元便主動將電量數(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)指令進行相應操作。解碼單元通過數(shù)據(jù)接收端口 RXD6接收上外機通過無線模塊203發(fā)送的用電設備控制指令，將指令進行解碼后，控制模塊202依據(jù)控制指令進行相應操作。所述控制指令包括用電設備10斷電指令、故障信息查詢指令和電量查詢指令。當上位機30發(fā)送斷電指令時，解碼單元將解碼后的指令通過控制設置在用電設備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。當上位機30發(fā)送故障信息查詢指令或電量查詢指令時，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)用存儲芯片中所存儲的相關(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，監(jiān)控用電設備10的工作狀態(tài)，由此實現(xiàn)支持電子仿真功能。存儲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)、預存的標準電量數(shù)據(jù)以及故障信息。本例中選用型號為ATM02的芯片作為存儲芯片，如圖5所示，存儲芯片的雙向數(shù)據(jù)傳輸端口 SDA、時鐘總線端口 SCL和寫保護端口 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，通過脈沖輸出端口 PF輸出表示用電設備10用電量的脈沖信號?？刂菩酒邮彰}沖信號，通過其脈沖信號輸出端口 INTPO輸出脈沖信號，狀態(tài)指示燈依據(jù)脈沖信息閃爍。不難理解，用電設備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，用于實現(xiàn)控制模塊202與上位機30之間的無線通信。無線通信模塊203包括單片機和射頻收發(fā)芯片。其中，單片機與控制模塊 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30。相應的，射頻收發(fā)芯片接收上位機30發(fā)出的控制指令，傳輸至單片機，單片機再將上述控制指令進行轉(zhuǎn)換處理后，輸出至控制模塊202。本實施例中，無線通信模塊203中的單片機采用型號為MC9S08QE32CLC的芯片，射頻收發(fā)芯片采用型號為CCllOl的芯片。本實用新型中智能插座20的外殼采用標準86盒，面板采用透明有機玻璃材質(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。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(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鐘電路；所述電能信息傳輸電路用于接收所述用電設備(10)的電能信息； 所述電能解析芯片用于解析所述用電設備(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芯片；所述控制芯片用于根據(jù)存儲芯片中預存的標準電量數(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，所述存儲芯片為型號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備進行故障信息查詢和電量查詢操作。通過監(jiān)測電路參數(shù)實現(xiàn)對插座的遠程控制，保護用電安全。
文檔編號H01R13/66GK202308651SQ201120452139
公開日2012年7月4日 申請日期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 申請人:海爾集團公司, 青島海爾智能家電科技有限公司