CN104577549A - 一种基于微处理器的红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于微处理器的红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座，包括外接电源接口，主板和输出插口，主板包括防雷防浪涌模块、微处理器、红外接收模块、直流稳压电源模块、双路继电器驱动模块、电流检测调理模块、电压检测调理模块、USB供电模块、外部存储模块、无线模块；发明所提供的智能功率插座通过采集并实时记录负载的电流和电压信号；可实现负载电流过大或负载为待机状态时，自动断电；发明可通过手机APP或红外遥控信号控制；发明所提供的红外线遥控信号解码方式不需要经过红外信号匹配学习，即可实现针对任意红外遥控器任意按键进行解码,实现输出电源通断控制；发明还具有防雷防浪涌、防触电功能。

Description

一种基于微处理器的红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座

技术领域

本发明涉及一种智能功率插座装置，特别是一种基于微处理器的红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座。

背景技术

目前，随着科学技术的发展，越来越多的家用电器走入寻常百姓家，家用电器给人们带来便利的同时，也存在一定的安全隐患，如电器故障或电器使用不当导致触电事故或火灾，这就需要插座具有检测电流、电压和功率的功能，在检测到电流、电压和功率超过安全标准时自动断开电源；

现在都是通过插拔插头来实现电源的接通或断开，但往往是当电器已经关闭或待机状态时用户很少拔掉电器插头，而电器还在用电。但是每次使用完电器时都插拔插头是非常繁琐的，而且有的电器安装位置也不方便插拔，这就需要插座具有自动识别电器使用状态的功能，在电器已经关闭或待机状态时自动断开电源；

当插座处于断开电源状态，恢复插座供电是非常重要的，现有的智能插座在恢复供电时，要么操作很复杂，要么只适合部分人群使用；

现在家用电器越来越多，越来越智能，大家也越来越注重电器的使用功率情况，这样就需要插座具有检测电流、电压和功率并记录下数据，用于数据统计和跟踪电器使用情况；

现有的插座为了解决上述问题做了不同方面的改进，但是要么是功能单一，要么操作不方便。

发明内容

本发明为需要解决的技术问题提供一种基于微处理器红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座。

为解决上述的技术问题，一种基于微处理器的红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座，包括外接电源接口，其特征在于：还包括主板和输出插口，所述主板包括防雷防浪涌模块、直流稳压电源模块、双路继电器驱动模块、微处理器、红外接收模块、电流检测调理模块、电压检测调理模块、USB充电模块、外部存储模块、无线模块；

所述外接电源接口与防雷防浪涌模块相连接；

所述双路继电器驱动模块包括驱动信号输入端、继电器线圈电路和输出回路；所述防雷防浪涌模块与直流稳压电源模块以及双路继电器驱动模块的输出回路相连接；所述双路继电器驱动模块的输出回路与输出插口通过两条相线相连接，其中一条相线(通常是火线)上设置有电流检测调理模块和电压检测调理模块；

所述直流稳压电源模块与防雷防浪涌模块相连接，所述直流稳压模块给微处理器、红外接收模块、双路继电器驱动模块的继电器线圈电路、外部存储器模块、无线模块供电和USB充电模块供电；

所述微处理器与电流检测调理模块、电压检测调理模块、红外接收模块、双路继电器驱动模块的驱动信号输入端、外部存储器模块、无线模块相连接。

所述防雷防浪涌模块是指火线与零线之间、火线与地线之间、零线与地线之间，设置有金属氧化物压敏电阻,用于防雷防浪涌。

所述直流稳压模块包括依次串接的降压单元、整流单元和稳压滤波单元；所述降压单元为变压器或容阻降压单元，所述阻容降压单元为电阻和电容的并联电路。

所述电流检测调理模块包括电流采样电路和电路调理电路，所述的电流采样电路为精密互感器或功率电阻；所述的电路调理电路包括级联的整流电路、滤波电路、分压电路和放大电路。

所述电压检测调理模块包括电压采样电路和电压调理电路，所述的电压采样电路为精密互感器或功率电阻；所述的电路调理电路包括级联的整流电路、滤波电路、分压电路和AD转换电路。

所述无线模块可以采用433无线模块、或315m无线模块、或wifi无线模块中的一种。可使用手机APP与智能插座无线模块相连接，通过手机操作实现智能插座输出插口的电源通断、或将实时的、或已经记录的功率数据传输给手机。

所述USB充电模块为长供电模块。

所述外部存储器用于存储电压检测调理模块和电流检测调理模块采集到的电压和电流信号的数值以及采集时间。

所述的红外接收模块是指采用一体化红外线接收器，将接收到的红外线遥控信号的进行放大、检波、整形，并且输出可以让微处理器识别的TTL信号。如图7所示。

所述的一种基于微处理器的红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座，是对接收到的38KHZ红外信号进行计时处理，所述的对接收到的38KHZ红外信号进行计时处理具体是指一次收到的38KHZ红外信号累计时间达到一定时长，具体指令方法为间隔监测法或者连续监测法中的一种；

所述的间隔监测法，如图9所示，包括以下步骤：

(1)首先，红外线遥控器发送红外线遥控信号；

(2)第二步，红外接收器将接收到的红外线遥控信号的进行放大、检波、整形，并且输出到微处理器；

微处理器将信号进行以下处理；

(3)第三步，对微处理器收到信号进行消抖处理；

(4)第四步，对第三步处理后的信号进行时间间隔计算；

(5)第五步，微处理器对时间间隔计算结果进行判断微处理器接收到的红外信号是否结束；若是，累计时间清零；若否，执行延时间隔时间；

(6)第六步，执行延时间隔时间后进行时间累计计算；

(7)第七步，对时间累计计算值进行判断，是否达到有效时间累计值；若是，此次接收到的红外信号为一次有效命令；若否，重新进行时间间隔计算；

(8)第八步，进行时间间隔计算；

(9)第九步，对时间间隔计算值进行判断微处理器接收到的红外信号是否结束；若是，累计清零；若否，执行时间累积计算；

(10)第十步，执行延时间隔时间后进行时间累积计算；

(11)第十一步，对时间累计计算值进行判断，是否达到时间累限度计值；若是，累计时间清零；若否，重新进行时间间隔计算；

所述的连续监测法，如图8所示，包括以下步骤：

(1)首先，红外线遥控器发送红外线遥控信号；

(2)第二步，红外接收器将接收到的红外线遥控信号的进行放大、检波、整形，并且输出到微处理器；

微处理器将信号进行以下处理；

(3)第三步，对微处理器收到信号进行消抖处理；

(4)第四步，对第三步处理后的信号进行时间间隔计算；

(5)第五步，微处理器对时间间隔计算结果进行判断微处理器接收到的红外信号是否结束；若是，累计时间清零；若否，执行时间累计计算；

(6)第六步，执进行时间累计计算；

(7)第七步，对时间累计计算值进行判断，是否达到有效时间累计值；若是，此次接收到的红外信号为一次有效命令；若否，重新进行时间间隔计算；

(8)第八步，进行时间间隔计算；

(9)第九步，对时间间隔计算值进行判断微处理器接收到的红外信号是否结束；若是，累计清零；若否，执行时间累积计算；

(10)第十步，进行时间累积计算；

(11)第十一步，对时间累计计算值进行判断，是否达到时间累计限度值；若是，累计时间清零；若否，重新进行时间间隔计算；

所述的红外发送是指操作者使用任意红外遥控器按红外遥控器任意键；

所述的红外接收是指采用一体化红外线接收器，将接收到的红外线遥控信号的进行放大、检波、整形，并且输出可以让微处理器识别的TTL信号；

所述的累计时间，即从红外接收器接收到38KHZ的红外信号的脉冲开始计时，去除10ms消抖时间，忽略小于0.01～0.1S的信号间断的时间间隔；

所述的有效时间累计值为3s；

所述的时间累积限度值为10min；

所述的时间间隔，其计算的方法为：计算连续两个高电平之间的时间间隔；或者计算连续两个上升沿之间的时间间隔；或者计算连续一个下降沿之间的时间间隔；或者计算连续一个上升沿和一个下降沿，或者连续一个下降沿和一个上升沿之间的时间间隔；

所述的时间累计计算为累计时间与延时间隔时间的和；

所述的延时间隔时间为人10ms；

所述的时间累计计算为累计时间与时间间隔的和。

采用上述结构后，本发明红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座通过采集并实时记录负载的电流和电压信号；当负载电流过大时，微处理器控制继电器实现自动断电，保护负载元件；当负载电流为待机电流时，经过微处理器处理和判断，自动断电，实现省电的功能；本发明可通过手机APP或红外遥控信号控制；本发明所提供的红外线遥控信号解码方式不需要经过红外信号匹配学习，即可实现针对任意红外遥控器任意按键进行解码,实现输出电源通断控制；本发明还具有防雷防浪涌、防触电功能。

附图说明

下面将结合附图和具体实施方式对本作进一步详细的说明。

图1为本发明实施方式的结构框图；

图2为本发明实施方式的直流稳压电源模块通过变压器降压供电的电路原理图；

图3为本发明实施方式的通过精密互感器采样电流的电路原理图；

图4为本发明实施方式的双路继电器驱动模块的电路原理图；

图5为本发明实施方式正面的组装结构图；

图6为本发明实施方式反面的组装结构图；

图7为本发明红外接收和解码电路示意图；

图8为本发明提供的连续监测法流程图；

图9为本发明提供的间隔监测法流程图；

图中：101为插座第一前面板、102为插座第二前面板、102-1为USB插口、103是插座安装螺丝、104为输出插口、105为主板、106为紧固螺丝、107为插座后盖、107-1为外接电源接口、1057为防雷防浪涌模块、1051为微处理器、1055为红外接收模块、1052为直流稳压电源模块、1053为双路继电器驱动模块、1054为电流检测调理模块、1058为电压检测调理模块、1056为USB供电模块、1059为外部存储模块、10510为无线模块；

具体实施方式

实施方式：

如图1、图5和图6所示，本发明一种基于微处理器的红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座，包括输出插口104、主板105和外接电源接口107-1。其中外接电源接口107-1设置在插座后盖107上。输出插口104、主板105通过紧固螺丝106固定在插座第二前面板102上，插座后盖107扣合在插座第二前面板102上，插座第二前面板102通过插座安装螺丝103固定安装在外接电源线盒上，插座第一前面板101扣合在插座第二前面板102上。主板105包括防雷防浪涌模块1057、微处理器1051、红外接收模块1055、直流稳压电源模块1052、双路继电器驱动模块1053、电流检测调理模块1054、电压检测调理模块1058、USB供电模块1056、外部存储模块1059、无线模块10510。

USB充电模块为长供电模块。所述USB充电模块1056与插座第二前面板102上的USB插口102-1匹配，可以通过USB插口102-1进行充电。

所述外接电源接口107-1与防雷防浪涌模块1057相连接；

所述双路继电器驱动模块1053包括驱动信号输入端、继电器线圈电路和输出回路；

所述防雷防浪涌模块1057与直流稳压电源模块1052以及双路继电器驱动模块1053的输出回路相连接；

所述双路继电器驱动模块1053的输出回路与输出插口104通过两条相线相连接，其中一条相线(通常是火线)上设置有电流检测调理模块1054和电压检测调理模块1058；

所述直流稳压电源模块1052与防雷防浪涌模块1057相连接，所述直流稳压模1052块给微处理器1051、红外接收模块1055、双路继电器驱动模块1053的继电器线圈电路、外部存储器模块1059、无线模块10510和USB充电模块1056供电；

所述直流稳压模块1052提供5V和12V或24V两种直流稳压输出，其中5V给微处理器1051、红外接收模块1055、外部存储器模块1059、无线模块10510和USB充电模块1056供电，12V或24V给双路继电器驱动模块1053的继电器线圈电路供电。

所述微处理器1051与电流检测调理模块1054、电压检测调理模块1058、红外接收模块1055、双路继电器驱动模块1053的驱动信号输入端、外部存储器模块1059、无线模块10510相连接。

所述防雷防浪涌模块是指火线与零线之间、火线与地线之间、零线与地线之间，设置有金属氧化物压敏电阻,用于防雷防浪涌。

所述外部存储器用于存储电压检测调理模块和电流检测调理模块采集到的电压和电流信号的数值以及采集时间。

所述无线模块采用wifi无线模块。可使用手机APP与智能插座wifi无线模块相连接，通过手机操作实现智能插座输出插口104的电源通断、或将实时的、或已经记录的功率数据传输给手机。

所述电压检测调理模块包括电压采样电路和电压调理电路，所述的电压采样电路为精密互感器或功率电阻；所述的电路调理电路包括级联的整流电路、滤波电路、分压电路和AD转换电路。

通过红外接收模块1055接收遥控器发送的红外信号，以及电流检测调理模块1054发送过来的电流信号，然后通过微处理器1051内设的红外遥控信号解码方式和电流信号处理程序判断并控制双路继电器驱动模块1053的驱动信号，实现输出插口104电源的通断。

输出插口104恢复供电可以通过使用任意红外遥控器按任意键，一键完成。红外接收模块1055接收到遥控器发送的红外信号，然后通过微处理器1051内设的红外遥控信号解码方式判断并控制双路继电器驱动模块1053的驱动信号，实现输出插口104恢复供电。

所述红外接收模块1055是指采用一体化红外线接收器，将接收到的红外线遥控信号的进行放大、检波、整形，并且输出可以让微处理器识别的TTL信号。

所述遥控器发送的红外信号是指操作者使用任意红外遥控器按红外遥控器任意键发送的红外信号。

所述红外遥控信号解码方式是对接收到的38KHZ红外信号进行计时处理，所述的对接收到的38KHZ红外信号进行计时处理具体是指一次收到的38KHZ红外信号累计时间达到一定时长，具体指令方法为间隔监测法或者连续监测法中的一种。

如图2所示，本发明的直流稳压电流模块1052包括依次串接的降压单元、整流单元和稳压滤波单元。其中降压单元可以采用如图2所示的变压器T，外接电源接口107-1接入交流电源AC220V，交流电源通过降压单元后经二极管D1、D2、D3和D4组成的全桥整流单元整流。如图2所示，本实施方式的稳压滤波单元包括稳压器VT1和VT2，所述稳压器VT1的输入端与全桥整流单元输出端相连接。所述稳压器VT1的输入端与地之间连接有滤波电容C1，所述稳压器VT1的输出端与地之间连接有滤波电容C2，所述稳压器VT1的输出端输出电压V1，V1为12V或24V给继电器线圈供电。所述稳压器VT2的输出端与地之间连接有滤波电容C3，所述稳压器VT2的输出端输出电压V2，V2为5V给微处理器1051、红外接收模块1055、外部存储器模块1059、无线模块10510和USB充电模块1056供电。

所述电流检测调理模块1054可以是如图3所示,包括精密互感器L1，以及级联的整流电路、滤波电路、分压电路和放大电路。所述整流电路为二极管D5、D6、D7和D8形成的全桥整流电路，所述滤波电路为C4，所述分压电路为电阻R2和R3的串联分压电路。所述放大电路为放大器U1，所述电阻R2和R3的中间连接点通过电阻R4与放大器U1正极输入端相连接，所述放大器U1负极输入端通过电阻R5接地，所述放大器U1输出端与微处理器1051相连接。所述的电流检测调理模块1054检测负载电流，输给微处理器1051。当负载电流过大时，微处理器控制继电器实现自动断电，保护负载元件；当负载电流为待机电流时，经过微处理器处理和判断，自动断电，实现省电的功能。

如图4所示，双路继电器驱动模块1053包括继电器K1和K2，所述继电器K1和K2的线圈相并联，然后与直流稳压电源模块1052、稳压器J1形成串联通路。所述稳压器J1的控制端通过电阻R1与微处理器1051的输出端相连接，所述继电器K1和K2反接二极管D1。当红外接收模块1055接收到信号后，微处理器1051输出信号控制稳压器J1导通，继而控制继电器K1和K2工作，使得外接电源接口107-1的交流电源通过继电器K1和K2输出给输出插口104。

本发明上述实施方式中，通过电流检测调理模块检测负载电流传输给微处理器，当负载电流过大时，微处理器控制继电器实现自动断电，保护负载元件；当负载电流为待机电流时，经过微处理器处理和判断，自动断电，实现省电的功能；本发明可通过手机APP或红外遥控信号控制；本发明所提供的红外线遥控信号解码方式不需要经过红外信号匹配学习，即可实现针对任意红外遥控器任意按键进行解码,实现输出电源通断控制；本发明还具有防雷防浪涌、防触电功能。虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种基于微处理器的红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座，包括外接电源接口，其特征在于：还包括主板和输出插口，所述主板包括防雷防浪涌模块、直流稳压电源模块、双路继电器驱动模块、微处理器、红外接收模块、电流检测调理模块、电压检测调理模块、USB充电模块、外部存储模块、无线模块；

所述外接电源接口与防雷防浪涌模块相连接；所述双路继电器驱动模块包括驱动信号输入端、继电器线圈电路和输出回路；所述防雷防浪涌模块与直流稳压电源模块以及双路继电器驱动模块的输出回路相连接；所述双路继电器驱动模块的输出回路与输出插口通过两条相线相连接，其中一条相线上设置有电流检测调理模块和电压检测调理模块；

所述直流稳压电源模块与防雷防浪涌模块相连接，所述直流稳压模块给微处理器、红外接收模块、双路继电器驱动模块的继电器线圈电路、外部存储器模块、无线模块和USB充电模块供电；

所述微处理器与电流检测调理模块、电压检测调理模块、红外接收模块、双路继电器驱动模块的驱动信号输入端、外部存储器模块、无线模块相连接。

所述USB充电模块为长供电模块。

2.按照权利要求1所述的一种基于红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座，其特征在于：所述防雷防浪涌模块是指火线与零线之间、火线与地线之间、零线与地线之间，设置有金属氧化物压敏电阻,用于防雷防浪涌。

3.按照权利要求1所述的一种基于红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座，其特征在于：所述直流稳压模块包括依次串接的降压单元、整流单元和稳压滤波单元；所述降压单元为变压器或容阻降压单元，所述阻容降压单元为电阻和电容的并联电路。

4.按照权利要求1所述的一种基于红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座，其特征在于：所述电流检测调理模块包括电流采样电路和电路调理电路，所述的电流采样电路为精密互感器或功率电阻；所述的电路调理电路包括级联的整流电路、滤波电路、分压电路和放大电路；所述电压检测调理模块包括电压采样电路和电压调理电路，所述的电压采样电路为精密互感器或功率电阻；所述的电路调理电路包括级联的整流电路、滤波电路、分压电路和AD转换电路。

5.按照权利要求1所述的一种基于红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座，其特征在于：所述无线模块可以采用433无线模块、或315m无线模块、或wifi无线模块中的一种,可使用手机APP与智能插座无线模块相连接，通过手机操作实现智能插座输出插口的电源通断、或将实时的、或已经记录的功率数据传输给手机；所述外部存储器用于存储电压检测调理模块和电流检测调理模块采集到的电压和电流信号的数值以及采集时间。

6.按照权利要求1所述的一种基于红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座，其特征在于：所述的红外接收模块是指采用一体化红外线接收器，将接收到的红外线遥控信号的进行放大、检波、整形，并且输出可以让微处理器识别的TTL信号。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于微处理器的红外线遥控信号解码方式的埋入式智能功率插座，其特征在于：是对接收到的38KHZ红外信号进行计时处理，所述的对接收到的38KHZ红外信号进行计时处理具体是指一次收到的38KHZ红外信号累计时间达到一定时长，具体指令方法为间隔监测法或者连续监测法中的一种。

8.根据权利要求7所述的一种基于微处理器的红外线遥控信号解码方式，其特征在于：所述的间隔监测法包括以下步骤：

(1)首先，红外线遥控器发送红外线遥控信号；

(2)第二步，红外接收器将接收到的红外线遥控信号的进行放大、检波、整形，并且输出到微处理器；

微处理器将信号进行以下处理；

(3)第三步，对微处理器收到信号进行消抖处理；

(4)第四步，对第三步处理后的信号进行时间间隔计算；

(5)第五步，微处理器对时间间隔计算结果进行判断微处理器接收到的红外信号是否结束；若是，累计时间清零；若否，执行延时间隔时间；

(6)第六步，执行延时间隔时间后进行时间累计计算；

(7)第七步，对时间累计计算值进行判断，是否达到有效时间累计值；若是，此次接收到的红外信号为一次有效命令；若否，重新进行时间间隔计算；

(8)第八步，进行时间间隔计算；

(9)第九步，对时间间隔计算值进行判断微处理器接收到的红外信号是否结束；若是，累计清零；若否，执行时间累积计算；

(10)第十步，执行延时间隔时间后进行时间累积计算；

(11)第十一步，对时间累计计算值进行判断，是否达到时间累限度计值；若是，累计时间清零；若否，重新进行时间间隔计算。

9.根据权利要求1所述的一种基于微处理器的红外线遥控信号解码方式，其特征在于：所述的连续监测法包括以下步骤：

(1)首先，红外线遥控器发送红外线遥控信号；

(2)第二步，红外接收器将接收到的红外线遥控信号的进行放大、检波、整形，并且输出到微处理器；

微处理器将信号进行以下处理；

(3)第三步，对微处理器收到信号进行消抖处理；

(4)第四步，对第三步处理后的信号进行时间间隔计算；

(5)第五步，微处理器对时间间隔计算结果进行判断微处理器接收到的红外信号是否结束；若是，累计时间清零；若否，执行时间累计计算；

(6)第六步，执进行时间累计计算；

(7)第七步，对时间累计计算值进行判断，是否达到有效时间累计值；若是，此次接收到的红外信号为一次有效命令；若否，重新进行时间间隔计算；

(8)第八步，进行时间间隔计算；

(9)第九步，对时间间隔计算值进行判断微处理器接收到的红外信号是否结束；若是，累计清零；若否，执行时间累积计算；

(10)第十步，进行时间累积计算；

(11)第十一步，对时间累计计算值进行判断，是否达到时间累计限度值；若是，累计时间清零；若否，重新进行时间间隔计算。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：

所述的红外发送是指操作者使用任意红外遥控器按红外遥控器任意键；

所述的红外接收是指采用一体化红外线接收器，将接收到的红外线遥控信号的进行放大、检波、整形，并且输出可以让微处理器识别的TTL信号；

所述的累计时间，即从红外接收器接收到38KHZ的红外信号的脉冲开始计时，去除10ms消抖时间，忽略小于0.01～0.1S的信号间断的时间间隔；

所述的有效时间累计值为3s；

所述的时间累积限度值为10min；

所述的时间间隔，其计算的方法为：计算连续两个高电平之间的时间间隔；或者计算连续两个上升沿之间的时间间隔；或者计算连续一个下降沿之间的 时间间隔；或者计算连续一个上升沿和一个下降沿，或者连续一个下降沿和一个上升沿之间的时间间隔；

所述的时间累计计算为累计时间与延时间隔时间的和；

所述的延时间隔时间为人10ms；

所述的时间累计计算为累计时间与时间间隔的和。