CN106558812A - 一种基于nfc的计量插座 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能家居产品的通信技术领域，尤其涉及一种基于NFC的计量插座。一种基于NFC的计量插座，包括相互电性连接的SoC芯片、计量电路单元、电源管理单元、NFC电路单元、插座输出单元、插座开关按键、指示单元和RTC时钟，所述SoC芯片，设有计量接口，用于处理计量数据、与NFC电路单元进行数据交互；所述NFC电路单元，用于与带NFC功能的卡和/或移动端进行通讯支付；所述RTC时钟，用于计量插座的时钟基准级维护插座时钟的电路单元；所述SoC芯片通过计时计费和/或能耗统计程序算法，以带NFC功能的卡或移动端来开启插座的充电功能。本发明提供了一种合理充电、合理计费、合理资源利用的基于NFC的计量插座。

Description

一种基于NFC的计量插座
技术领域
本发明属于智能家居产品的通信技术领域，尤其涉及一种基于NFC的计量插座。
技术背景
随着经济的快速发展，智能家居产业开始普及千家万户，各种便捷化的应用也陆续推出，在智能化小区概念的普及后，针对小区停车库及公共停车场区域设置无人值守的充电设备，可方便小区及公共区域的电源管理，较好的节约能源、有效利用能源。
NFC即近场通信技术，是由非接触式射频识别（RFID）及互联互通技术整合演变而来，在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。
与RFID（非接触式射频识别）一样，NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递，但两者之间还是存在很大的区别。首先，NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术，其传输范围比RFID小。其次，NFC与现有非接触智能卡技术兼容，已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。再次，NFC还是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。与无线世界中的其他连接方式相比，NFC是一种近距离的私密通信方式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种合理充电、合理计费、合理资源利用的基于NFC的计量插座。为此，本发明采用以下技术方案：
一种基于NFC的计量插座，包括相互电性连接的SoC芯片、计量电路单元、电源管理单元、NFC电路单元、插座输出单元、插座开关按键、指示单元和RTC时钟，
所述SoC芯片，设有计量接口，用于处理计量数据、与NFC电路单元进行数据交互；
所述计量电路单元，用于电压和/或电流的采样；
所述电源管理单元，用于对各单元进行供电；
所述NFC电路单元，用于与带NFC功能的卡和/或移动端进行通讯支付；
所述插座输出单元，为插座的继电器输出电路；
所述插座开关按键，用于设置插座充电的计费标准；
所述指示单元，用于显示插座运行的状态；
所述RTC时钟，用于计量插座的时钟基准级维护插座时钟的电路单元；
所述SoC芯片通过计时计费和/或能耗统计程序算法，以带NFC功能的卡或移动端来开启插座的充电功能。
在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案：
所述SoC芯片设有多个IO口，该IO口外接NFC电路单元、插座输出单元、插座开关按键、指示单元和RTC时钟。
所述SoC芯片还集成有电压和/或电流的采样接口，并内嵌入电量计量的积分算法。
所述计量电路单元的采样精度设为有功二级，计量的参数可为电压、电流、当前功率、累计用电量、频率中的一种或多种。
所述电源管理单元采用AC-DC、DC-DC二级电源方案。
所述NFC电路单元通过SPI总线，或通过IIC总线，或UART连接到SoC芯片的相应接口。
所述插座输出单元可通过SoC芯片的单根信号线电平的变化实现插座输出的通与断。
所述插座开关按键可清零产品计量数据，也可设置RTC时钟。
所述指示单元包括充电指示、充电完成指示、插座输出通路指示、插座输出断路指示。
所述插座还设有过载保护电路、过压保护电路、欠压保护电路、过流保护电路中的一种或多种。
SoC称为系统级芯片, 是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容；RTC为实时时钟，是电脑主板上的晶振及相关电路组成的时钟电路的生成脉冲，提供稳定的时钟信号给后续电路用，一般具有时钟、日历、闹钟、周期性中断输出、32KHz时钟输出的功能；IO接口指输入/输出设备接口；AC-DC电源为能使电路中形成恒定电流的装置，如干电池、蓄电池、直流发电机等，称为直流电源；DC-DC是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置，其采用微电子技术，把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体而构成；SPI是串行外设接口（Serial PeripheralInterface）的缩写，SPI是一种高速的、全双工、同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间；IIC 即Inter-IntegratedCircuit(集成电路总线)，这种总线简单、双向、二线制、同步串行总线，主要是用来连接整体电路(ICS)；通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作UART，是一种异步收发传输器，是电脑硬件的一部分。将资料由串行通信与并行通信间作传输转换，作为并行输入成为串行输出的芯片，通常集成于其他通讯接口的连结上。
具有计量接口的SoC芯片是整个产品的处理中心，SoC芯片负责NFC模块的通信交互，电能数据的采集和处理，开关按键的检测，插座输出的控制。同时RTC时钟为计量插座提供了基准的时间保障，对于计时收费提供了一个时间依据。
本发明是基于一种可支持NFC卡应用而提出的计量插座设计思路，该插座能够根据NFC卡的付费来进行电量的输出，同时可以根据NFC卡的控制来实现电量输出，有效杜绝了充电应用的过冲等资源的浪费。基于NFC的计量插座，在对电量的计量上，可对电压、电流、当前功率、频率、累计用电量等数据进行输出，以有功二级的标准，来实现计量的精准化，以期达到合理计费，合理充电。
附图说明：
图1是本发明一种基于NFC的计量插座的设计框图。
具体实施方式
结合附图，对本发明提供的一种基于NFC的计量插座作进一步说明。
一种基于NFC的计量插座，包括相互电性连接的SoC芯片S101、计量电路单元S102、电源管理单元S103、NFC电路单元S104、插座输出单元S105、插座开关按键S106、指示单元S107和RTC时钟S108。
具有计量接口的SoC芯片S101是整个产品的处理中心，SoC芯片S101负责NFC电路单元S104的通信交互、电能数据的采集和处理、开关按键的检测、插座输出的控制。 同时，SoC芯片S101集成有电压、电流的采样接口，内部嵌入了电量计量的积分算法。SoC芯片S101提供IO口应用，IO口外接NFC电路单元S104、插座输出单元S105、插座开关按键S106、指示单元S107、RTC时钟S108。SoC芯片S101依托计时计费、能耗统计等程序算法，实现基于NFC通信控制的带计量功能的插座充电应用。
计量电路单元S102是电压、电流的采样电路，采样精度设置为有功二级，计量的参数不限于电压、电流、当前功率、累计用电量、频率等。
电源管理单元S103用于为整个产品提供电源的供应，电源管理单元采用AC-DC、DC-DC二级电源方案，具有电源防反插保护，过欠压保护。
NFC电路单元S104通过SPI总线或者UART或IIC总线连接到SoC芯片S101的相应接口。
插座输出单元S105是插座的继电器输出电路部分，可以通过SoC芯片S101的单根信号线电平的变化来实现插座输出通断；
插座开关按键S106是插座的功能设置入口，通过按键可以设置插座充电的计费标准，可通过按键对产品计量数据清零，可通过按键同RTC时钟S108设置。
指示单元S107是插座运行状态的指示；如具有充电的指示效果，充电完成的指示效果，插座输出通、端的指示效果。
RTC时钟S108是计量插座的时钟基准以及维护插座时钟的电路单元，RTC时钟S108为计量插座提供了基准的时间保障，对于计时收费提供了一个时间依据。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (10)

1.一种基于NFC的计量插座，其特征在于包括相互电性连接的SoC芯片、计量电路单元、电源管理单元、NFC电路单元、插座输出单元、插座开关按键、指示单元和RTC时钟，
所述SoC芯片，设有计量接口，用于处理计量数据、与NFC电路单元进行数据交互；
所述计量电路单元，用于电压和/或电流的采样；
所述电源管理单元，用于对各单元进行供电；
所述NFC电路单元，用于与带NFC功能的卡和/或移动端进行通讯支付；
所述插座输出单元，为插座的继电器输出电路；
所述插座开关按键，用于设置插座充电的计费标准；
所述指示单元，用于显示插座运行的状态；
所述RTC时钟，用于计量插座的时钟基准级维护插座时钟的电路单元；
所述SoC芯片通过计时计费和/或能耗统计程序算法，以带NFC功能的卡或移动端来开启插座的充电功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于NFC的计量插座，其特征在于所述SoC芯片设有多个IO口，该IO口外接NFC电路单元、插座输出单元、插座开关按键、指示单元和RTC时钟。
3.根据权利要求1所述的一种基于NFC的计量插座，其特征在于所述SoC芯片还集成有电压和/或电流的采样接口，并内嵌入电量计量的积分算法。
4.根据权利要求1所述的一种基于NFC的计量插座，其特征在于所述计量电路单元的采样精度设为有功二级，计量的参数可为电压、电流、当前功率、累计用电量、频率中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种基于NFC的计量插座，其特征在于所述电源管理单元采用AC-DC、DC-DC二级电源方案。
6.根据权利要求1所述的一种基于NFC的计量插座，其特征在于所述NFC电路单元通过SPI总线，或通过IIC总线，或UART连接到SoC芯片的相应接口。
7.根据权利要求1所述的一种基于NFC的计量插座，其特征在于所述插座输出单元可通过SoC芯片的单根信号线电平的变化实现插座输出的通与断。
8.根据权利要求1所述的一种基于NFC的计量插座，其特征在于所述插座开关按键可清零产品计量数据，也可设置RTC时钟。
9.根据权利要求1所述的一种基于NFC的计量插座，其特征在于所述指示单元包括充电指示、充电完成指示、插座输出通路指示、插座输出断路指示。
10.根据权利要求1所述的一种基于NFC的计量插座，其特征在于所述插座还设有过载保护电路、过压保护电路、欠压保护电路、过流保护电路中的一种或多种。
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