CN104022408B - 时控插座 - Google Patents

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本发明公开了一种时控插座，包括旋钮、编码器、时钟芯片、继电器RJ、继电器驱动模块、微处理器和显示部；编码器将通过旋钮旋转产生的相应旋转信号输入到微处理器处理，微处理器计算出编码器的旋转方向和旋转角度，设置基准时间、插座接通时间和插座接通时间长度；时钟芯片提供基准时间；显示部接收微处理器的输出信号，显示相应的时间，指示微处理器所处在的时间设置模式；微处理器通过继电器驱动模块控制继电器RJ的通断，控制时控插座的通断；本发明能够根据预先设置的时间，定时自动接通或断开时控插座；不容易因小孩的误操作改变设置的时间，工作安全可靠；外观简单、操作方便。

Description

时控插座
技术领域
本发明涉及一种智能插座，具体为一种时控插座。
背景技术
带有时间控制功能的插座或开关能够根据用户设定的时间自动打开和关闭各种用电设备的电源，可用于普通家庭的空调、电暖气、热水器、照明及电饭煲等家用电器的动力控制；也可用于工厂车间照明、供热设施及各类需要精确时间控制的生产环节；利用此类插座或开关起定时、限时、节能作用且用电安全，可避免在无人值守时忘记断电而引起的用电火灾事故。但是现有技术的带有时间控制功能的插座或开关的时间设定通常要通过多个按键，由于按键较多，占用插座表面空间，设定时间时操作比较复杂，另外由于小孩的乱按键误操作，容易在大人不知情的情况下改变设定时间，导致不必要的用电浪费和用电危险。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种设定时间只需一个旋钮，外观简单、操作方便、工作安全可靠的时控插座。
本发明的技术手段如下：
一种时控插座，其特征在于包括：
旋钮；
连接所述旋钮，用于根据所述旋钮的旋转动作产生相应旋转信号的编码器；所述旋钮一个方向旋转时，所述编码器产生第一类旋转信号；所述旋钮另一个方向旋转时，所述编码器产生第二类旋转信号；
用于提供基准时间的时钟芯片；
控制时控插座接通或断开的继电器RJ；
与所述继电器RJ的线圈并联，控制所述继电器RJ的触点接通或断开的继电器驱动模块；
与所述编码器、所述时钟芯片和所述继电器驱动模块连接的微处理器；所述微处理器接收所述编码器的旋转信号并根据所述编码器的旋转信号计算出旋钮的旋转方向和旋转角度；当所述微处理器接收到所述编码器产生的第二类旋转信号时，所述微处理器根据计算出的旋钮的旋转角度，在基准时间设置模式、插座接通时间设置模式和插座接通时间长度设置模式之间切换；当处于基准时间设置模式、插座接通时间设置模式或插座接通时间长度设置模式时，所述微处理器根据接收到的所述编码器产生的第一类旋转信号，以及计算出的所述旋钮的旋转角度设置基准时间、插座接通时间或插座接通时间长度的数值；所述微处理器控制所述时钟芯片输出的基准时间与设置的基准时间一致；所述微处理器检测到所述时钟芯片输出的基准时间与设置的插座接通时间一致时，所述微处理器通过控制所述继电器驱动模块接通所述继电器RJ，接通时控插座；所述微处理器检测到所述时钟芯片输出的基准时间与设置的插座接通时间加上设置的插座接通时间长度所得到的时间一致时，所述微处理器通过所述控制继电器驱动模块断开所述继电器RJ，断开时控插座；
和连接所述微处理器，用于显示基准时间、插座接通时间或插座接通时间长度，指示所述微处理器处在基准时间设置模式、插座接通时间设置模式或插座接通时间长度设置模式的显示部。
进一步地，所述显示部包括四位LED数码管和状态指示灯。
进一步地，所述编码器采用旋转编码器。
进一步地，所述微处理器采用HT68F30芯片。
更进一步地，所述继电器驱动模块包括24V阻容直流电源、双向晶闸管Q和电阻R3；所述24V阻容直流电源包括电阻R2、电容C3、稳压二极管VD3、二极管VD4和电容C4；所述电容C3、二极管VD4和电容C4串联，并通过熔断器FUSE与火线相连；所述电容C3的两端并联接有电阻R2，所述二极管VD4阳极连接所述电容C4；所述二极管VD4阴极连接所述电容C3；所述二极管VD4和所述电容C4组成的串联电路两端并联接有稳压二极管VD3；所述稳压二极管VD3的阳极连接所述二极管VD4的阴极；所述双向晶闸管Q的T2电极连接所述稳压二极管VD3的阴极；所述双向晶闸管Q的T1电极连接零线；所述双向晶闸管Q的控制极通过电阻R3连接所述微处理器；所述电容C4两端并联接有所述继电器RJ的线圈。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的时控插座具有以下优点：
1、能够根据用电需要预先设置插座接通时间和插座接通时间长度，时控插座根据预先设置的时间自动定时接通或断开。
2、只需通过操作一个旋钮调节时间，没有多余的按键，外观简单，操作方便。
3、工作安全可靠，旋钮只有在向一个方向旋转后，再向另一个方向旋转才能改变设置的时间，否则只向一个方向旋转，不能改变设置的时间，不容易因为小孩的一个方向误旋转操作改变时控插座的设置时间。
4、时控插座具有时间显示功能，在非时间设置模式时显示基准时间，起到钟表的作用，达到一物多用的效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明实施例的基本电路原理图；
图3为本发明实施例的电源系统及继电器控制电路；
图4为本发明实施例外观示意图。
图中：1、旋钮；2、编码器；3、微处理器；4、时钟芯片；5、显示部；50、四位LED数码管；51、状态指示灯；6、继电器驱动模块；7、插孔；8、外壳。
具体实施方式
如图1～图4所示的时控插座，本发明所述时控插座包括：
旋钮1；
连接旋钮1，用于根据旋钮1的旋转动作产生相应旋转信号的编码器2；所旋钮1一个方向旋转时，编码器2产生第一类旋转信号；旋钮1另一个方向旋转时，编码器2产生第二类旋转信号；第一类旋转信号和第二类旋转信号分别传递旋钮1两个不同旋转方向的信息，并且传递旋钮1的旋转角度。
用于提供基准时间的时钟芯片4；
控制插座接通或断开的继电器RJ；
与继电器RJ的线圈并联，控制继电器RJ的触点接通或断开的继电器驱动模块6；
与编码器2、时钟芯片4和继电器驱动模块6连接的微处理器3；微处理器3接收编码器2的旋转信号并根据编码器2的旋转信号计算出旋钮1的旋转方向和旋转角度；当微处理器3接收到编码器2产生的第二类旋转信号时，微处理器3根据计算出的旋钮1的旋转角度，在基准时间设置模式、插座接通时间设置模式和插座接通时间长度设置模式之间切换；当处于基准时间设置模式、插座接通时间设置模式或插座接通时间长度设置模式时，微处理器3根据接收到的编码器2产生的第一类旋转信号，以及计算出的旋钮1的旋转角度设置基准时间、插座接通时间或插座接通时间长度的数值；微处理器3控制时钟芯片4输出的基准时间与设置的基准时间一致；微处理器3检测到时钟芯片4输出的基准时间与设置的插座接通时间一致时，微处理器3通过控制继电器驱动模块6接通继电器RJ，接通时控插座；微处理器3检测到时钟芯片4输出的基准时间与设置的插座接通时间加上设置的插座接通时间长度所得到的时间一致时，微处理器3通过控制继电器驱动模块6断开继电器RJ，断开时控插座；
和连接微处理器3，用于显示基准时间、插座接通时间或插座接通时间长度，指示微处理器3处在基准时间设置模式、插座接通时间设置模式或插座接通时间长度设置模式的显示部5。
如图2所示的本发明实施例电源系统及继电器控制电路，本发明实施例的微处理器3采用的5V电源为常用的阻容直流电源，包括R1、C1、VD1、VD2、C2、C5；继电器RJ为大功率继电器T90，控制插孔7有无交流电输出，即控制时控插座的接通和断开；继电器RJ的通断由继电器驱动模块6控制，继电器驱动模块6采用24V直流电源控制；24V直流电源为阻容直流电源，包括电阻R2、电容C3、稳压二极管VD3、二极管VD4和电容C4；电容C3、二极管VD4和电容C4串联，并通过熔断器FUSE与火线相连；电容C3的两端并联接有电阻R2；二极管VD4阳极连接电容C4；二极管VD4阴极连接电容C3；二极管VD4和电容C4组成的串联电路两端并联接有稳压二极管VD3；稳压二极管VD3的阳极连接二极管VD4的阴极；双向晶闸管Q为24V直流电源的开关，双向晶闸管Q的T2电极连接所述稳压二极管VD3的阴极，双向晶闸管Q的T1电极连接零线，双向晶闸管Q的控制极通过串联电阻R3连接与微处理器3的I/O口PB4连接；继电器RJ的线圈并联接于电容C4的两端。
当微处理器3的I/O口PB4输出低电平时，双向晶闸管Q截止，这样继电器RJ的线圈无电流通过，继电器RJ的触点断开，这样插孔7便无交流电输出，时控插座断开；微处理器3检测到读取的时钟芯片4输出的基准时间与设置的插座接通时间一致时，微处理器3的I/O口PB4输出高电平，双向晶闸管Q导通，这样便有电流流过继电器RJ的线圈，从而使继电器RJ的触点接通，这样插孔7就有交流电输出，时控插座接通；微处理器3循环检测时间，I/O口PB4持续输出高电平，直到微处理器3检测到时钟芯片4输出的基准时间与设置的插座接通时间加上设置的插座接通时间长度所得到的时间一致时，微处理器3的I/O口PB4输出低电平，断开时控插座。
如图3所示的发明实施例的基本电路原理图，编码器2采用旋转编码器，与旋钮1配合使用；微处理器3采用HT68F30；编码器2的输出信号通过微处理器3的I/O口PA0、PA1输送入微处理器3；时钟芯片4采用HT1382，并配有纽扣电池，在掉电的情况下时钟芯片4能够正常工作，不会因为停电造成时间误差；时钟芯片4通过微处理器3的I/O口PA2、PA3实现与微处理器3的通讯。
如图3和图4所示的时控插座，显示部5包括四位LED数码管50和状态指示灯51；四位LED数码管50字符输入端通过串联240Ω的限流电阻连接到微处理器3的I/O口PC0～PC6，位控制端DIG1、DIG2、DIG3、DIG4分别连接三极管VT1、VT2、VT3、VT4的集电极，三极管VT1、VT2、VT3、VT4的发射极接地，三极管VT1、VT2、VT3、VT4的基极分别通过串联2kΩ的限流电阻连接到微处理器3的I/O端口PB0～PB3，四位LED数码管50分别显示：小时(十位)、小时(个位)、分钟(十位)、分钟(个位)和两个常亮点D1和D2，常亮点D1和D2通过串联240Ω限流电阻连接5V直流电源的Vdd，四位LED数码管50采用动态驱动模式，每秒闪烁50次，使用户感觉不到闪烁。状态指示灯51采用发光二极管，发光二极管VD5、VD6、VD7的阳极分别通过串联240Ω的限流电阻连接到微处理器3的I/O口PC7、PB5、PA7，发光二极管VD5、VD6、VD7的阴极接地。
如图4所示为本发明实施例的时控插座外观示意图，旋钮1、四位LED数码管50、状态指示灯51和插孔7嵌入设置在时控插座的壳体8上。通过旋转旋钮1设置时间，共三种时间设置模式：基准时间设置模式、插座接通时间设置模式和插座接通时间长度设置模式，每种时间设置模式要设置四位时间数值：小时十位、小时个位、分钟十位和分钟个位，共计12个档位。
如顺时针旋转旋钮1改变设置的时间数值，那么逆时针旋转切换时间设置模式，则换挡控制通过逆时针旋转旋钮1来实现。设置时间时，首先要逆时针旋转旋钮1使微处理器3处于基准时间设置模式、插座接通时间设置模式和插座接通时间长度设置模式任一种时间设置模式，然后顺时针旋转旋钮1设置时间数值，否则只顺时针旋转旋钮1不能设置时间。当微处理器3检测出旋钮1反向旋转一定角度后，切换下一档，如果在时间设置过程中，旋钮1较长一段时间不旋转，微处理器3自动结束时间设置，四位LED数码管50显示基准时间。
时控插座接通状态时，图4中右侧的状态指示灯闪烁；在基准时间设置模式时，左侧的状态指示灯常亮；在插座接通时间设置模式时，中间的状态指示灯常亮；在插座接通时间长度设置模式时，右侧的状态指示灯常亮。四位LED数码管50在非设置时间模式状态时显示基准时间。下面举例说明时间设置的方法：当逆时针旋转旋钮1，档位调至插座接通时间设置模式的(分钟个位)时，中间的状态指示灯常亮，显示部5的d位闪烁，其余时间位不闪烁，这时顺时针旋转旋钮1可设置插座接通时间(分钟个位)的数值。继续逆时针旋转旋钮1，切换至下一个档位，进入插座接通时间长度时间设置模式的(小时十位)，右侧的状态指示灯常亮，显示部5的a位闪烁，其余时间位不闪烁，这时顺时针旋转旋钮1可设置插座接通时间长度(小时十位)的数值。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明揭露的技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明范围内，根据发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种时控插座，其特征在于包括：
旋钮(1)；
连接所述旋钮(1)，用于根据所述旋钮(1)的旋转动作产生相应旋转信号的编码器(2)；所述旋钮(1)一个方向旋转时，所述编码器(2)产生第一类旋转信号；所述旋钮(1)另一个方向旋转时，所述编码器(2)产生第二类旋转信号；
用于提供基准时间的时钟芯片(4)；
控制时控插座接通或断开的继电器RJ；
与所述继电器RJ的线圈并联，控制所述继电器RJ的触点接通或断开的继电器驱动模块(6)；
与所述编码器(2)、所述时钟芯片(4)和所述继电器驱动模块(6)连接的微处理器(3)；所述微处理器(3)接收所述编码器(2)的旋转信号并根据所述编码器(2)的旋转信号计算出所述旋钮(1)的旋转方向和旋转角度；当所述微处理器(3)接收到所述编码器(2)产生的第二类旋转信号时，所述微处理器(3)根据计算出的旋钮(1)的旋转角度，在基准时间设置模式、插座接通时间设置模式和插座接通时间长度设置模式之间切换；当处于基准时间设置模式、插座接通时间设置模式或插座接通时间长度设置模式时，所述微处理器(3)根据接收到的所述编码器(2)产生的第一类旋转信号，以及计算出的所述旋钮(1)的旋转角度相应地设置基准时间、插座接通时间或插座接通时间长度的数值；所述微处理器(3)控制所述时钟芯片(4)输出的基准时间与设置的基准时间一致；所述微处理器(3)检测到所述时钟芯片(4)输出的基准时间与设置的插座接通时间一致时，所述微处理器(3)通过控制所述继电器驱动模块(6)接通所述继电器RJ，接通时控插座；所述微处理器(3)检测到所述时钟芯片(4)输出的基准时间与设置的插座接通时间加上设置的插座接通时间长度所得到的时间一致时，所述微处理器(3)通过所述控制继电器驱动模块(6)断开所述继电器RJ，断开时控插座；
和连接所述微处理器(3)，用于显示基准时间、插座接通时间或插座接通时间长度，指示所述微处理器(3)处在基准时间设置模式、插座接通时间设置模式或插座接通时间长度设置模式的显示部(5)。
2.根据权利要求1所述的时控插座，所述显示部(5)包括四位LED数码管(50)和状态指示灯(51)。
3.根据权利要求1所述的时控插座，所述编码器(2)采用旋转编码器。
4.根据权利要求1所述的时控插座，其特征在于所述微处理器(3)采用HT68F30芯片。
5.根据权利要求1所述的时控插座，其特征在于所述继电器驱动模块(6)包括24V阻容直流电源、双向晶闸管Q和电阻R3；所述24V阻容直流电源包括电阻R2、电容C3、稳压二极管VD3、二极管VD4和电容C4；所述电容C3、二极管VD4和电容C4串联，并通过熔断器FUSE与火线相连；所述电容C3的两端并联接有电阻R2，所述二极管VD4阳极连接所述电容C4；所述二极管VD4阴极连接所述电容C3；所述二极管VD4和所述电容C4组成的串联电路两端并联接有稳压二极管VD3；所述稳压二极管VD3的阳极连接所述二极管VD4的阴极；所述双向晶闸管Q的T2电极连接所述稳压二极管VD3的阴极；所述双向晶闸管Q的T1电极连接零线；所述双向晶闸管Q的控制极通过电阻R3连接所述微处理器(3)；所述电容C4两端并联接有所述继电器RJ的线圈。
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