CN104934802A - 一种电视机节能电源插座 - Google Patents

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Abstract

一种电视机节能电源插座，由功率计量电路、控制电路、电源电路和电源插座组成，其连接关系如附图所示。该电视机节能电源插座采用HLW8012单相电能计量芯片测量电视机消耗的有功功率，应用AT89C2051单片机进行数据处理和控制电源插座与交流市电的接通与断开。电源插座主插孔的最大负载电流为10A，主插孔的负载功率小于5W时自动断开电源插座与交流市电的连接。将电视机的电源插头插入主插孔，电视机周边设备的电源插头插在副插孔中，在电视机遥控关机进入待机状态时，自动断开电视机及周边设备的电源，从而实现节能。其积极效果在于：电路简单、体积小、重量轻，成本低、功耗小、价格便宜，操作简单，使用方便。

Description

一种电视机节能电源插座
技术领域
本发明涉及节能电源插座技术领域，具体涉及一种电视机节能电源插座。
背景技术
在日常生活中，人们在电视机遥控关机后一般都不会拔掉电源插头，电视机还会消耗电能，电视机遥控关机后的待机功耗约为3W。同时，长时间待机会加速电视机老化，缩短使用寿命，增大安全隐患。电视机使用面广，使用频率高，改变人们的使用习惯较难，但运用智能优化设计的断电插座可实现节能。目前，国内外关于智能断电节能插座的研究，已有一些技术成果，但迟迟未能得到推广应用，主要有两个方面的原因：一是目前国内专门为电视机设计的断电电路板，面积较大，与排插集成应用有较大难度。二是耗电和成本较高。因此，研究和应用电视机节能电源插座，对节能和安全使用电视机，有重要的现实和积极意义。
发明内容
为解决现有电源插座的不足，本发明公开一种电视机节能电源插座。该电视机节能电源插座采用HLW8012单相电能计量芯片测量电视机消耗的有功功率，应用AT89C2051单片机进行数据处理和控制电源插座与交流市电的接通与断开，利用非隔离＋5V电源供电，电源插座主插孔的最大负载电流为10A，主插孔的负载功率小于5W时自动断开电源插座与交流市电的连接。将电视机的电源插头插入主插孔，电视机周边设备的电源插头插在副插孔中，在电视机遥控关机进入待机状态时，自动断开电视机及周边设备的电源，从而实现节能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电视机节能电源插座，由功率计量电路、控制电路、电源电路和电源插座组成。功率计量电路由集成电路芯片HLW8012，电阻R1～R8和电容C1～C4组成。控制电路由AT89C2051单片机，电阻R9，电容C5～C8，晶振X1，遥控接收器IR1，按钮SET，三极管BG1，二极管D1和继电器J1组成。电源电路由集成电路芯片78L05，电阻R10、R11，电容C9～C12，二极管D2、D3和稳压二极管DZ1组成。电源插座由一个主插孔和三个副插孔组成。
 本发明的积极效果在于：电路简单、体积小、重量轻，成本低、功耗小、价格便宜，操作简单，使用方便。
附图说明
图1为本发明的结构方框图。
图2为本发明的功率计量电路和电源插座。
图3为本发明的控制电路。
图4为本发明的电源电路。
具体实施方式
如附图1所示，本发明由功率计量电路、控制电路、电源电路和电源插座组成。功率计量电路的输入端接交流市电，输出端接控制电路的功率计量输入端，控制电路的交流市电输入端接交流市电，输出端接电源插座，电源电路的输入端接交流市电，输出端接功率计量电路和控制电路的直流电源输入端。
如附图2所示，功率计量电路由集成电路芯片HLW8012，电阻R1～R8和电容C1～C4组成。电阻R1与R2一端的连接点接电源插座主插孔的零线端，R3一端与R1另一端的连接点接地，并连接电源插座三个副插孔的零线端和交流市电的零线，主插孔和三个副插孔的火线端相连，并连接控制电路中的继电器J1的2脚。R2的另一端与C1的一端相连为电流采样的输出端V1P，与THLW8012的2脚V1P相连接，R3的另一端与C2的一端相连为电流采样的输出端V1N，与THLW8012的3脚V1N相连接，C1与C2的另一端相连并接地。R4、R5、R6、R7串联，R4的另一端接交流市电的火线，R8与C3并联的一端接地，并联的另一端与R7的另一端相连为电压采样的输出端V2P，接THLW8012的4脚电压采样输入端V2P。THLW8012的1脚接＋5V电源和C4的一端，C4的另一端接地；5脚接地；6脚接控制电路的AT89C2051的6脚，7、8脚悬空不用。
功率采样可分为电流和电压采样，电流、电压的采样有电阻采样和互感器采样两种方式，互感器采样方式体积大、成本高，本发明的电流和电压采样都采用电阻采样方式。电视机的电流流过电阻R1，经R2、C1和R3、C2阻容滤波，将电流信号转换成电压信号。电流采样电阻R1设计为0.002Ω/2W的锰铜电阻，最大采样电流为10A。电压采样是利用电阻R4～R8串联分压采样，将R8分得的电压经C3滤波得到采样电压。电阻R4～R7的电阻值都设计为470KΩ，R8的电阻值为1KΩ，实用于对220V交流市电的电压采样。
HLW8012是深圳市合力为科技公司设计的单相电能计量芯片，可测量有功功率、电流和电压的有效值。采用CMOS工艺，SOP8封装，内置晶振、2.43V电压参考源和电源监控电路，＋5V单电源供电，工作时的功耗不大于15mW。输出的高频脉冲CF是占空比为1:1的方波，通过测量CF引脚输出的高频脉冲的频率计算有功功率。
如附图3所示，控制电路由AT89C2051单片机，电阻R9，电容C5～C8，晶振X1，遥控接收器IR1，按钮SET，三极管BG1，二极管D1和继电器J1组成。AT89C2051的1脚接R9一端与C6负极的连接点，2、3、8、9、11、14～19脚悬空不用，4脚接晶振X1一端与电容C7一端的连接点，5脚接晶振X1另一端与电容C8一端的连接点，6脚接遥控接收器TL0038b的1脚，7脚接HLW8012的6脚，12脚按钮SET的一端，13脚接三极管BG1的基极，10脚与R9、C5、C7、C8、SET的另一端和BG1的发射极都接地，20脚、C6的正极和的C5一端都接＋5V电源。TL0038b的2脚接地，3脚接＋5V电源。继电器J1的1脚接交流市电的火线，2脚与电源插座的主插孔和三个副插孔的火线端相连，3脚与二极管D1的正极和三极管BG1的集电极相连接，4脚与D1的负极和＋12V电源相连接。
AT89C2051是ATMEL公司生产的高性能、低电压CMOS 8位单片机。AT89C2051的1脚是复位端，R9、C6组成单片机的复位电路。AT89C2051的4脚、5脚内部电路与外部晶振X1和电容C7、C8组成时钟振荡电路。AT89C2051通过测量电能计量芯片HLW8012的CF引脚输出的高频脉冲的频率来计算有功功率。本发明设计主插孔的负载功率小于5W时，AT89C2051的13脚输出低电平，通过三极管BG1驱动继电器来断开电源插座的火线端与交流市电火线的连接。因此，在电视机遥控关机进入待机状态时，能自动断开电视机及周边设备（机顶盒、路由器、功放等）的电源，从而实现节能。
 红外遥控接收器TL0038b用于接收电视机遥控器的待机控制红外编码信息，并将接收到的待机控制红外编码信息送给单片机，单片机将接收到的红外编码信号进行解码，根据识别出的信息驱动继电器进行相应的动作，从而实现电源插座的遥控功能。按钮SET可以用于关闭电源插座的电源，长按SET进入红外线学习模式，在红外线学习模式时，AT89C2051可接收学习电视机遥控器的待机控制红外编码信息。用户要看电视时，只需按下电视机遥控器的待机键2次，就能观看电视，不需要手动去打开电视机及各个周边设备的电源；要关闭电视及周边设备，只需按下电视机遥控器的待机键1次即可，不需要手动去关闭电视机及各个周边设备的电源，操作简单，使用方便。
如附图4所示，电源电路由集成电路芯片78L05，电阻R10、R11，电容C9～C12，二极管D2、D3和稳压二极管DZ1组成。C9与R10并联的一端接交流市电的火线，另一端接R11的一端，R11的另一端接D2负极与D3正极的连接点，D3的负极、DZ1的负极、C10的正极、C11的一端和78L05的1脚相连接为＋12V电源的输出端，78L05的3脚与C12的正极相连接为＋5V电源的输出端，D2的正极、DZ1的正极、C10的负极、C11的另一端、78L05的2脚和C12的负极都接地，并连接交流市电的零线。为了配合电流、电压的电阻非隔离采样方式，本发明采样阻容降压型的非隔离电源。
本发明设计的电视机节能电源插座，工作电压为220V的交流市电，自身耗电小于0.5W，最大负载电流为10A，主插孔的负载功率小于5W时自动断开电源插座的电源。该电视机节能电源插座，电路简单、体积小、重量轻，成本低、功耗小、价格便宜，操作简单，使用方便，拥有广阔的市场前景。

Claims (6)

1.一种电视机节能电源插座，其特征是：一种电视机节能电源插座，由功率计量电路、控制电路、电源电路和电源插座组成；功率计量电路由集成电路芯片HLW8012，电阻R1～R8和电容C1～C4组成；控制电路由AT89C2051单片机，电阻R9，电容C5～C8，晶振X1，遥控接收器IR1，按钮SET，三极管BG1，二极管D1和继电器J1组成；电源电路由集成电路芯片78L05，电阻R10、R11，电容C9～C12，二极管D2、D3和稳压二极管DZ1组成；电源插座由一个主插孔和三个副插孔组成。
2.根据权利要求1所述的一种电视机节能电源插座，其特征是：功率计量电路的电阻R1与R2一端的连接点接电源插座主插孔的零线端，R3一端与R1另一端的连接点接地，并连接电源插座三个副插孔的零线端和交流市电的零线，主插孔和三个副插孔的火线端相连，并连接控制电路中的继电器J1的2脚；R2的另一端与C1的一端相连为电流采样的输出端V1P，与THLW8012的2脚V1P相连接，R3的另一端与C2的一端相连为电流采样的输出端V1N，与THLW8012的3脚V1N相连接，C1与C2的另一端相连并接地；R4、R5、R6、R7串联，R4的另一端接交流市电的火线，R8与C3并联的一端接地，并联的另一端与R7的另一端相连为电压采样的输出端V2P，接THLW8012的4脚电压采样输入端V2P；THLW8012的1脚接＋5V电源和C4的一端，C4的另一端接地；5脚接地；6脚接控制电路的AT89C2051的6脚，7、8脚悬空不用。
3.根据权利要求1所述的一种电视机节能电源插座，其特征是：电流采样电阻R1设计为0.002Ω/2W的锰铜电阻，最大采样电流为10A；电阻R4～R7的电阻值都设计为470KΩ，R8的电阻值为1KΩ，实用于对220V交流市电的电压采样。
4.根据权利要求1所述的一种电视机节能电源插座，其特征是：控制电路的AT89C2051的1脚接R9一端与C6负极的连接点，2、3、8、9、11、14～19脚悬空不用，4脚接晶振X1一端与电容C7一端的连接点，5脚接晶振X1另一端与电容C8一端的连接点，6脚接遥控接收器TL0038b的1脚，7脚接HLW8012的6脚，12脚按钮SET的一端，13脚接三极管BG1的基极，10脚与R9、C5、C7、C8、SET的另一端和BG1的发射极都接地，20脚、C6的正极和的C5一端都接＋5V电源；TL0038b的2脚接地，3脚接＋5V电源；继电器J1的1脚接交流市电的火线，2脚与电源插座的主插孔和三个副插孔的火线端相连，3脚与二极管D1的正极和三极管BG1的集电极相连接，4脚与D1的负极和＋12V电源相连接。
5.根据权利要求1所述的一种电视机节能电源插座，其特征是：主插孔的负载功率小于5W时，AT89C2051的13脚输出低电平，通过三极管BG1驱动继电器来断开电源插座的火线端与交流市电火线的连接。
6.根据权利要求1所述的一种电视机节能电源插座，其特征是：电源电路的C9与R10并联的一端接交流市电的火线，另一端接R11的一端，R11的另一端接D2负极与D3正极的连接点，D3的负极、DZ1的负极、C10的正极、C11的一端和78L05的1脚相连接为＋12V电源的输出端，78L05的3脚与C12的正极相连接为＋5V电源的输出端，D2的正极、DZ1的正极、C10的负极、C11的另一端、78L05的2脚和C12的负极都接地，并连接交流市电的零线。
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