CN105428923A - 智能插线板 - Google Patents

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胡佳成
罗亮
朱超
周奕晨
陶月高
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    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
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Abstract

本发明公开了一种智能安全防护插线板。本发明中单片机通过几个继电器分别控制不同的插座的通电和断电；光电检测器检测插座是否有插头，并将检测结果反馈给单片机；电流电压检测传感器监测流过插座的电流并将检测到的信息传给单片机；用户可以短信的形式将设置信息传送给短信模块，进而传给单片机，单片机综合上述信息，调整插线板工作状态，并且将插线板的工作情况通过显示屏显示出来。本发明具有调节方便、节能、可远距离操作和高安全性等优点。

Description

智能插线板
技术领域
本发明提供一种可以智能控制的插线板，尤其是提供一种可以自由设定工作时间并实现智能安全防护的智能插线板。
背景技术
随着现代社会电子科学技术的飞速发展，电子产品已渗透到了家庭、学习和工作的各个环节。各种各样的用电器，都需要通过插线板进行连接通电，插线板在人们的生活、工作中均扮演着重要角色。
目前，应用较广泛的是通过单一按钮控制整个电源通断的普通插线板，它不仅功能单一，而且插线板长期通电也会造成电能的浪费，不能满足人们越来越多的需求。如今，虽有少量插线板能实现定时开关，但功能并不完善，同时无法智能通断电，在安全防护方面也存在较大隐患；而市面上存在的一些防触电插线板插头的拔插非常不便，防触电的功能也存在漏洞，因此，儿童误触时易引发触电事故。
发明内容
针对背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种能实现智能安全防护，包括防触电、防干扰、可远距离操作的插线板。
为达到上述目的，本发明专利采用的技术方案是：
本发明包括电压转换、电池、电池管理、USB充电插孔、电流电压检测、防雷电路、显示屏、按键、报警电路、EMI抗干扰电路、短信模块、光电检测器和单片机。防雷电路在电路上游，它可以直接切断电源，避免发生火灾，并有效的保护用电器。EMI抗干扰电路，可以有效防止传输信号错乱，保持单片机系统正常运行。显示屏可显示插线板上每个插座的当前工作电压、电流等。用户可通过按键设定插线板的工作状态。另外，插线板上有SIM卡槽，可以插入手机卡，当有插座通断电时，插线板将给用户发短信，提示用户在某个插座位置有设备接入或者该位置的用电器已经工作完毕，用户也可以同过短信控制插线板的工作状态。电压转换模块，将市电转换成电池和USB充电可用的电源，通过电池管理单元来控制是否对电池充电。插线板刚上电时，所有插座和USB插孔均处于断电状态。当光电检测模块检测到遮挡物插入，且插入时间间隔小于等于t0（t0可在程序中设置为几十毫秒至几百毫秒为宜）时，单片机判定是插头正常插入，控制继电器导通给插座通电。反之，继电器继续保持断电状态。当接收到短信时，根据短信内容通断继电器。
本发明的有益效果：安全、节能、实用、方便、成本低、可远距离操作。
附图说明
图1是本发明的内部线路功能示意图。
图2是本发明的外观结构图。
图3是1号插座内部线路示意图。
图4是1号插座工作的流程图。
图5是三插孔插座的结构图。
图6是三插孔插座判断插头是否接入的流程图。
图7是两插孔插座的结构图。
图8是两插孔插座判断插头是否接入的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明
如图1和图3所示，插线板外接电源通过电压转换1-1对整个控制电路供电，同时对系统的电池1-4充电，并由充电管理1-2来自动调节充电状态。电压转换1-1还可以通过USB1-3对外部USB设备进行供电。单片机1-5将电流电压检测传感器1-7收集到的信息、光电检测器1-14检测到的信息汇总后，通过控制不同的继电器1-13从而控制不同插座电源的通断。电流电压检测传感器1-7检测当前电路的电压和电流，将信息反馈给单片机1-5，并通过LCD显示屏1-6显示。用户可以通过按键1-8或短信模块1-12自由设定各个插座的工作状态。当有插座通断电的时候，短信模块1-12以短信形式提醒用户，方便用户了解插板的工作情况。当插线板工作电压过高，报警电路1-10发出报警声，并且自动断开电源。当充电设备充电完毕时，插线板将会以短信的方式告知用户，并断开继电器，使该插座断电。防雷电路1-11可以防止插线板遭雷击而引发的火，保护用电器不受损，增大安全系数。EMI电路1-9可以防止信号互相干扰，保证采集到的信号准确传输，以使单片机系统正常运行。插线板未连接外部电源时，由内部电池对单片机系统供电。
外观结构包括，参见图2：
一种智能插线板，包括插线板本体，插线板本体包括有插座工作状态指示灯2-1、三孔插座2-2、两孔插座2-3、LCD液晶显示屏2-4、插头2-5、插线板总开关2-6、总电源指示灯2-7、设置按键2-8、USB插孔2-9、SIM卡槽2-10。
如图5所示，该插线板上的三孔插座主要由光电接收头5-2、光电发射头5-4、弹片5-3和插孔5-5组成，配合三头插头5-1使用。
如图7所示，两孔插座主要由光电接收头7-4、光电发射头7-5、弹片7-3和插孔7-2组成，配合两头插头7-1使用。
如图4、图6和图8所示，每一个插座都安装有单独的光电检测器1-14，（采用光电接收头5-2、光电发射头5-4），用来检测插座中是否有插头插脚或其他遮挡物，同时结合单片机的时间测量功能，对插头插脚或遮挡物插入插座的时间进行检测，当检测到各插孔中全部有遮挡物插入，且插入时间间隔小于等于t0（t0可在程序中设置为几十毫秒至几百毫秒为宜）时，单片机1-5判定是插头正常插入，控制继电器1-13闭合给插座通电；（2）当检测到一个插座的插孔没有全部插满或者各插孔中遮挡物的插入时间间隔大于t0时，单片机1-5判定是异常插入，维持继电器1-13断开状态，插座不通电，从而避免儿童等插入异物引起的触电危险，确保用电安全；（3）当用户通过短信或者按键1-8等功能设置某插座继电器导通上电时，如果设置完成后超过t1（t1可在程序中设置为几秒至几十秒为宜）时间未检测到有正常插座插入，则通过单片机程序自动控制继电器断开，从而保持插座掉电，避免上电后不使用的插座发生触电意外。
本发明的工作过程如下：
当插线板未上电时，插线板的USB插孔和其他插座的继电器都处于断开状态，单片机系统由内部电池供电可正常工作。插线板刚上电时，所有插座和USB插孔均处于断电状态。当光电检测模块检测到遮挡物插入，且插入时间间隔小于等于t0（t0可在程序中设置为几十毫秒至几百毫秒为宜）时，单片机判定是插头正常插入，控制继电器导通给插座通电；当检测到一个插座的插孔没有全部插满或者各插孔中遮挡物的插入时间间隔大于t0时，单片机1-5判定是异常插入，维持继电器1-13断开状态，插座不通电，从而避免儿童等插入异物引起的触电危险，确保用电安全。当插线板上电后，充电管理模块根据当前的电池状态判断是否需要给电池充电，当电池电量低于设定值时，开始对电池充电，电池充满电后，断开对电池的充电。当短信模块收到设置信息，则由单片机判断信息内容，若为继电器闭合指令，则相应的插座通电；若为继电器断开指令，则相应的插座断电。继电器闭合后，电流检测模块负责检测当前流过插座的电流，若没有电流流过，则单片机控制相应的继电器断开，停止对插座通电；若有电流流过则不进行操作。当插座接入新用电设备时，单片机会通过短信的方式通知用户；当插线板过载或者插线板上某个插孔的用电器使用完毕时或充电完成时，插线板除了会短信告知用户相应情况、并发出报警声外，还会断开继电器停止对插座通电，以保证用电安全。LCD液晶显示屏，可以将电流电压检测传感器检测到的电流电压信息和光电检测器检测到的插座使用信息显示给用户。防雷电路在插线板的上游，当插线板遭受雷击时，会自动切断插线板总电源，保证用电器安全，防止事故发生。EMI电路，可以有效的防止插线板内部信号受干扰，保证单片机系统的正常运行。
插座是否有插头接入的判断：
对于两孔或三孔插座，只需要检测判断前后插入的两插孔之间插入的时间间隔，如果时间间隔有一次大于t0（t0可在程序中设置为几十毫秒至几百毫秒为宜），单片机就判定这是误触；如果时间间隔都小于100ms单片机判定此时是有插头接入。

Claims (6)

1.智能安全防护插线板，包括插线板本体，插线板本体内安装有电压转换模块1-1、电池充电管理模块1-2、USB充电口1-3、电池1-4、单片机1-5、显示屏1-6、电流电压检测模块1-7、按键1-8、EMI抗干扰电路1-9、报警指示模块1-10、防雷电路1-11、短信模块1-12、继电器1-13、光电检测器1-14，其特征在于：插线板内部集成了电流电压检测模块1-7、光电检测器1-14、继电器1-13，它们都和单片机1-5连接，单片机1-5根据电压电流检测器1-7和光电检测器1-14的检测信息，控制位于每个插座上游的继电器，进而控制该插座的断电与通电；用户可以通过短信模块1-12与单片机通信，进而设置插线板的工作状态或了解插线板的工作状态；显示屏1-6也和单片机1-5相连，用来显示插线板当前的工作状态；在显示屏1-6的下方，设置了三颗按键1-8，用户可以通过按键来调整插线板的工作状态；当插线板负载过大、新用电设备进入、用电器使用完毕时，报警指示模块1-10会以声音的形式提醒用户，以便及时进行相应的操作；插线板内置了一块电池1-4和电池管理模块1-2，电池1-4用来给整个单片机系统供电，电池管理模块1-2用来检测电池状态，以便及时对电池充电或断开对电池的充电；插线板除了集成的两脚插座和三脚插座外，还集成了USB充电口1-3，方便用户对使用USB供电的设备进行充电；电压转换模块1-1将市电转换为电池和USB充电口可使用的电压；EMI抗干扰电路1-9防止内部信号的错乱，保证单片机系统正常运行；在插线板遭受雷击的时候，防雷电路1-11，迅速切断电源，保护用电器不受损坏；每一个插座都安装有单独的光电检测器1-14，用来检测插座中是否有插头插脚或其他遮挡物，同时结合单片机的时间测量功能，对插头插脚或遮挡物插入插座的时间进行检测；
当检测到各插孔中全部有遮挡物插入，且插入时间间隔小于等于t0时，单片机1-5判定是插头正常插入，控制继电器1-13闭合给插座通电，t0设置为几十毫秒至几百毫秒；
当检测到一个插座的插孔没有全部插满或者各插孔中遮挡物的插入时间间隔大于t0时，单片机1-5判定是异常插入，维持继电器1-13断开状态，插座不通电，从而插入异物引起的触电危险，确保用电安全；
当用户通过短信或者按键1-8设置某插座继电器导通上电时，如果设置完成后超过t1时间未检测到有正常插座插入，则通过单片机自动控制继电器断开，从而保持插座掉电，避免上电后不使用的插座发生触电意外，t1设置为几秒至几十秒。
2.根据权利要求1所述的智能安全防护插线板，其特征在于：所述的单片机1-5是通过控制位于插座上游的继电器1-13的通断来控制不同的插座的通电与断电。
3.根据权利要求1所述的智能安全防护插线板，其特征在于：显示屏1-6可以实时显示各个插座的工作情况。
4.根据权利要求1所述的智能安全防护插线板，其特征在于：用户可以通过按键1-8或短信模块1-12自由设置插线板的工作状态。
5.根据权利要求1所述的智能安全防护插线板，其特征在于：插线板内置了一块电池1-4和电池管理模块1-2，当插线板断电时，电池可以保持单片系统的正常运行；电池管理模块可以延长电池的使用寿命。
6.根据权利要求1所述的智能安全防护插线板，其特征在于：插线板具有SIM卡槽可以安装手机卡，支持定时中断和开启，也支持通过短信方式远距离操作其中断和开启。
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