CN108400502A - 一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，属于节能减耗电路控制技术领域，包括输入插头、输出插座和控制系统，输入插头由输入地线插孔、输入火线插孔和输入零线插孔组成，输出插座由输出地线插孔、输出火线插孔和输出零线插孔组成，控制系统中包含有直流稳压电源、继电器、继电器驱动、CPU电路、信号放大器、电流信号采样电路、手动启动键和状态指示灯，CPU电路包括时钟电路、电源模式管理、ADC转换电路和Zigbee系统，该专利采用Zigbee技术无线实时监控智能开关系统的切断与接通，采用继电器驱动控制继电器的闭合或断开，在电路待机状态时真正实现智能开关系统的0能耗，该专利结构设计简单，切断和闭合效果显著，组装电路生产成本低，有利于实现产业化。

Description

一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统
技术领域
本发明属于节能减耗电路控制技术领域，主要涉及一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统。
背景技术
电子设备，电气设备已经广泛应用到了家庭生活、工业加工等的各个领域。在电气技术和电子技术发展的共同推动下，电子器件和大型的机械设备安全性、稳定性、舒适性以及娱乐性都得到了很大提高。随着无线技术的发展电子设备和电气设备也逐渐走向遥控控制，遥控控制最大的优点就是遥控界面的人性化以及可以远距离对生产设备进行启动或关闭，即使没有采用遥控对设备进行控制，设备也都使用了开机-关机-待机这个常规的设备运行状态。
当电子设备或电气设备处于待机过程或者长期静置状态时，需要中断电源供应，从而避免电力损耗甚至引发火灾事故。传统的电源管理主要采用手动去掉开关端线束或者去掉电源插接件等机械操作，智能化程度低，操作困难，容易遗忘，因此，目前有很多的研究者研发了一系列的自动断电系统或设备，也被应用了生产和生活中。
专利CN 103144542A公开一种自动断电控制系统，包括电源输入接口和电源输出接口，其特征在于：在电源输入接口与电源输出接口之间串接有MOS开关，所述MOS开关的开关控制端与微控制器的输出管脚相连，微控制器的一个输入管脚连接在诊断仪指令输入接口上，微控制器根据诊断仪指令输入接口输入的系统状态指令控制MOS开关的开关状态，从而实现电源输入接口与电源输出接口之间的通断控制。其显著效果是：可用于汽车电源智能管理，通过对汽车系统状态的实时检测和对供电线路的通断控制，实现了对汽车电源的智能化管理，避免了因为长期过放电造成汽车不能启动，提高了供电系统的安全性和稳定性，然而，这种技术无法实现在待机时实现零功率损耗，且无法实时检测断电和开启的状态。
专利CN103427207A公开了一种可单手拔出插头的自动断电插座及其接插方法，它包括壳体、盖板、电源指示灯、电源开关、第一插口、第一顶柱、第一簧片座、第一大电流微动开关、第一复位簧等；本发明适用于扩展或者延伸一般固定于墙面或者地面上的电源接口，且仅需要一只手就可以完成插头拔出动作。拔出插头时，使用者以拇指和食指(或中指、无名指)的第一关节为支点，向上撬起插头；在插头被撬起的过程中，大电流微动开关自动切断该插口的电路连接，确保了整个拔出插头过程的安全性。同时，在拔出插头后，插口保持断电状态，避免了儿童意外碰触导致触电事故的发生，该发明具有结构简单、使用简便、安全性高、可靠性好、使用范围广等优点。然而，该专利同样无法实现在待机时实现零功率损耗，无法实时检测断电和开启的状态，仅仅提供了插头的自动断电插座结构及其接插方法，没有涉及具体的系统和实现电路。
专利CN103560049A公开了一种定时自动断电节能装置，属于电源控制技术领域，包括外壳及安装在外壳内的电气元件；主路控制电路中，电源输入端正极依次串联空气开关、主路接触器触头、分路接触器触点后，与负载连接；电源输入端正极C始端另串联时间控制开关和主路接触器线圈后，连接到电源输入端负极；分路控制电路中，电源输入端正极串联按钮开关、分路接触器线圈后，连接到电源输出端负极；该发明在无人值守情况下按照设定的时间自动断开用电设备电源，避免资源浪费，降低了无人值守环境下使用电器的潜在危险，利于节约用电、安全用电。但是该专利也不能实现零功率损耗，且无法实时检测断电和开启的状态。
综上所述，现有自动断电开关或装置在结构设计上复杂且智能化程度并不高，要么结构复杂成本高、要么只是降低了待机的功耗没有完全实现零功耗，此外，目前还未发现有使用Zigbee技术控制和监测智能切断开关的产品或系统。
发明内容
为了克服背景技术的不足，本发明提供了一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统。主要解决了现有电器、机械设备使用时待机状态能耗浪费大，高能待机易引发事故等问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的设计方案是：一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，包括输入插头1、输出插座14和控制系统15，所述输入插头1由输入地线插孔、输入火线插孔和输入零线插孔组成，所述输出插座14由输出地线插孔、输出火线插孔和输出零线插孔组成，所述输入插头1中的输入地线插孔通过导线与输出插座14中输出地线插孔相连，所述控制系统15中包含有直流稳压电源2、继电器3、继电器驱动4、CPU电路5、信号放大器6、电流信号采样电路7、手动启动键13和状态指示灯12，所述CPU电路5包括时钟电路8、电源模式管理9、ADC转换电路10和Zigbee系统11，所述电源连接开关17接在Zigbee系统11与直流稳压电源2之间，所述Zigbee系统11与CPU电路5相连，所述CPU电路5与Zigbee协调器18相连，所述Zigbee协调器18与计算机Zigbee模块19相连，所述与计算机Zigbee模块19与手机APP客户端20相连，所述Zigbee连接终端16一端与CPU电路5相连另一端与信号感应器21相连。
本发明提出的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，优选地，所述直流稳压电源2接在火线与零线之间为继电器3、电源模式管理9、CPU电路5和Zigbee系统11提供稳定的电源。
本发明提出的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，优选地，所述电流信号采样电路7检测输入插头1和输出插座14的电流信号。
本发明提出的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，优选地，所述信号放大器6对输入插头1和输出插座14的电流信号进行信号放大。
本发明提出的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，优选地，所述ADC转换电路10将信号放大器6放大后的电流信号转换为时间上连续的数字信号。
本发明提出的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，优选地，所述Zigbee系统11中的信号感应器21监测CPU电路5的状态并将信号传输到手机APP客户端20。
本发明提出的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，优选地，所述CPU电路5控制继电器驱动4执行继电器3的接通或闭合，实现自切断低能耗过程。
本发明提出的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，优选地，所述手动启动键13手动控制CPU电路5，Zigbee系统11无线监测和控制CPU线路5。
本发明提出的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，优选地，所述继电器驱动4控制继电器3闭合和断开，实现线路的通电和断电。
本发明提出的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，优选地，所述低能耗自切断式智能开关系统线路在继电器3断开时功耗为0。
本专利设计的优点：
1、采用Zigbee技术无线实时监控智能开关系统的切断与接通，可远程控制智能开关系统的智能化响应。
2、采用继电器驱动控制继电器的闭合或断开，在电路待机状态时真正实现智能开关系统的0能耗，减少了电力资源的浪费，也避免了长时间待机电气设备发热引发火灾。
3、本专利结构设计简单，切断和闭合效果显著，组装电路生产成本低，有利于实现产业化，且该专利实施对温度、湿度无需严格控制，因此，产业化投入成本低。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统结构示意图，其中，1-输入插头，2-直流稳压电源，3-继电器，4-继电器驱动，5-CPU电路，6-信号放大器，7-电流信号采样电路，8-时钟电路，9-电源模式管理，10-ADC转换电路，11-Zigbee系统，12-状态指示灯，13-手动启动键，14-输出插座，15-控制系统。
图2是本发明Zigbee系统示意图，16-Zigbee连接终端，17-电源连接开关，18-Zigbee协调器，19-计算机Zigbee模块，20-手机APP客户端，21-信号感应器。
图3是本发明基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图和具体较佳实施方式，对本发明进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1本发明基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统结构示意图、图2本发明Zigbee系统示意图和图3本发明基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统电路图所示，一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，包括输入插头1、输出插座14和控制系统15，所述输入插头1由输入地线插孔、输入火线插孔和输入零线插孔组成，所述输出插座14由输出地线插孔、输出火线插孔和输出零线插孔组成，所述输入插头1中的输入地线插孔通过导线与输出插座14中输出地线插孔相连，所述控制系统15中包含有直流稳压电源2、继电器3、继电器驱动4、CPU电路5、信号放大器6、电流信号采样电路7、手动启动键13和状态指示灯12，所述CPU电路5包括时钟电路8、电源模式管理9、ADC转换电路10和Zigbee系统11，所述电源连接开关17接在Zigbee系统11与直流稳压电源2之间，所述Zigbee系统11与CPU电路5相连，所述CPU电路5与Zigbee协调器18相连，所述Zigbee协调器18与计算机Zigbee模块19相连，所述与计算机Zigbee模块19与手机APP客户端20相连，所述Zigbee连接终端16一端与CPU电路5相连另一端与信号感应器21相连。
所述直流稳压电源2接在火线与零线之间为继电器3、电源模式管理9、CPU电路5和Zigbee系统11提供稳定的电源。
所述电流信号采样电路7检测输入插头1和输出插座14的电流信号。
所述信号放大器6对输入插头1和输出插座14的电流信号进行信号放大。
所述ADC转换电路10将信号放大器6放大后的电流信号转换为时间上连续的数字信号。
所述Zigbee系统11中的信号感应器21监测CPU电路5的状态并将信号传输到手机APP客户端20。
所述CPU电路5控制继电器驱动4执行继电器3的接通或闭合，实现自切断低能耗过程。
所述手动启动键13手动控制CPU电路5，Zigbee系统11无线监测和控制CPU线路5。
所述继电器驱动4控制继电器3闭合和断开，实现线路的通电和断电。
所述低能耗自切断式智能开关系统线路在继电器3断开时功耗为0。
本发明专利应用时，导线连接输入插头中的输入地线插孔、输入火线插孔和输入零线插孔，接入直流稳压电源，并将直流稳压电源接入继电器、继电器驱动、CPU电路、信号放大器、电流信号采样电路、Zigbee系统、手动启动键和状态指示灯，组建Zigbee系统，将信号感应器安装于Zigbee连接终端上，连接Zigbee连接终端与CPU电路，然后CPU电路与Zigbee协调器连接，然后Zigbee协调器与计算机Zigbee模块相连，计算机Zigbee模块通过无线与手机APP客户端相连。
该发明专利采用Zigbee技术无线实时监控智能开关系统的切断与接通，可远程控制智能开关系统的智能化响应，采用继电器驱动控制继电器的闭合或断开，在电路待机状态时真正实现智能开关系统的0能耗，减少了电力资源的浪费，也避免了长时间待机电气设备发热引发火灾，专利结构设计简单，切断和闭合效果显著，组装电路生产成本低，有利于实现产业化，且该专利实施对温度、湿度无需严格控制，因此，产业化投入成本低。
各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，其特征在于，包括输入插头(1)、输出插座(14)和控制系统(15)，所述输入插头(1)由输入地线插孔、输入火线插孔和输入零线插孔组成，所述输出插座(14)由输出地线插孔、输出火线插孔和输出零线插孔组成，所述输入插头(1)中的输入地线插孔通过导线与输出插座(14)中输出地线插孔相连，所述控制系统(15)中包含有直流稳压电源(2)、继电器(3)、继电器驱动(4)、CPU电路(5)、信号放大器(6)、电流信号采样电路(7)、手动启动键(13)和状态指示灯(12)，所述CPU电路(5)包括时钟电路(8)、电源模式管理(9)、ADC转换电路(10)和Zigbee系统(11)，所述电源连接开关(17)接在Zigbee系统(11)与直流稳压电源(2)之间，所述Zigbee系统(11)与CPU电路(5)相连，所述CPU电路(5)与Zigbee协调器(18)相连，所述Zigbee协调器(18)与计算机Zigbee模块(19)相连，所述与计算机Zigbee模块(19)与手机APP客户端(20)相连，所述Zigbee连接终端(16)一端与CPU电路(5)相连另一端与信号感应器(21)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，其特征在于，所述直流稳压电源(2)接在火线与零线之间为继电器(3)、电源模式管理(9)、CPU电路(5)和Zigbee系统(11)提供稳定的电源。
3.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，其特征在于，所述电流信号采样电路(7)检测输入插头(1)和输出插座(14)的电流信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，其特征在于，所述信号放大器(6)对输入插头(1)和输出插座(14)的电流信号进行信号放大。
5.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，其特征在于，所述ADC转换电路(10)将信号放大器(6)放大后的电流信号转换为时间上连续的数字信号。
6.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，其特征在于，所述Zigbee系统(11)中的信号感应器(21)监测CPU电路(5)的状态并将信号传输到手机APP客户端(20)。
7.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，其特征在于，所述CPU电路(5)控制继电器驱动(4)执行继电器(3)的接通或闭合，实现自切断低能耗过程。
8.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，其特征在于，所述手动启动键(13)手动控制CPU电路(5)，Zigbee系统(11)无线监测和控制CPU线路(5)。
9.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，其特征在于，所述继电器驱动(4)控制继电器(3)闭合和断开，实现线路的通电和断电。
10.根据权利要求1所述的一种基于Zigbee技术的低能耗自切断式智能开关系统，其特征在于，所述低能耗自切断式智能开关系统线路在继电器(3)断开时功耗为0。
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