CN104218398A - 一种适用于智能家居的双控插座及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种适用于智能家居的双控插座及其制作方法，插座包括单刀双掷开关、双线圈磁保持继电器、电源指示灯和至少一个插座，单刀双掷开关公共端依次与插座的火线插孔相连，单刀双掷开关的两个控制输入端分别与双线圈磁保持继电器的两个控制输出端连接；当智能家居控制系统通过信号输入端给双线圈磁保持继电器正向激励电压时，继电器公共端的输出与输出控制端A或输出控制端B中的一个端口相连，当给双线圈磁保持继电器反向激励电压时，继电器公共端的输出则与另一个控制输出端相连。本发明的插座在使用时不需要频繁地插拔电源插头，而是通过单刀双掷开关来控制电源线路的通断，在减少使用者劳动量的同时大大延长了插座寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种家用插座，特别涉及一种适用于智能家居的双控插座及其制作方法。
背景技术
随着智能家居的发展，智能插座也显得越来越重要，在市场上也不断地出现各种不同的智能插座。
普通插座只是简单地将市电的火线和零线接到相应的插孔中，客观上只是起到了单纯的连接线路的作用。而智能插座则有了更多功能，比如定时接通线路，定时切断线路，远程接通线路，远程切断线路，测量家电耗电功率等功能。有一些智能插座甚至自身具有连接互联网的功能，使用者可以直接使用手机或平板电脑等智能终端对插座进行远程操控，这大大地提高了插座的智能化程度，也在客观上为人们带来了很多便利。
但是我们可以看到，各种智能插座内部均使用了具有特定功能的单片机或嵌入式处理单元，即插座自身也在时时刻刻地消耗着电能。然而，一个家庭往往安装有几十个插座，那么将同时有几十个插座内部的控制电路在时时刻刻地消耗着电能，这笔开销是非常大的。这样的插座并不符合节能减排，走可持续发展之道路的基本国策。除此之外，目前市面上出现的智能插座使用的控制方向几乎全部为无线电控制。那么一个家庭中将同时有几十个无线电发射源，错综复杂的电磁波在室内经多次反射加强将对人体产生十分不利的影响，尤其对婴幼儿和孕妇的影响更加严重。另从无线电控制插座的工作方式来看，插座往往安装在室内的角落或家具背后，为了增强通信过程的稳定性，必须在生产过程中刻意地提高无线电波发射器件的发射功率，否则智能插座无法正常工作。而提高无线电波发射功率的同时，也为使用者带来了更严重的电磁辐射伤害。而且即便在生产过程中刻意提高了通信模块的发射功率，在雷雨天气的强电磁场作用下，插座的通信模块仍然不能正常工作。除以上几点之外，由于无线电波的传播是向四周辐射的，所有无线电波均可以被一定范围内的特定无线电波接收设备所感知，因此所有使用无线电进行通信的设备均有被他人非法远程操纵的可能，这对于需要大面积使用的智能家居控制系统而言是非常危险的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的智能插座工作稳定性差，产生大量电磁辐射，而且在工作时消耗额外电能的问题，提供一种使用时不需要频繁地插拔电源插头，而是通过单刀双掷开关来控制电源线路的通断的适用于智能家居的双控插座。
本发明的另一个目的是提供一种适用于智能家居的双控插座的制作方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种适用于智能家居的双控插座，包括单刀双掷开关、双线圈磁保持继电器、电源指示灯和至少一个插座，单刀双掷开关公共端依次与插座的火线插孔相连，插座的零线插孔和地线插孔分别与市电零线和地线连接，单刀双掷开关的两个控制输入端A、B分别与双线圈磁保持继电器的两个控制输出端A、B连接；
双线圈磁保持继电器具有一个公共端、两个控制输出端和两个信号输入端，继电器公共端的输入与市电火线相连，当智能家居控制系统通过信号输入端给双线圈磁保持继电器正向激励电压时，继电器公共端的输出与输出控制端A或输出控制端B中的一个端口相连，当智能家居控制系统通过信号输入端给双线圈磁保持继电器反向激励电压时，继电器公共端的输出则与另一个控制输出端相连，电源指示灯串联在插座的火线插孔与零线插孔之间。
具体地，所述的单刀双掷开关的控制输入端A连接双线圈磁保持继电器的控制输出端A，单刀双掷开关的控制输入端连接双线圈磁保持继电器的控制输出端B，构成同或控制逻辑；
或者单刀双掷开关的控制输入端A连接双线圈磁保持继电器的控制输出端B，单刀双掷开关的控制输入端B连接双线圈磁保持继电器的控制输出端A，构成异或控制逻辑。
进一步地，所述的电源指示灯为发光二极管，发光二极管串联一个定值电阻器后再串联在插座的火线插孔与零线插孔之间。
进一步地，所述的插座包括二线制插座或三线制插座或二线制插座与三线制插座的组合。
进一步地，所述的在双线圈磁保持继电器内部设有可旋转运动的金属触点A、不可运动的金属触点B和金属触点C，金属触点A与双线圈磁保持继电器的公共端相连，金属触点B和金属触点C分别与双线圈磁保持继电器的两个控制输出端A、B连接；
金属触点B和金属触点C分别位于金属触点A的左右两侧，金属触点A焊接在一根围绕轴心旋转运动的旋转杆的顶端，旋转杆的底端活动连接在支座上，旋转杆的旋转轴心位于底端，旋转杆的旋转轴心与金属触点A之间设有一块可被磁性物体吸引的可磁化金属块，在可磁化金属块的左右两侧分别设有电磁铁A和电磁铁B，电磁铁A和电磁铁B的一端分别与双线圈磁保持继电器的一个信号输入端相连，电磁铁B的另一端依次与二极管A和二极管B的正极相连，二极管B的负极连接电磁铁A的另一端，二极管A的负极与二极管B的正极之间连接双线圈磁保持继电器的另一个信号输入端。
进一步地，所述的双线圈磁保持继电器内部还有一根始终处于伸长状态的伸缩弹簧，伸缩弹簧的一端固定连接在金属触点A与可磁化金属块之间，伸缩弹簧的另一端固定连接在支座上。
本发明还提供一种适用于智能家居的双控插座的制作方法，包括以下步骤：
S1：使用电缆将插座零线插孔与市电零线相连，接下来依据插孔类型连线：如果插孔类型为三线制插座则使用一根电缆的一端连接三线制地线插孔，电缆另一端与一根钉在地上或墙体中的金属钉连接在一起，如果插孔类型为二线制插座则略过此接地步骤；
S2：选取一个发光二极管作为插座的电源指示灯，根据发光二极管的工作电流和市电电压220V计算出所需要的定值电器的电阻值，根据计算出来的电阻值选取一个定值电阻器与发光二极管串联在插座中火线插孔和零线插孔之间；
S3：使用一根电缆的一端与火线插孔连接在一起，电缆的另一端与单刀双掷开关的公共端相连；
S4：将双线圈磁保持继电器的两个信号输入端接入智能家居控制系统，智能家居控制系统需要判断插座内部电源线路是连通的还是断开的，其判断方法为：通过线路中电流大小来判断，若此线路中电流接近为零，则说明电源线路是断开的，若电流远大于零，则说明电线线路此时是连通的。
进一步地，所述的步骤S2中在计算定值电阻器的电阻值时必须根据发光二极管的工作电流进行计算，因为发光二极管为电流驱动型电子元件，并没有固定的工作电压，因此以市电电压进行计算，设发光二极管工作电流为i，在不考虑发光二极管的管压降的情况下,定值电阻器的阻值为220/i。
本发明的有益效果是：
1、智能家居控制系统可以随时通过双线圈磁保持继电器对插座内部的电源线路通断状态进行设置或切换，避免使用无线电，杜绝了无线电波在室内多次反射加强而造成对人体的不利影响，也保证了雷雨天气强电磁场作用下的正常工作，更重要的是避免了被他人非法远程操纵的危险；
2、该插座在使用时不需要频繁地插拔电源插头，而是通过单刀双掷开关来控制电源线路的通断，在减少使用者劳动量的同时大大延长了插座寿命，同时由于避免了在插座内部使用结构复杂的单片机等电子线路进行控制，使插座的稳定性和可靠性得到了充分的保证，在不需要智能家居控制系统进行线路切换时不会消耗额外电能(电源指示灯耗电量极低，可忽略不计)；
3、双线圈磁保持继电器只在改变连接状态时才会消耗电能，而在不改变连接状态时是完全不消耗电能的，并且因为电源指示灯耗电量极低，可忽略不计，综合以上两点，整个插座在不通过双线圈磁保持继电器改变电路连接状态时，完全不消耗电能；
4、无论智能家居控制系统将双线圈磁保持继电器设置为何种状态，使用者均可以通过拔动单刀双掷开关来接通或断开插座内电源线路，因此即使智能家居控制系统失效也不会影响使用者对插座的使用，因为使用者在任何时候都可以通过单刀双掷开关控制插孔内部电源线路的通断。
附图说明
图1为本发明的实施例的双控插座连线结构示意图；
图2为本发明的双线圈磁保持继电器结构示意图；
图中，1-定值电阻器，2-电源指示灯，3-二线制插座零线插孔，4-三线制插座地线插孔，5-二线制插座火线插孔，6-三线制插座零线插孔，7-三线制插座火线插孔，8-单刀双掷开关，9-单刀双掷开关公共端，10-单刀双掷开关控制输入端A，11-单刀双掷开关控制输入端B，12-继电器控制输出端A，13-继电器控制输出端B，14-继电器信号输出端A，15-继电器信号输出端B，16-继电器公共端，17-市电火线，18-市电零线，19-双线圈磁保持继电器，20-金属触点A，21-金属触点B，22-金属触点C，23-电磁铁A，24-电磁铁B，25-可磁化金属块，26-旋转杆，27-伸缩弹簧，28-二极管A，29-二极管B，30-支座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步描述本发明的技术方案，但本发明所保护的内容不局限于以下所述。
一种适用于智能家居的双控插座，包括单刀双掷开关、双线圈磁保持继电器、电源指示灯和至少一个插座，单刀双掷开关公共端依次与插座的火线插孔相连，插座的零线插孔和地线插孔分别与市电零线和地线连接，单刀双掷开关的两个控制输入端A、B分别与双线圈磁保持继电器的两个控制输出端A、B连接；
双线圈磁保持继电器具有一个公共端、两个控制输出端和两个信号输入端，继电器公共端的输入与市电火线相连，当智能家居控制系统通过信号输入端给双线圈磁保持继电器正向激励电压时，继电器公共端的输出与输出控制端A或输出控制端B中的一个端口相连，当智能家居控制系统通过信号输入端给双线圈磁保持继电器反向激励电压时，继电器公共端的输出则与另一个控制输出端相连，电源指示灯串联在插座的火线插孔与零线插孔之间。
具体地，所述的单刀双掷开关的控制输入端A连接双线圈磁保持继电器的控制输出端A，单刀双掷开关的控制输入端连接双线圈磁保持继电器的控制输出端B，构成同或控制逻辑；
或者单刀双掷开关的控制输入端A连接双线圈磁保持继电器的控制输出端B，单刀双掷开关的控制输入端B连接双线圈磁保持继电器的控制输出端A，构成异或控制逻辑，以上两种接线方式均可以保证双控插座在智能家居中的正常工作。
进一步地，所述的电源指示灯为发光二极管，发光二极管串联一个定值电阻器后再串联在插座的火线插孔与零线插孔之间。
进一步地，所述的插座包括二线制插座或三线制插座或二线制插座与三线制插座的组合。下面以一个二线制插座和一个三线制插座的组合为例详细说明本发明的技术方案，如图1所示，单刀双掷开关公共端9依次与二线制插座和的三线制插座的火线插孔5、7相连，二线制插座和的三线制插座的零线插孔3、6分别与市电零线18连接，三线制插座的地线插孔4与地线相连，单刀双掷开关的两个控制输入端A10和控制输入端B11分别与双线圈磁保持继电器19的控制输出端A12和控制输出端B13连接；
继电器公共端16的输入与市电火线17相连，在使用过程中，继电器信号输出端A14和继电器信号输出端B15不区分正负极，当智能家居控制系统通过继电器信号输出端A14和继电器信号输出端B15给双线圈磁保持继电器19正向激励电压时，继电器公共端16的输出与输出控制端A12或输出控制端B13中的一个端口相连，当智能家居控制系统通过继电器信号输出端A14和继电器信号输出端B15给双线圈磁保持继电器19反向激励电压时，继电器公共端16的输出则与另一个控制输出端相连，当智能家居控制系统给双线圈磁保持继电器19的激励电压被撤销时，双线圈磁保持继电器19继续保持当前的连接状态，即双线圈磁保持继电器19只在改变连接状态时才会消耗电能，而在不改变连接状态时是完全不消耗电能的。电源指示灯2串联定值电阻器1后再串联在火线插孔5与零线插孔3之间，当插座内部电源线路为接通状态时，电源指示灯2亮，反之则熄灭。
进一步地如图2所示，所述的在双线圈磁保持继电器19内部设有可旋转运动的金属触点A20、不可运动的金属触点B21和金属触点C22，金属触点A20与继电器公共端16相连，金属触点B21和金属触点C22分别与双线圈磁保持继电器19的控制输出端B13和控制输出端A12连接，采用控制输出端B13作为反向激励输出端，控制输出端A12作为正向激励输出端。
金属触点B21和金属触点C22分别位于金属触点A20的左右两侧，金属触点A20焊接在一根围绕轴心旋转运动的旋转杆26的顶端，旋转杆26的底端活动连接在支座30上，旋转杆26的旋转轴心位于底端，当旋转杆26旋转到左边时，继电器公共端16与控制输出端B13相连接通，当旋转杆26旋转到右边时，继电器公共端16与控制输出端A12相连接通。
旋转杆26的旋转轴心与金属触点A20之间设有一块可被磁性物体吸引的可磁化金属块25，在可磁化金属块25的左右两侧分别设有电磁铁A23和电磁铁B24，电磁铁A23和电磁铁B24的一端分别与双线圈磁保持继电器19的信号输入端A继电器相连，电磁铁B24的另一端依次与二极管A28和二极管B29的正极相连，二极管B29的负极连接电磁铁A23的另一端，二极管A28的负极与二极管B29的正极之间连接双线圈磁保持继电器19的继电器信号输入端B15，二极管A28和二极管B29为限流二极管。右边的电磁铁B24为正向激励电磁铁，左边的电磁铁A23为反向激励电磁铁，当继电器信号输入端A14接电源正极，继电器信号输入端B15接电源负极时，二极管A28导通，二极管B29阻断，此时电磁铁B24有效，通过吸引可磁化金属块25将金属触点A20掷向右边，与金属触点C22接触连通；反之，当继电器信号输入端14A接电源负极，继电器信号输入端B15接电源正极时，二极管B29导通，二极管A28阻断，此时电磁铁A23有效，通过吸引可磁化金属块25将金属触点A20吸向左边，与金属触点B21接触连通。
进一步地，所述的双线圈磁保持继电器19内部还有一根始终处于伸长状态的伸缩弹簧27，伸缩弹簧27的一端固定连接在金属触点A20与可磁化金属块25之间，伸缩弹簧27的另一端固定连接在支座30上，当金属触点A20旋转到左边时，伸缩弹簧27因为弹性形变产生的拉力将金属触点A20拉向金属触点B21；当金属触点A20旋转到右边时，弹簧27因为弹性形变产生的拉力将金属触点A20拉向金属触点C22，这样即达到了“磁保持”的目的。
当继电器信号输入端A14和继电器信号输入端B15电压撤销之后，由于伸缩弹簧27的拉力作用，将金属触点A20继续保持在与金属触点B21紧密接触的状态下，即当给双线圈磁保持继电器19正向激励电压之后，公共端16与控制输出端A12连通，直到下一次给双线圈磁保持继电器19以反向激励电压；当给双线圈磁保持继电器19反向激励电压之后，公共端16与控制输出端B13连通，直到下一次给双线圈磁保持继电器19以正向激励电压。
基于以上所有接线方法和工作原理，如图1所示，当智能家居控制系统需要接通或切断家电设备的电源时，可以通过给双线圈磁保持继电器19以特定方向的电压，将继电器公共端16切换到另一边的控制输出端即可；当使用者需要接通或切断家电设备的电源时，可以通过拔动单刀双掷开关8，将单刀双掷开关公共端9切换到另一边的控制输入端即可。
本发明还提供一种适用于智能家居的双控插座的制作方法，包括以下步骤：
S1：使用电缆将插座零线插孔与市电零线相连，接下来依据插孔类型连线：如果插孔类型为三线制插座则使用一根电缆的一端连接三线制地线插孔，电缆另一端与一根钉在地上或墙体中的金属钉连接在一起，如果插孔类型为二线制插座则略过此接地步骤；
S2：选取一个发光二极管作为插座的电源指示灯，根据发光二极管的工作电流和市电电压220V计算出所需要的定值电器的电阻值，根据计算出来的电阻值选取一个定值电阻器与发光二极管串联在插座中火线插孔和零线插孔之间；
S3：使用一根电缆的一端与火线插孔连接在一起，电缆的另一端与单刀双掷开关的公共端相连；
S4：将双线圈磁保持继电器的两个信号输入端接入智能家居控制系统，智能家居控制系统需要判断插座内部电源线路是连通的还是断开的，其判断方法为：通过此时电源线路中的电流大小来判断(使用模拟量采集器)，如果电流远大于零则说明此时插座上接入了家电设备，而且插座内部的电源线路是连通的；如果电流接近为零则说明此时插座内电源线路是断开的或是插座内没有接入家电设备，此时将继电器公共端16掷向另一控制输出端，然后再次采集电源线路中的电流大小，若此时电流大小仍然接近为零则说此插座中没有接入家电设备，若此时电流大小远大于零则说明此插座中接入了家电设备，而且此时已经成功地接通了插座内部电源线路。
本实施例所述的步骤S2中在计算定值电阻器的电阻值时必须根据发光二极管的工作电流进行计算，因为发光二极管为电流驱动型电子元件，并没有固定的工作电压，因此以市电电压进行计算，设发光二极管工作电流为i，在不考虑发光二极管的管压降的情况下,定值电阻器的阻值为220/i。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种适用于智能家居的双控插座，其特征在于：包括单刀双掷开关、双线圈磁保持继电器、电源指示灯和至少一个插座，单刀双掷开关公共端依次与插座的火线插孔相连，插座的零线插孔和地线插孔分别与市电零线和地线连接，单刀双掷开关的两个控制输入端A、B分别与双线圈磁保持继电器的两个控制输出端A、B连接；
双线圈磁保持继电器具有一个公共端、两个控制输出端和两个信号输入端，继电器公共端的输入与市电火线相连，当智能家居控制系统通过信号输入端给双线圈磁保持继电器正向激励电压时，继电器公共端的输出与输出控制端A或输出控制端B中的一个端口相连，当智能家居控制系统通过信号输入端给双线圈磁保持继电器反向激励电压时，继电器公共端的输出则与另一个控制输出端相连，电源指示灯串联在插座的火线插孔与零线插孔之间。
2.根据权利要求1所述的一种适用于智能家居的双控插座，其特征在于：所述的单刀双掷开关的控制输入端A连接双线圈磁保持继电器的控制输出端A，单刀双掷开关的控制输入端B连接双线圈磁保持继电器的控制输出端B，构成同或控制逻辑；
或者单刀双掷开关的控制输入端A连接双线圈磁保持继电器的控制输出端B，单刀双掷开关的控制输入端B连接双线圈磁保持继电器的控制输出端A，构成异或控制逻辑。
3.根据权利要求1所述的一种适用于智能家居的双控插座，其特征在于：所述的电源指示灯为发光二极管，发光二极管串联一个定值电阻器后再串联在插座的火线插孔与零线插孔之间。
4.根据权利要求1所述的一种适用于智能家居的双控插座，其特征在于：所述的插座包括二线制插座或三线制插座或二线制插座与三线制插座的组合。
5.根据权利要求1所述的一种适用于智能家居的双控插座，其特征在于：所述的在双线圈磁保持继电器内部设有可旋转运动的金属触点A(20)、不可运动的金属触点B(21)和金属触点C(22)，金属触点A(20)与双线圈磁保持继电器的公共端相连，金属触点B(21)和金属触点C(22)分别与双线圈磁保持继电器的两个控制输出端A、B连接；
金属触点B(21)和金属触点C(22)分别位于金属触点A(20)的左右两侧，金属触点A(20)焊接在一根围绕轴心旋转运动的旋转杆(26)的顶端，旋转杆(26)的底端活动连接在支座(30)上，旋转杆(26)的旋转轴心位于底端，旋转杆的旋转轴心与金属触点A(20)之间设有一块可被磁性物体吸引的可磁化金属块(25)，在可磁化金属块(25)的左右两侧分别设有电磁铁A(23)和电磁铁B(24)，电磁铁A(23)和电磁铁B(24)的一端分别与双线圈磁保持继电器的一个信号输入端相连，电磁铁B(24)的另一端依次与二极管A(28)和二极管B(29)的正极相连，二极管B(29)的负极连接电磁铁A(23)的另一端，二极管A(28)的负极与二极管B(29)的正极之间连接双线圈磁保持继电器的另一个信号输入端。
6.根据权利要求1所述的一种适用于智能家居的双控插座，其特征在于：所述的双线圈磁保持继电器内部还有一根始终处于伸长状态的伸缩弹簧(27)，伸缩弹簧(27)的一端固定连接在金属触点A(20)与可磁化金属块(25)之间，伸缩弹簧(27)的另一端固定连接在支座(30)上。
7.一种适用于智能家居的双控插座的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：使用电缆将插座零线插孔与市电零线相连，接下来依据插孔类型连线：如果插孔类型为三线制插座则使用一根电缆的一端连接三线制地线插孔，电缆另一端与一根钉在地上或墙体中的金属钉连接在一起，如果插孔类型为二线制插座则略过此接地步骤；
S2：选取一个发光二极管作为插座的电源指示灯，根据发光二极管的工作电流和市电电压220V计算出所需要的定值电器的电阻值，根据计算出来的电阻值选取一个定值电阻器与发光二极管串联在插座中火线插孔和零线插孔之间；
S3：使用一根电缆的一端与火线插孔连接在一起，电缆的另一端与单刀双掷开关的公共端相连；
S4：将双线圈磁保持继电器的两个信号输入端接入智能家居控制系统，智能家居控制系统需要判断插座内部电源线路是连通的还是断开的，其判断方法为：通过线路中电流大小来判断，若此线路中电流接近为零，则说明电源线路是断开的，若电流远大于零，则说明电线线路此时是连通的。
8.根据权利要求7所述的一种适用于智能家居的双控插座的制作方法，其特征在于：所述的步骤S2中在计算定值电阻器的电阻值时必须根据发光二极管的工作电流进行计算，因为发光二极管为电流驱动型电子元件，并没有固定的工作电压，因此以市电电压进行计算，设发光二极管工作电流为i，在不考虑发光二极管的管压降的情况下,定值电阻器的阻值为220/i。
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