CN107508102A - 一种智能排插及其过载保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能排插及其过载保护方法,所述智能排插包括:主控单元,用于接收计量模块实时采集的电流值,根据所述电流值向继电器模块输出排插控制信号;继电器模块,用于在所述主控单元的排插控制信号控制下接通或关断相应的插孔支路;排插构件,包括多个插孔支路,用于在所述继电器模块的控制下将市电接入对应插孔支路;计量模块,包括多个电量计,用于分别采集各个插孔支路上的实时电流并将数字化的实时电流值传送至所述主控单元,通过本发明,实现了一种低成本的智能插排软过载保护方案,可节省过载保护器硬件的成本并节约堆叠空间。

Description

一种智能排插及其过载保护方法
技术领域
本发明涉及一种智能插排及其过载保护方法,尤其涉及一种采用低成本的软过载保护方案的智能排插及其过载保护方法。
背景技术
目前,越来越多的厂商已开始推出带有wifi远程控制功能的智能插座,通过手机APP联动的方式对插座的开关状态和用电情况进行控制和监视。在这些方案中,为了防止插座断路或者用电设备断路带来的大电流,一般系统都会加入一个硬件过载保护器在电路的入口,当检测到总电流超过过载保护器的阈值即断开通路实现保护功能。
然而,这种智能插座的过载保护方式存在如下问题:由于过载保护器是一个硬件器件,且该器件体积较大,成本也较高,采用过载保护器的过载保护方案给方案设计带来了一定的堆叠挑战和成本压力;另外很多过载器不具备自我恢复功能,一旦生效可能会造成排插的永久断路,无法继续正常工作。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足,本发明之目的在于提供一种智能排插及其过载保护方法,以实现一种低成本的智能插排软过载保护方案,节省过载保护器硬件的成本并节约堆叠空间。
为达上述目的,本发明提供的技术方案如下:
一种智能排插,包括:
主控单元,用于接收计量模块实时采集的电流值,根据所述电流值向继电器模块输出排插控制信号;
继电器模块,用于在所述主控单元的排插控制信号控制下接通或关断相应的排插构件的插孔支路;
排插构件,包括多个插孔支路,用于在所述继电器模块的控制下将市电接入对应插孔支路;
计量模块,包括多个电量计,用于分别采集各个插孔支路上的实时电流并将数字化的实时电流值传送至所述主控单元。
在上述技术方案中,通过利用计量模块的各电量计实时采集排插构件的各插孔支路的实时电流值,由主控单元根据对采集的实时电流值的判断产生相应的排插控制信号至继电器模块以实现对智能排插的过载保护,实现一种低成本的智能插排软过载保护方案,节省了过载保护器硬件的成本并节约了堆叠空间。
进一步,所述智能排插还包括温度保护模块,用于采集所述智能排插内部温度并传送至所述主控单元,以便所述主控单元确定是否要执行断电保护。
在上述技术方案中,通过温度保护模块检测智能排插温度是否超标以便主控单元决策是不是要执行断电保护。
进一步,所述智能排插还包括启动电路,所述启动电路用于产生控制信号至所述主控单元以启动或关闭所述智能排插或单个插孔支路。
在上述技术方案中,所述智能排插可以受启动电路控制启动与关闭。
进一步,所述智能排插还包括通信模块,用于将各插孔支路的用电信息传送至外部网络,并接收外部网络的控制信号,传送至所述主控单元以实现所述智能排插的远程控制。
在上述技术方案中,所述智能插座的通断状态不仅受启动电路控制,用户也可以通过手机APP操作,将用户在手机上的控制命令通过网络发送给家用路由器,再通过智能排插的WIFI模块告知主控单元的MCU,进而操作继电器控制通断,起到远程控制功能。
为达到上述目的,本发明还提供一种智能排插的过载保护方法,包括如下步骤:
步骤一,利用各电量计实时采集排插构件各个插孔支路上的实时电流值;
步骤二,主控单元判断各电量计采集到所述智能排插的总电流是否到达第一阈值范围或第二阈值范围,或者某一支路的电量计采集到的电流是否超过第一支路阈值或第二支路阈值;
步骤三,主控单元根据判断结果确定智能排插的当前状态,并根据判断结果进行相应的过载保护处理。
进一步地,于步骤三中,若各电量计采集到所述智能排插的总电流到达所述第一阈值范围或某一支路上的电量计采集到的电流超过所述第一支路阈值但低于所述第二支路阈值时,则判定所述智能排插当前处于轻微过载状态;若持续一段时间各电量计监测到的总电流一直到达所述第一阈值范围或该支路上电量计采集的电流值一直超过所述第一支路阈值且低于所述第二支路阈值,则所述主控单元发送用于控制关断的排插控制信号至所述继电器模块以关断所述智能排插或相应的插孔支路。
进一步地,若各电量计采集到所述智能排插的总电流到达所述第二阈值范围或某一支路上的电量计采集到的电流超过所述第二支路阈值时,则判定所述智能排插当前处于严重过载状态,所述主控单元立即发送控制关断的排插控制信号至所述继电器模块以关断所述智能排插或相应的插孔支路。
进一步地,于步骤三后,还包括如下步骤:
当所述主控单元监测到各电量计检测到的总电流低于所述第一阈值范围超过一段时间且所述主控单元监测到所述智能排插的温度低于预设的温度阈值时,发送控制接通的排插控制信号至所述继电器模块以接通智能排插。
进一步地,于步骤三中,所述主控单元将判断结果及智能排插的当前状态通过通信模块通知对应的用户。
进一步地,所述主控单元通过所述通信模块接收用户发送的控制信号,并发送相应的排插控制信号至所述继电器模块以对所述智能排插实现远程控制。
与现有技术相比,本发明一种智能排插及其过载保护方法的有益效果在于:
本发明一种智能排插及其过载保护方法通过利用计量模块的各电量计实时采集排插构件的各插孔支路的实时电流值,由主控单元根据对采集的实时电流值的判断产生相应的排插控制信号至继电器模块以实现对智能排插的过载保护,实现一种低成本的智能插排软过载保护方案,节省了过载保护器硬件的成本并节约了堆叠空间,并且当过载现象消失后,本发明还实现了智能排插的自恢复功能;同时,本发明通过通信模块实现了智能排插的远程控制功能。
附图说明
图1为本发明一种智能排插的一个实施例的结构示意图;
图2为本发明一种智能排插的过载保护方法的一个实施例的步骤流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。
为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。在本文中,“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。
在本发明的一个实施例中,如图1所示,本发明一种智能排插,包括:主控单元10、继电器模块20、排插构件30、计量模块40、通信模块50、温度保护模块60及启动电路70。
其中,主控单元10由MCU(U1)及其外围电路(未示出)组成,用于接收通信模块50、计量模块40、温度保护模块60及启动模块70的信息以向继电器模块20输出排插控制信号;
继电器模块20,包括多个继电器组成,用于在所述主控单元10的排插控制信号控制下接通或关断相应的插孔支路;
排插构件30,包括多个插孔支路,由机构件支撑的电连接部分组成,用于在所述继电器模块20的控制下将220V市电接入对应插孔支路,以经过计量模块40的采集后输出至用电负荷;
计量模块40,包括多个电量计,用于分别采集各个插孔支路上的实时电流并将数字化的实时电流值传送至主控单元10,具体地,计量模块40通过采集排插构件30的各个AC插孔支路的实时电流以便主控单元10判断插座功率是否超标,在本发明具体实施例中,各电量计串联在排插构件30的各插孔支路上,当然,电量计也可以采用带有精密电阻采样的电量计并联在市电输入线上,本发明不以此为限,;
通信模块50为有线或无线通信电路,较佳的为WIFI模块(例如图中U2,带WIFI天线),用于将各插孔支路的用电信息传送至外部网络如服务器或路由器,并在服务器或路由器的控制下向用户进行推送,同时,接收服务器或路由器的控制信号,并传送至主控单元10的MCU,实现了智能排插的远程控制功能。在本发明具体实施例中,可通过WIFI网络连接到家用路由器,并通过路由器和用户手机APP联动,也就是说,本发明智能插座的通断状态不仅受启动电路70控制,也可以通过手机APP的操作,将用户在手机上的控制命令通过网络发送给家用路由器,再通过智能排插的WIFI模块告知主控单元的MCU,进而操作继电器控制通断,起到远程控制功能。
温度保护模块60,包括一个或多个温度传感器及其外围电路,用于采集排插内部温度并传送至主控单元10,以便主控单元10的MCU决策是不是要执行断电保护,以防止过热导致排插损坏或引起火灾,较佳地,温度保护模块60可设置于所述智能插座的物理中心位置;
启动电路70,包括微动开关SW1和电阻R1,用于启动或关闭所述智能排插或单个插孔支路。
具体地,电阻R1一端连接电源(3.3V),其另一端连接至主控单元10的MCU的第一通用接口(接口1)和微动开关SW1的一端,微动开关SW1的另一端接地,MCU通过其第二、三通用接口(接口2/3)连接至计量模块的各电量计的通信端口,MCU通过其第四、五通用接口(接口4/5)连接至通信模块50的通信端口,MCU通过其第六、七、八通用接口(接口6/7/8,不限于3路)连接至继电器模块20的各继电器的输入端,各继电器的输出端(一般为开关量,从安全角度考虑,一般使用两路开关量,即可以同时控制火线和零线的通断,但本发明不以此为限,也可以仅在火线加开关控制火线的通断)连接至排插构件30的各插孔支路的控制端口,220V市电连接至排插构件30的各插孔支路的输入端口,温度保护模块60连接至MCU的第九通用接口(接口9)。默认状态下MCU(U1)的1脚由于被电阻R1上拉到3.3V,为高电平,当微动开关SW1按下,1脚检测到低电平则MCU(U1)打开继电器模块从而使各个AC插座上电。
以下将配合图1说明本发明之智能插排的软过载保护方案:
1、轻微过载:当主控单元10的MCU通过计量模块40的各电量计监测到总电流(计量模块40的各电量计统计求和)到达第一阈值范围(例如第一阈值范围为10A±0.5A)或某一个支路(即某一电量计监测)上的电流超过第一支路阈值(例如5A)但低于第二支路阈值(例如7A),MCU则会判定智能插排目前处于轻微过载,则会通过WIFI模块发送消息到用户的手机APP以提醒用户,用户可根据具体情况通过手机APP控制智能排插的关断与否,即用户可通过手机APP发送控制信号至主控单元10(通过WIFI模块),由主控单元10发送排插控制信号至继电器模块20,当然用户也可以设定智能排插的自动关断,例如设定主控单元10的MCU监测持续一段时间,若该段时间内计量模块40的各电量计监测到的总电流一直到达该第一阈值范围或某一个支路上的电流一直超过该第一支路阈值(例如5A)且低于第二支路阈值(例如7A),则发送用于控制关断的排插控制信号至继电器模块20以关断智能排插或相应的支路。
2.严重过载:当主控单元10的MCU通过计量模块40的各电量计监测到总电流(计量模块40的各电量计统计求和)达到第二阈值范围(例如该第二阈值范围为15A±0.5A)或某一个支路上的电流超过第二支路阈值(例如该第二支路阈值为7A),此时MCU会判定该智能插排目前处于严重过载,则会立即发送控制关断的排插控制信号至继电器模块20以关断智能排插或相应的支路,并通过WIFI模块发送消息到用户的手机APP以提醒用户。
3.自恢复功能:当过载现象消失,即当主控单元10的MCU通过计量模块40的各电量计检测到总电流低于第一阈值范围(例如第一阈值范围为10A±0.5A)超过一段时间,(例如10分钟),且所述温度保护模块60的温度温度传感器检测到插座温度低于预设的温度阈值(例如85℃)时,MCU则会发送控制接通的排插控制信号至继电器模块20以接通智能排插,以恢复AC插孔的供电。
图2为本发明一种智能排插的过载保护方法的步骤流程图。如图2所示,本发明一种智能排插的过载保护方法,包括如下步骤:
步骤201,利用各电量计实时采集各个插孔支路上的实时电流值;
步骤202,主控单元判断各电量计采集到所述智能排插的总电流是否到达第一阈值范围或第二阈值范围,或者某一支路的电量计采集到的电流是否超过第一支路阈值或第二支路阈值,在本发明具体实施例中,第一阈值范围低于第二阈值范围,第一支路阈值小于第二支路阈值。
步骤203,主控单元根据判断结果确定智能排插的当前状态,并根据判断结果进行相应的过载保护处理。
优选地,步骤203进一步包括如下步骤:
若各电量计采集到所述智能排插的总电流到达第一阈值范围或某一支路上的电量计采集到的电流超过第一支路阈值但低于第二支路阈值时,判定所述智能排插当前处于轻微过载状态;若持续一段时间各电量计监测到的总电流一直到达该第一阈值范围或该支路上电量计采集的电流值一直超过该第一支路阈值但低于该第二支路阈值,则该主控单元发送用于控制关断的排插控制信号至继电器模块以关断智能排插或相应的插孔支路,具体地,当主控单元的MCU通过各电量计监测到的总电流(即各电量计统计求和)到达第一阈值范围(例如第一阈值范围为10A±0.5A)或某一个支路上的电流超过第一支路阈值(例如5A)但低于第二支路阈值(例如7A),MCU则会判定智能插排目前处于轻微过载,MCU监测持续一段时间,若该段时间内各电量计监测到的总电流一直到达该第一阈值范围或该支路上的电流一直超过该第一支路阈值(例如5A)且低于第二支路阈值(例如7A),则发送用于控制关断的排插控制信号至继电器模块以关断智能排插或相应的插孔支路;
若各电量计采集到所述智能排插的总电流到达第二阈值范围或某一支路上的电量计采集到的电流超过第二支路阈值时,判定所述智能排插当前处于严重过载状态,该主控单元立即发送控制关断的排插控制信号至继电器模块以关断智能排插或相应的支路,具体地,当主控单元的MCU通过各电量计监测到的总电流(各电量计统计求和)达到第二阈值范围(例如该第二阈值范围为15A±0.5A)或某一个支路上的电流超过第二支路阈值(例如该第二支路阈值为7A),此时MCU会判定该智能插排目前处于严重过载,则会立即发送控制关断的排插控制信号至继电器模块以关断智能排插或相应的插孔支路。
较佳地,于步骤203中,主控单元将判断结果及智能排插的当前状态通过WIFI模块通知对应的用户,即通过WIFI模块发送消息到用户的手机APP以提醒用户,并可通过WIFI模块接收用户端发送的控制信号,并根据该控制信号发送相应的排插控制信号至继电器模块以对智能排插实现远程控制。
优选地,于步骤203之后,还包括如下步骤:
当主控单元监测到各电量计检测到的总电流低于第一阈值范围超过一段时间且该主控单元监测到插座温度低于预设的温度阈值时,发送控制接通的排插控制信号至继电器模块以接通智能排插,以恢复AC插孔的供电。在本发明具体实施例中,当过载现象消失,即当主控单元的MCU通过各电量计检测到的总电流低于第一阈值范围(例如第一阈值范围为10A±0.5A)超过一段时间(例如10分钟),且温度保护模块的温度传感器检测到当前智能排插的温度低于预设的温度阈值(例如85℃)时,则会发送控制接通的排插控制信号至继电器模块以接通智能排插,以恢复AC插孔的供电。
综上所述,本发明一种智能排插及其过载保护方法通过利用计量模块的各电量计实时采集排插构件的各插孔支路的实时电流值,由主控单元根据对采集的实时电流值的判断产生相应的排插控制信号至继电器模块以实现对智能排插的过载保护,实现一种低成本的智能插排软过载保护方案,节省了过载保护器硬件的成本并节约了堆叠空间,并且当过载现象消失后,本发明还实现了智能排插的自恢复功能;同时,本发明通过通信模块实现了智能排插的远程控制功能。
应当说明的是,上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能排插,包括:
主控单元,用于接收计量模块实时采集的电流值,根据所述电流值向继电器模块输出排插控制信号;
继电器模块,用于在所述主控单元的排插控制信号控制下接通或关断相应的排插构件的插孔支路;
排插构件,包括多个插孔支路,用于在所述继电器模块的控制下将市电接入对应插孔支路;
计量模块,包括多个电量计,用于分别采集各个插孔支路上的实时电流并将数字化的实时电流值传送至所述主控单元。
2.如权利要求1所述的一种智能排插,其特征在于:所述智能排插还包括温度保护模块,用于采集所述智能排插内部温度并传送至所述主控单元,以便所述主控单元确定是否要执行断电保护。
3.如权利要求1所述的一种智能排插,其特征在于:所述智能排插还包括启动电路,所述启动电路用于产生控制信号至所述主控单元以启动或关闭所述智能排插或单个插孔支路。
4.如权利要求1所述的一种智能排插,其特征在于:所述智能排插还包括通信模块,用于将各插孔支路的用电信息传送至外部网络,并接收外部网络的控制信号,传送至所述主控单元以实现所述智能排插的远程控制。
5.一种智能排插的过载保护方法,包括如下步骤:
步骤一,利用各电量计实时采集排插构件各个插孔支路上的实时电流值;
步骤二,主控单元判断各电量计采集到所述智能排插的总电流是否到达第一阈值范围或第二阈值范围,或者某一支路的电量计采集到的电流是否超过第一支路阈值或第二支路阈值;
步骤三,主控单元根据判断结果确定智能排插的当前状态,并根据判断结果进行相应的过载保护处理。
6.如权利要求5所述的一种智能排插的过载保护方法,其特征在于:于步骤三中,若各电量计采集到所述智能排插的总电流到达第一阈值范围或某一支路上的电量计采集到的电流超过第一支路阈值但低于第二支路阈值时,判定所述智能排插当前处于轻微过载状态;若持续一段时间各电量计监测到的总电流一直到达该第一阈值范围或该支路上电量计采集的电流值一直超过该第一支路阈值但低于该第二支路阈值,则该主控单元发送用于控制关断的排插控制信号至继电器模块以关断所述智能排插或相应的插孔支路。
7.如权利要求6所述的一种智能排插的过载保护方法,其特征在于:若各电量计采集到所述智能排插的总电流到达第二阈值范围或某一支路上的电量计采集到的电流超过第二支路阈值时,判定所述智能排插当前处于严重过载状态,该主控单元立即发送控制关断的排插控制信号至所述继电器模块以关断智能排插或相应的支路。
8.如权利要求6所述的一种智能排插的过载保护方法,其特征在于,于步骤三后,还包括如下步骤:
当所述主控单元监测到各电量计检测到的总电流低于第一阈值范围超过一段时间且该主控单元监测到所述智能排插的温度低于预设的温度阈值时,发送控制接通的排插控制信号至所述继电器模块以接通所述智能排插。
9.如权利要求6所述的一种智能排插的过载保护方法,其特征在于:于步骤三中,所述主控单元将判断结果及智能排插的当前状态通过通信模块通知对应的用户。
10.如权利要求6所述的一种智能排插的过载保护方法,其特征在于:所述主控单元通过所述通信模块接收用户发送的控制信号,并发送相应的排插控制信号至所述继电器模块以对所述智能排插实现远程控制。
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