專利名稱：基于rfid的智能電源插座及插頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及插座及插頭技術領域，具體涉及基于RFID的智能電源插座及插頭。
背景技術：
RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別，俗稱電子標簽。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID系統(tǒng)由RFID閱讀器(讀寫器)和RFID電子標簽組成。RFID閱讀器(讀寫器)通過天線與RFID電子標簽進行無線通信，可以實現(xiàn)對標簽識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鳌FID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便，已廣泛應用在交通、安防、工控等領域。目前公知的插座普遍只具有簡單的供電功能，部分插座帶有保險裝置，智能程度很低。其缺陷在于，當插座未被插入時，插孔里的電極是帶電的，這就容易引起一些觸電事故，例如小孩將手指伸進插孔。而目前插座所帶的保險裝置多為物理裝置，例如保險管、空氣開關，靈敏度不夠高。此外現(xiàn)有的插座不能識別所插入的電器信息，不能針對不同的電器做不同的操作，例如不同的電器具有不同的最大電流值，插座可根據(jù)每個電器的最大電流值對其進行過流保護。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于至少克服現(xiàn)有技術存在的眾多上述不足之一，提供基于RFID的智能電源插座及插頭，具體技術方案如下?；赗FID的智能電源插座，具體是在現(xiàn)有電源插座中內(nèi)置RFID讀寫器、微控制器和繼電器，RFID讀寫器和繼電器分別與微控制器連接，所述RFID讀寫器用于讀取設置在電器插頭上的RFID標簽；繼電器串接在電源插座的火線中，用于控制電器插頭的通斷電；RFID讀寫器和繼電器的工作均由微控制器控制；插座中的RFID讀寫器能讀取設置在電器插頭上的RFID標簽的數(shù)據(jù)，并能根據(jù)RFID標簽的數(shù)據(jù)對所插入的電器進行監(jiān)控和通斷電控制。進一步改進的，上述基于RFID的智能電源插座還包括一個電流檢測模塊，用于檢測所插入電器的工作電流，電流檢測模塊與微控制器連接。進一步改進的，所述RFID讀寫器的讀寫距離(讀距)滿足:當插頭完全插入插座時，RFID讀寫器會讀取到插頭上的RFID標簽，當插頭未完全插入插座時，RFID讀寫器讀取不到插頭上的RFID標簽。進一步改進的，當RFID讀寫器沒有讀到有效的RFID標簽，繼電器為斷開狀態(tài)，當RFID讀寫器讀到有效的RFID標簽，則微控制器控制繼電器閉合，為插入的電器通電。進一步改進的，微控制器通過電流檢測模塊檢測所插入電器的工作電流，與RFID讀寫器所讀到的插頭上RFID標簽中含有的最大電流值比較，如果工作電流大于所述最大電流值，則微控制器控制繼電器斷開，停止對電器供電。本實用新型還提供了一種適用于所述基于RFID的智能電源插座的插頭，所述插頭上設置有RFID標簽。 進一步改進的，所述RFID標簽設置在插頭電極之間。進一步改進的，RFID標簽內(nèi)置的信息包括電器插頭所屬電器的最大電流、最大功率、電器名稱、標識號、型號、生產(chǎn)廠家、品牌信息中的一種以上。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點和技術效果:當插座沒有插上用電器時插座插孔不帶電，而通過電流檢測來實施過流保護具有更高的靈敏度，從而使插座更有安全保障。而且插座可以識別到所插入用電器的信息，從而可以針對不同用電器獨立地實施監(jiān)控和通斷電操作。

圖1是實施方式中插座與插頭的基本原理圖。圖2是實例中插座的外觀圖。圖3a是實例中插座的內(nèi)部結構主視圖。圖3b是實例中插座的內(nèi)部結構左視圖圖4a和圖4b分別是實例中插頭的正視圖和側(cè)視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的實施作進一步說明，但本實用新型的實施和保護范圍不限于此。如圖1基于RFID的智能電源插座，其特征是在電源插座102中內(nèi)置RFID讀寫器、微控制器和繼電器，RFID讀寫器和繼電器分別與微控制器連接，所述RFID讀寫器用于讀取設置在電器插頭上的RFID標簽；繼電器串接在電源插座的火線中，用于控制電器插頭101的通斷電；RFID讀寫器和繼電器的工作均由微控制器控制；插座中的RFID讀寫器能讀取設置在電器插頭上的RFID標簽105的數(shù)據(jù)，并能根據(jù)RFID標簽的數(shù)據(jù)對所插入的電器進行監(jiān)控和通斷電控制。圖1中還包括一個電流檢測模塊，用于檢測所插入電器的工作電流，電流檢測模塊與微控制器連接。電源插座102內(nèi)部控制電路由微控制器、電流檢測模塊、繼電器和RFID讀寫器、RFID讀寫器天線104組成。電器插頭101由金屬插腳103和RFID標簽105組成，即在正常的電器插頭上加了一個RFID標簽105。RFID讀寫器不斷從天線105發(fā)射射頻信號以嘗試讀取標簽信息，隨著電器插頭的插入，RFID標簽105貼近讀寫器天線104，讀寫器識別到RFID標簽105，當成功讀取RFID標簽105中的數(shù)據(jù)之后，微控制器控制繼電器連通，同時通過電流檢測模塊實時讀取用電器的電流。插座102中的RFID讀寫器始終都在發(fā)送射頻信號讀取RFID標簽105，無論插座102是否有電器插入。當電器插頭101被用戶拔出，電器插頭101上的RFID標簽105離開讀寫器天線104，RFID讀寫器無法感應到RFID標簽105，則將指令發(fā)送到微控制器，微控制器得知電器被拔出，則控制繼電器斷開，插座插孔不帶電。本插座能夠?qū)Σ煌碾娖鲗嵤┽槍π缘倪^流保護。當電器插頭101插入插座102，RFID讀寫器讀取到RFID標簽105中的最大電流值，不同的用電器有不同的最大電流值。當繼電器連通之后，電流檢測模塊實時測量用電器的電流值，當電流值超過所讀取的最大電流值，微控制器立即控制繼電器斷開，從而給用電器斷電。圖2為插座的外觀圖，圖4為電器插頭正視圖和側(cè)視圖。RFID標簽105為小體積無源標簽，置于電器插頭三個插腳之間，可采用不同的方式附著于電器插頭101上，例如采用不干膠粘貼在電器插頭101表面，或者由生產(chǎn)廠商內(nèi)置于電器插頭101中。插座102外表面有插孔202，屏幕201和按鈕203。屏幕201用于顯示用電器的名稱及實時功率。按鈕203用于對插座進行簡單的設置及對顯示內(nèi)容進行翻頁。設置有是否開啟插圖通電及拔出斷電、是否開啟過流保護等。圖3為插座的內(nèi)部構造。其中強電的線路分布為:火線從插座插孔202分成兩路，一路與繼電器302串聯(lián)，再從繼電器302連接到電流檢測模塊304，另一路連接到直流穩(wěn)壓源303 ;零線從插座插孔202連接到直流穩(wěn)壓源。直流低壓供電部分為:直流穩(wěn)壓源303輸出5伏或者3.3伏的直流電壓，分別送往RFID讀寫器301、微控制器305、繼電器302、電流檢測模塊304和屏幕201。數(shù)據(jù)線路分布為:微控制器305連接RFID讀寫器301、繼電器302、電流檢測模塊304和屏幕201。此外還有RFID讀寫器301連接RFID天線104。RFID讀寫器301與RFID天線104的細節(jié)為:RFID天線置于插孔202下方，射頻信號發(fā)射方向從內(nèi)往外垂直于插座表面。RFID讀寫器301和RFID天線104工作于13.56MHz的頻率，遵循IS014443、IS015639協(xié)議。RFID讀寫器301的發(fā)射功率與RFID天線104的增益、與插座表面的距離的配合應遵從一定的原則，即使RFID讀寫器301的感應距離很短，從插座表面算起，往外不超過1cm。電流檢測模塊304的細節(jié)為:最大容許電壓和電流不小于AC-220V/20A，測量精度至少達到50mA。電流檢測模塊304通過數(shù)據(jù)線連接到微控制器305上的A/D轉(zhuǎn)換器，由A/D轉(zhuǎn)換器將電流值換算為數(shù)字值。A/D轉(zhuǎn)換器的精度應該至少8位。繼電器302的細節(jié)為:最大容許電壓和電流不小于AC-220V/20A。繼電器302應為常開型，保證當繼電器302與微控制器305斷開連接或者繼電器302的直流供電斷開時，繼電器302能夠斷開，以保證安全。微控制器305的細節(jié)為:具有A/D轉(zhuǎn)換器，精度優(yōu)選至少8位；控制RFID讀寫器301實時讀取RFID標簽105狀態(tài)，保證第一時間感應到RFID標簽105或者第一時間知道RFID標簽105丟失；根據(jù)RFID讀寫器301的讀取結果，如果正確讀取到標簽105的值，則控制繼電器302連通，如果標簽105丟失，則控制繼電器302斷開；控制A/D轉(zhuǎn)換器與電流檢測模塊304，實時監(jiān)測線路的電流，獲取用電器的電流，并實時與RFID標簽105所讀出的最大電流值做比較，一旦實時電流值超過最大電流值，則立即控制繼電器302斷開；將實時電流值換算為功率值，顯示在屏幕201上。
權利要求1.基于RFID的智能電源插座，其特征是在電源插座中內(nèi)置RFID讀寫器、微控制器和繼電器，RFID讀寫器和繼電器分別與微控制器連接，所述RFID讀寫器用于讀取設置在電器插頭上的RFID標簽；繼電器串接在電源插座的火線中，用于控制電器插頭的通斷電；RFID讀寫器和繼電器的工作均由微控制器控制；插座中的RFID讀寫器能讀取設置在電器插頭上的RFID標簽的數(shù)據(jù)，并能根據(jù)RFID標簽的數(shù)據(jù)對所插入的電器進行監(jiān)控和通斷電控制；當RFID讀寫器沒有讀到有效的RFID標簽，繼電器為斷開狀態(tài)，當RFID讀寫器讀到有效的RFID標簽，則微控制器控制繼電器閉合，為插入的電器通電。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于RFID的智能電源插座，其特征是還包括一個電流檢測模塊，用于檢測所插入電器的工作電流，電流檢測模塊與微控制器連接。
3.一種適用于權利要求1所述基于RFID的智能電源插座的插頭，其特征是所述插頭上設置有RFID標簽。
4.根據(jù)權利要求3所述的插頭，其特征在于所述RFID標簽設置在插頭電極之間。
專利摘要本實用新型公開基于RFID的智能電源插座及插頭，在電源插座中內(nèi)置RFID讀寫器、微控制器和繼電器，RFID讀寫器和繼電器分別與微控制器連接，RFID讀寫器用于讀取設置在電器插頭上的RFID標簽；繼電器串接在電源插座的火線中；插座中的RFID讀寫器能讀取設置在電器插頭上的RFID標簽的數(shù)據(jù)，并能根據(jù)RFID標簽的數(shù)據(jù)對所插入的電器進行監(jiān)控和通斷電控制。當插座讀取到正確的信息之后，微控制器控制繼電器使插座通電，否則繼電器斷開，插座插孔不帶電。插座內(nèi)置電流檢測模塊，可以實時監(jiān)測用電器的電流，一旦電流值超出從RFID標簽讀取到的最大電流值，微控制器立即控制繼電器斷開，從而在危險發(fā)生之前將電器斷電。
文檔編號H01R13/70GK202940392SQ20122047853
公開日2013年5月15日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權日2012年9月19日
發(fā)明者李聰, 徐向民, 黃霖, 曹威克 申請人:華南理工大學