CN109244761A - 一种智能充电插座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能充电插座，包括插座外壳，插座外壳设有若干USB充电插口及若干AC220V两pin插口，插座外壳内部包括AC输出单元、USB输出单元、检测单元及控制单元；USB输出单元与USB充电插口对应设置，AC输出单元与AC220V两pin插口对应设置；检测单元用于获取并上传USB输出单元的输出电压及AC输出单元的输出电压至控制单元，控制单元用于根据获取到的USB输出单元的输出电压及AC输出单元的输出电压，判断是否断开继电器控制USB输出单元断电和/或AC输出单元断电。本发明的一种智能充电插座，通过设置检测单元及控制单元，通过检测单元检测USB输出单元电路的涓流，进而进行断电保护，避免电池过充的现象，实现AC过载保护，避免因过载导致的充电电路、用电器的损坏。

Description

一种智能充电插座

技术领域

本发明涉及充电领域，尤其涉及一种智能充电插座。

背景技术

随着社会科技的不断发展，手机平板电脑的使用也越来越频繁。即使随着手机电池技术的发展其容量也在逐渐扩增，但频繁的使用这些智能设备，也就意味着需要频繁地充电。现有的充电器大多是由变压器、整流二极管、限流电阻和指示灯组合而成，在充电过程中，大多是以用户手动切断电源来停止充电。而电池在充电全过程一般要经过快速充电、连续式充电、涓流充电三个阶段，经过前两个阶段之后，虽然系统电量显示100％，但实际上电池并未真正达到饱和状态，只是近似完全充满电而已，此时剩余的容量需要靠微小的脉冲电流补充，这个阶段通常需要30-40分钟，三个阶段全部完成，电池才能真正达到电量饱和的良好状态。基于此，电池处于完全充满的状态对于用户而言是很难判定的，由于没有相关的断电设置，在系统电量显示100％的时候，用户没能够及时断电，因此经常出现电池过充的现象。电池过充的现象将直接影响电池的使用寿命，并且造成能源的浪费。

显然，现如今缺少一种能够自我保护断开电源的插座电路，能够检测电量是否充满，如果充电完成则执行断电操作，有效的避免了电力的浪费和损失，并且保护了手机或平板电脑的安全工作，进而延长电池的使用寿命，有效保护手机或平板电脑避免因电池过充现象而损坏。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于一种智能充电插座，能够自动断电保护电池。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种智能充电插座，包括插座外壳，所述插座外壳设有若干USB充电插口及若干AC220V两pin插口，所述插座外壳内部包括AC输出单元、USB输出单元、检测单元及控制单元；所述USB输出单元与所述USB充电插口对应设置，所述AC输出单元与所述AC220V两pin插口对应设置；所述检测单元用于获取并上传所述USB输出单元的输出电压及所述AC输出单元的输出电压至所述控制单元，所述控制单元用于根据获取到的所述USB输出单元的输出电压及所述AC输出单元的输出电压，判断是否断开继电器控制所述USB输出单元断电和/或所述AC输出单元断电。

进一步地，所述检测单元包括检测变压器，所述检测变压器用于检测USB输出单元的电路电压及所述AC输出单元的电路电压。

进一步地，所述检测单元还包括桥式整流器，所述桥式整流器接收所述检测变压器的检测信号，进行整流后输出至所述控制单元。

进一步地，所述控制单元包括可编程逻辑集成电路模块及处理器模块，所述可编程逻辑集成电路模块用于判断根据接收到的所述USB输出单元的检测电压，判断所述USB输出单元是否产生涓流，并输出对应电平至所述处理器模块；所述可编程逻辑集成电路模块用于判断根据接收到的所述AC输出单元的检测电压，判断所述AC输出单元是否处于过载状态，并输出对应电平至所述处理器模块；所述处理器模块用于接收对应电平信号，根据电平信号判断控制继电器断开。

进一步地，所述处理器模块还连接有WiFi模块，所述WiFi模块用于与终端设备进行交互。

进一步地，所述处理器模块可根据WiFi模块接收到的控制信号控制继电器定时或者立即断开。

进一步地，所述可编程逻辑集成电路模块判定所述USB输出单元产生涓流后，输出低电平至所述处理器模块，所述处理器模块于设定时间段后断开继电器控制所述USB输出单元断电。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的一种智能充电插座，通过设置检测单元及控制单元，检测单元用于获取并上传USB输出单元的输出电压及AC输出单元的输出电压至控制单元，控制单元根据获取到的检测电压，若USB输出单元的检测电压较低，即此时电路产生涓流，手机电池电量接近百分之百，控制单元断开继电器自动控制充电电路断开，避免电池过充的现象；若AC输出单元的检测电压偏高，出现过载现象，此时控制单元断开继电器自动控制AC输出单元电路断开，实现AC过载保护，避免因过载导致的充电电路、用电器的损坏。

附图说明

图1为发明一种智能充电插座内部电路示意图；

图2为图1USB输出单元电路示意图；

图3为图1AC输出单元电路示意图；

图4为图1检测单元电路示意图；

图5为图1控制单元电路示意图；

图6为发明一种智能充电插座内部各模块连接示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-图6所示的一种智能充电插座，包括插座外壳，该插座外壳设有若干USB充电插口及若干AC220V两pin插口，该插座外壳内部包括AC输出单元、USB输出单元、检测单元及控制单元；该USB输出单元与该USB充电插口对应设置，该AC输出单元与该AC220V两pin插口对应设置；该检测单元用于获取并上传该USB输出单元的输出电压及该AC输出单元的输出电压至该控制单元，该控制单元用于根据获取到的该USB输出单元的输出电压及该AC输出单元的输出电压，判断是否断开继电器控制该USB输出单元断电和/或该AC输出单元断电。本实施例的智能充电插座，插座外壳上设置了三个USB充电插口及一个AC220V两pin插口，三个USB充电插口满足多设备充电需求，AC220V两pin插口满足不同设备的用电需求。插座内部电路包括USB输出单元电路，USB输出单元电路与三个USB充电插口对应设置，USB输出单元如图2所示，AC输出单元如图3所示，检测单元如图4所示，控制单元如图5所示，检测单元用于分别获取USB输出单元、AC输出单元两部分电路的检测电压，以通过控制单元实现电池满电自动断电及AC过载保护功能。

USB输出单元在手机或平板电脑电池充满电的时候电路自动断电保护，避免电池过充，使得充电设备在充满电后能够自动断电保护充电设备。AC输出单元则在电路检测电压过高通过控制单元实现断电AC过载保护。该检测单元包括检测变压器，该检测变压器用于检测USB输出单元的电路电压及该AC输出单元的电路电压。该检测单元还包括桥式整流器，该桥式整流器接收该检测变压器的检测信号，进行整流后输出至该控制单元。该控制单元包括可编程逻辑集成电路模块及处理器模块，该可编程逻辑集成电路模块用于判断根据接收到的该USB输出单元的检测电压，判断该USB输出单元是否产生涓流，并输出对应电平至该处理器模块；该可编程逻辑集成电路模块用于判断根据接收到的该AC输出单元的检测电压，判断该AC输出单元是否处于过载状态，并输出对应电平至该处理器模块；该处理器模块用于接收对应电平信号，根据电平信号判断控制继电器断开。电池过充保护主要是利用电池充电过程中的涓流充电原理。涓流充电是用来弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失。一般采用脉冲电流充电来实现上述目的。为补偿自放电，使蓄电池保持在近似完全充电状态的连续小电流充电。又称维护充电。电信装置、信号系统等的直流电源系统的蓄电池，在完全充电后多处于涓流充电状态，以备放电时使用。首先，检测单元的检测变压器获取从USB输出单元电路获取电路的检测电压，检测电压通过桥式整流器BD1进行整流，输出直流电压至可编程逻辑集成电路模块U8的1引脚，若此时USB输出单元产生涓流，也就是说此时可编程逻辑集成电路模块U8接收到的直流电压比较低，可编程逻辑集成电路模块U8通过设定一个电压值，当电压低于这一设定阈值的时候，可编程逻辑集成电路模块U8的6引脚输出一个高电平至Q4的基极，经反向后集电极输出低电平到处理器模块U7的10引脚，处理器模块U7接收到低平之后会从第6引脚输出一个低电平控制继电器KV1A断开，进而实现断电保护的功能。另一方面，AC过载保护主要是利用检测单元检测电路功率过大时，进行断电AC过载保护。检测单元的检测变压器获取从AC输出单元电路获取电路的检测电压，检测电压通过桥式整流器BD1进行整流后，经过电阻R4、18V的二极管ZD1、电阻R36、R37、R35后输出至三极管Q6，若此时AC输出单元过载，则三极管Q6接收到的直流电压会比较高，超过18V时ZD1导通，则三极管导通，高电平从三级管Q6的基极进入高电平，反向后从集电极输出低电平至可编程逻辑集成电路模块U8的第3引脚，此时可编程逻辑集成电路模块U8的6引脚输出一个高电平至Q4的基极，经反向后集电极输出低电平到处理器模块U7的10引脚，处理器模块U7接收到高点平之后会从第6引脚输出一个低电平控制继电器KV1A断开，进而实现AC过载保护。

此外，该处理器模块还连接有WiFi模块，该WiFi模块用于与终端设备进行交互。用户通过移动终端APP利用WiFi模块与处理器模块实现数据交互。处理器模块与WiFi模块形成WiFi模组，当接收到打开电路的指令时，处理器模块U7的第6引脚输出一个高电平使继电器KV1B导通，进而使继电器KV1A导通，电路输出电压为AC输出单元及USB输出单元供电。当接收到断开电路的指令时，则相反处理器模块U7的第6引脚输出一个低电平，三极管Q3不导通，则使继电器KV1B没有电流流过，不导通，进而使继电器KV1A断开，回路断开，没有输出电压，则AC输出单元及USB输出单元断电。

此外，为了能够较好的控制插座电路，实现电路的定时控制，该处理器模块可根据WiFi模块接收到的控制信号控制继电器定时或者立即断开。处理器模块接收到控制断开信号后，根据预先设置的处理时间节点，选定在某一时间节点控制电路断开。另一方面，由于电池在充电全过程一般要经过快速充电、连续式充电、涓流充电三个阶段，经过前两个阶段之后，虽然系统电量显示100％，但实际上电池并未真正达到饱和状态，只是近似完全充满电而已，此时剩余的容量需要靠微小的脉冲电流补充，这个阶段通常需要30-40分钟，三个阶段全部完成，电池才能真正达到电量饱和的良好状态。那么为了能够使电池充电尽量的能够接近百分之百之后才进行自动断电操作。因为涓流充电会持续30-40分钟才能充满，所以该可编程逻辑集成电路模块判定该USB输出单元产生涓流后，输出低电平至该处理器模块，该处理器模块于设定时间段(30分钟)后断开继电器控制该USB输出单元断电。处理器模块根据需要预设在30分钟后断电，这样，控制单元一开始检测到涓流的时候，并不会直接断电，待涓流充电30分钟后，电池电量处于较接近饱和的状态，此时再进行断电保护，尽可能的在保护电池的情况下使电池电量充满。

本实施例的一种智能充电插座，通过设置检测单元及控制单元，检测单元用于获取并上传USB输出单元的输出电压及AC输出单元的输出电压至控制单元，控制单元根据获取到的检测电压，若USB输出单元的检测电压较低，即此时电路产生涓流，手机电池电量接近百分之百，控制单元断开继电器自动控制充电电路断开，避免电池过充的现象；若AC输出单元的检测电压偏高，出现过载现象，此时控制单元断开继电器自动控制AC输出单元电路断开，实现AC过载保护，避免因过载导致的充电电路、用电器的损坏。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种智能充电插座，其特征在于：包括插座外壳，所述插座外壳设有若干USB充电插口及若干AC220V两pin插口，所述插座外壳内部包括AC输出单元、USB输出单元、检测单元及控制单元；所述USB输出单元与所述USB充电插口对应设置，所述AC输出单元与所述AC220V两pin插口对应设置；所述检测单元用于获取并上传所述USB输出单元的输出电压及所述AC输出单元的输出电压至所述控制单元，所述控制单元用于根据获取到的所述USB输出单元的输出电压及所述AC输出单元的输出电压，判断是否断开继电器控制所述USB输出单元断电和/或所述AC输出单元断电。

2.如权利要求1所述的智能充电插座，其特征在于：所述检测单元包括检测变压器，所述检测变压器用于检测USB输出单元的电路电压及所述AC输出单元的电路电压。

3.如权利要求2所述的智能充电插座，其特征在于：所述检测单元还包括桥式整流器，所述桥式整流器接收所述检测变压器的检测信号，进行整流后输出至所述控制单元。

4.如权利要求1所述的智能充电插座，其特征在于：所述控制单元包括可编程逻辑集成电路模块及处理器模块，所述可编程逻辑集成电路模块用于判断根据接收到的所述USB输出单元的检测电压，判断所述USB输出单元是否产生涓流，并输出对应电平至所述处理器模块；所述可编程逻辑集成电路模块用于判断根据接收到的所述AC输出单元的检测电压，判断所述AC输出单元是否处于过载状态，并输出对应电平至所述处理器模块；所述处理器模块用于接收对应电平信号，根据电平信号判断控制继电器断开。

5.如权利要求4所述的智能充电插座，其特征在于：所述处理器模块还连接有WiFi模块，所述WiFi模块用于与终端设备进行交互。

6.如权利要求5所述的智能充电插座，其特征在于：所述处理器模块可根据WiFi模块接收到的控制信号控制继电器定时或者立即断开。

7.如权利要求4所述的智能充电插座，其特征在于：所述可编程逻辑集成电路模块判定所述USB输出单元产生涓流后，输出低电平至所述处理器模块，所述处理器模块于设定时间段后断开继电器控制所述USB输出单元断电。