CN109462091A - 一种智能插座及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明属于插座技术领域，提供了一种智能插座及其控制电路，包括电源模块、控制模块、开关电路、无线通信模块、存储单元和USB接口；所述电源模块分别与所述控制模块和所述开关电路连接，所述控制模块分别与所述开关电路、无线通信模块和所述存储单元连接，所述开关电路外接负载，所述USB接口分别与所述电源模块和开关电路连接；实现了智能插座的远程控制，还设有与电源模块连接的USB接口，满足了USB充电设备的充电需求，使智能插座的功能更加强大。

Description

一种智能插座及其控制电路

技术领域

本发明属于插座技术领域，尤其涉及一种智能插座及其控制电路。

背景技术

众所周知，插座作为基础性的电源分布配件，应用领域非常广泛，是家庭及办公环境中的必需品，但传统的插座的功能技术十分单一，运用也不够灵活，近年来，随着通信技术、控制技术及计算机技术的发展以及市场需求的不断提升。对于提升插座功能，使插座具有智能性的需求不断涌现。

目前现有的智能插座除了缺少远程控制功能，仅能藉由与智能插座的电器是否运行判断插座是否断开或导通。现有的智能插座，大多只提供市电插座，而忽略各种智能装置使用USB充电的需求，造成智能插座还需要多联接一个USB充电器占用插座孔位，降低智能插座的使用便利性。另一方面，插座在使用时经常因电器待机而未关闭电源，造成用电量的增加和电器设备老化，造成不必要损失，由于长时间未关闭电源造成的电量流失日积月累下来费用相当可观。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能插座及其控制电路，旨在解决传统的技术方案中存在的缺少远程控制功能、不能满足USB充电需求的问题。

一种智能插座控制电路，所述电路包括：电源模块、控制模块、开关电路、无线通信模块、存储单元和USB接口；所述电源模块分别与所述控制模块和所述开关电路连接，所述控制模块分别与所述开关电路、无线通信模块和所述存储单元连接，所述USB接口分别与所述电源模块和开关电路连接，所述无线通信模块用于与上位机的无线通信，接收开关控制指令，所述控制模块根据所述开关控制指令控制所述开关电路的开闭以控制电源模块和USB接口的输入电源的导通与断开；其中，所述电源模块包括开关电源和与所述开关电源连接的电压转换电路，所述开关电源包括整流电路、滤波电路、降压电路和输出电路；所述整流电路的输入端外接交流电压，所述整流电路的输出端与所述滤波电路连接，所述降压电路的输入端与所述滤波电路连接，所述降压电路的输出端与所述输出电路输入端连接。

此外，还提供了一种智能插座，包括插座本体及设于所述插座本体的上述的智能插座控制电路。

上述的智能插座控制电路，通过无线通信模块实现无线通信，并通过控制模块控制开关电路来控制供电线路的通断，从而实现了智能插座的远程控制，还设有与电源模块连接的USB接口，满足了USB充电设备的充电需求，使智能插座的功能更加强大。

附图说明

图1为本发明较佳实施例提供的智能插座控制电路结构示意图；

图2为图1所示的智能插座控制电路的电源模块中开关电源和开关电路中第一开关单元的示例电路原理图；

图3为图1所示的智能插座控制电路的电源模块中电压转换电路的示例电路原理图；

图4为图1所示的智能插座控制电路中控制模块的示例电路原理图；

图5为图1所示的智能插座控制电路的开关电路中第二开关单元的示例电路原理图；

图6为图1所示的智能插座控制电路中存储单元的示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明较佳实施例提供的智能插座控制电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种智能插座控制电路，该电路包括电源模块10、控制模块20、开关电路30、存储单元40、无线通信模块50和USB接口60；电源模块10分别与控制模块20和开关电路30连接，控制模块20分别与开关电路30、存储单元40和无线通信模块50连接，USB接口60分别与电源模块10和开关电路30连接，无线通信模块50用于与上位机的无线通信，接收开关控制指令，控制模块20根据开关控制指令控制开关电路30的开闭以控制电源模块10和USB接口60的输入电源的导通与断开。

如图2所示，电源模块10包括开关电源11和与开关电源11连接的电压转换电路12，开关电源11包括整流电路111、滤波电路112、降压电路113和输出电路114；整流电路111的输入端外接交流电压，整流电路111的输出端与滤波电路112连接，降压电路113的输入端与滤波电路112连接，降压电路113的输出端与输出电路114输入端连接。

整流电路111用于对外接交流电压进行整流，将交流电压转化为直流电压，整流电路111包括电阻R2、压敏电阻RV1、温敏电阻PCT1和整流芯片；压敏电阻RV1并接于整流芯片的输入端和交流电压的输入端之间，交流电输入端的火线端UA通过电阻R2和温敏电阻PCT1接整流芯片的第一输入端，交流电输入端的零线UN端接整流桥的第二输入端。

滤波电路112包括电容C10，用于对整流芯片输出的直流电压进行滤波。降压电路113的输入端与滤波电路112连接，降压电路113包括电源芯片、变压器T2和反馈电路；变压器T2包括初级线圈、第一次级线圈、第二次级线圈和辅助线圈，初级线圈的一端与滤波电路112的输出端连接，另一端与电源芯片的控制脚DRAIN连接，电阻R16和电容C14并联后串接在初级线圈的两端，二极管D3的阳极接初级线圈的与电源芯片的控制脚DRAIN连接的一端，二极管D3的阴极接电容C14。第一次级线圈和第二次级线圈分别与输出电路114连接，第二次级线圈的输出端通过反馈电路接电源芯片的反馈脚FB；辅助线圈的一端与电源芯片的VDG脚连接，另一端接地，具体的，二极管D4、电阻R15和电阻R14依次连接在辅助线圈和电源芯片的VDG脚之间，且电源芯片的电源脚通过电阻R11和电阻R12接滤波单元的输出端，电源芯片的VDG脚通过电阻R11、电阻R12和电阻R14接滤波单元的输出端。反馈电路连接在降压电路113和输出电路114之间，具体的，反馈电路包括电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R27、电阻R24、电容C15、电容C20、双向可控硅Q2和光电隔离管U4；光电隔离管U4的第一输入端通过电阻R30连接变压器T2的第二次级线圈的输出端，光耦隔离管U4的第二输入端接双向可控硅Q2的T1极，电阻R31一端接第二次级线圈的输出端，电阻R31的另一端接双向可控硅的G极，双向可控硅Q2的G极通过电阻R32接地，电阻R27和电容C15串接在双向可控硅Q2的T1极和G极之间，电阻R24并接在光耦隔离管U4的第一输入端和第二输入端之间，双向可控硅Q2的T2极接地，光耦隔离管U4的第一输出端接电源芯片的反馈脚FB，光耦隔离管U4的第二输出端接地，电容C20接在光耦隔离管U4的第一输出端和第二输出端之间，光耦隔离管U4的第二输出端接地。

输出电路114输入端连接降压电路113的输出端，用于开关电源11的输出，输出电路114包括第一输出单元1141和第二输出单元1142，在本实施例中，第一输出单元1141的输出电压为5V直流电压，用于USB接口60的充电，第二输出单元1142的输出电压为15V直流电压；第一输出单元1141的输出端与USB接口60连接，用于外接USB充电装置，第二输出单元1142输出端与电压转换电路和反馈电路连接。具体的，第一输出单元1141包括二极管D6、电容C23，二极管D6的阳极与降压电路113的变压器T2的第一次级线圈连接，二极管D6的阴极接USB接口60的电源端连接，二极管D6的阴极通过电容C23接地；第二输出单元1142包括电阻R19、电容C19、电容C18和二极管D5，二极管D5的阳极与降压电路113的变压器T2的第二次级线圈连接，电阻R19的一端接二极管D5的阳极，电阻R19的另一端通过电容C19接二极管D5的阴极，电容C18接在二极管D5的阴极与地之间。

电压转换电路的输入端与开关电源11的输出端连接，用于将开关电源11输出的电压转换为控制电路所需电压，电压转换电路包括：电压转换芯片，稳压二级管D7、电感L3、电阻R35、电阻R33、电阻R34、电阻R37、电容C32、电容C33和电容C36；电阻R35和电容C32串联在电压转换芯片的靴带引脚BST和开关引脚SW之间，稳压二极管D7的阳极接地，稳压二极管D7的阴极接电压转换芯片的开关引脚SW，电阻R33接在电压转换芯片的反馈引脚FB和地之间，电容C33接在电压转换芯片的电源输入电压引脚IN和地之间，电感L3的一端接电压转换芯片的开关引脚，电感L3的另一端作为电压转换电路的输出端，电阻R34的一端接电压转换芯片的反馈引脚FB，电阻R34的另一端接电压转换电路的输出端，电压转换芯片的电源输入电压引脚IN通过电阻R37连接电压转换芯片的芯片使能引脚EN，电容C36接在电压转换电路的输出端和地之间。

如图4所示，控制模块2020包括控制芯片和晶振电路，用于接收并处理温湿度传感器30输出的温湿度信号，该控制芯片为单片机，优选为单片机STM32F070C6。

如图2和图5所示，开关电路30分别与控制模块20和电源模块10连接，通过控制模块20控制开关电路30的通断和对负载供电，开关电路30包括第一开关单元31和第二开关单元32。第一开关单元31包括三极管Q3、三极管Q4、电阻R52、电阻R53和电阻R54；三极管Q3的集电极接USB接口60的接地端，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极接三极管Q4的集电极，三极管Q4的集电极通过电阻R52接输出电路114的输出端，电阻R53接在三极管Q4的基极和三极管Q4的发射极之间，三极管Q4的基极通过电阻R54与控制模块20的CTL2控制端连接，三极管Q3的发射极和三极管Q4的发射极共同接地；第二开关单元32包括电阻R6、继电器J1、三极管Q1和二极管D1；二极管D1的阳极接继电器J1的第一控制端A1，二极管D1的阴极接继电器J1的第二控制端A2，继电器J1的第二控制端A2与输出电路114的第二输出单元1142输出的15V直流电压连接，继电器J1的第二控制端A2接三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极通过电阻R6与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的基极通过电阻R7与控制模块20的R-CTL控制端连接，三极管Q1的发射极接地。其中，继电器J1串联在火线UA上，用于控制智能插座的电源的通断。

如图6所示，存储单元4040包括存储芯片及其外围电子元件电容C18、电阻R34和电阻R41，该存储芯片优选为AT24C64B芯片；存储单元4040通过I2C总线与控制模块2020连接用于存储相关处理数据和控制程序。

无线通信模块50通过UART接口与控制模块20连接，用于电路与上位机的无线通信，该无线通信模块可以为射频模块、WIFI模块等，在本实施例中，该控制电路可通过该无线通信模块50接入智能家居系统或物联网平台，实现对智能插座的远程监控。

进一步，本发明还提供了一种智能插座，包括插座本体及设于所述插座本体的上述的智能插座控制电路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能插座控制电路，其特征在于，所述电路包括：电源模块、控制模块、开关电路、无线通信模块、存储单元和USB接口；所述电源模块分别与所述控制模块和所述开关电路连接，所述控制模块分别与所述开关电路、所述无线通信模块和所述存储单元连接，所述USB接口分别与所述电源模块和所述开关电路连接，所述无线通信模块用于与上位机的无线通信，接收开关控制指令，所述控制模块根据所述开关控制指令控制所述开关电路的开闭以控制所述电源模块和所述USB接口的输入电源的导通与断开；

其中，所述电源模块包括开关电源和与所述开关电源连接的电压转换电路，所述开关电源包括整流电路、滤波电路、降压电路和输出电路；所述整流电路的输入端外接交流电压，所述整流电路的输出端与所述滤波电路连接，所述降压电路的输入端与所述滤波电路连接，所述降压电路的输出端与所述输出电路输入端连接。

2.如权利要求1所述的智能插座控制电路，其特征在于，所述整流电路用于对所述交流电压进行整流，将所述交流电压转化为直流电压，所述整流电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和整流芯片，其中，所述第二电阻为压敏电阻，所述第三电阻为温敏电阻；

所述第二电阻并接于所述整流芯片的输入端和所述交流电压的输入端之间，所述交流电输入端的火线端通过所述第一电阻和所述第三电阻接所述整流桥的第一输入端，所述交流电输入端的零线端接所述整流芯片的第二输入端。

3.如权利要求1所述的智能插座控制电路，其特征在于，所述降压电路包括电源芯片、变压器和反馈电路；所述变压器包括初级线圈、第一次级线圈、第二次级线圈和辅助线圈；所述初级线圈的一端与所述滤波电路的输出端连接，另一端与所述电源芯片的控制脚连接；所述第一次级线圈和所述第二次级线圈分别与所述输出电路连接，所述第二次级线圈的输出端通过所述反馈电路接所述电源芯片的反馈脚，所述辅助线圈的一端与所述电源芯片的VDG脚连接，另一端接地；所述电源芯片的电源脚接所述滤波单元的输出端。

4.如权利要求3所述的智能插座控制电路，其特征在于，所述反馈电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容、第二电容、双向可控硅和光电隔离管；

所述光电隔离管的第一输入端通过所述第四电阻连接所述第二次级线圈的输出端，所述光耦隔离管的第二输入端接所述双向可控硅的T1极；所述第五电阻一端接所述第二次级线圈的输出端，所述第五电阻的另一端接所述双向可控硅的G极；所述双向可控硅的G极通过所述第六电阻接地，所述第七电阻和所述第一电容串接在所述双向可控硅的T1极和G极之间，所述第八电阻并接在所述光耦隔离管的第一输入端和第二输入端之间，所述双向可控硅的T2极接地，所述光耦隔离管的第一输出端接所述电源芯片的反馈脚，所述光耦隔离管的第二输出端接地，所述第二电容接在所述光耦隔离管的第一输出端和第二输出端之间，所述光耦隔离管的第二输出端接地。

5.如权利要求1所述的智能插座控制电路，其特征在于，所述输出电路包括第一输出单元和第二输出单元；所述第一输出单元的输出端与所述USB接口连接，用于外接USB充电装置，所述第二输出单元输出端与所述电压转换电路连接。

6.如权利要求5所述的智能插座控制电路，其特征在于，所述第一输出单元包括第一二极管和第三电容，所述第一二极管的阳极与所述降压电路连接，所述第一二极管的阴极接所述USB接口的电源端连接，所述第一二极管的阴极通过所述第三电容接地；

所述第二输出单元包括第九电阻、第四电容、第五电容和第二二极管，所述第二二极管的阳极与所述降压电路连接，所述第十一电阻的一端接所述第二二极管的阳极，所述第九电阻的另一端通过所述第四电容接所述第二二极管的阴极，所述第五电容接在所述第二二极管的阴极与地之间。

7.如权利要求1所述的智能插座控制电路，其特征在于，所述电压转换电路的输入端与所述开关电源的输出端连接，用于将所述开关电源输出的电压转换为控制电路所需电压，所述电压转换电路包括：

电压转换芯片、稳压二级管、第一电感、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第六电容、第七电容和第八电容；

所述第十电阻和所述第六电容串联在所述电压转换芯片的靴带引脚和开关引脚之间，所述稳压二极管的阳极接地，所述稳压二极管的阴极接所述电压转换芯片的开关引脚，所述第十一电阻接在所述电压转换芯片的反馈引脚和地之间，所述第七电容接在所述电压转换芯片的电源输入电压引脚和地之间，所述第一电感的一端接所述电压转换芯片的开关引脚，所述第一电感的另一端作为所述电压转换电路的输出端，所述第十二电阻的一端接所述电压转换芯片的反馈引脚，所述第十二电阻的另一端接所述电压转换电路的输出端，所述电压转换芯片的电源输入电压引脚通过所述第十三电阻连接所述电压转换芯片的芯片使能引脚，所述第八电容接在所述电压转换电路的输出端和地之间。

8.如权利要求1所述的智能插座控制电路，其特征在于，所述开关电路包括第一开关单元和第二开关单元；

所述第一开关单元包括第一三极管、第二三极管、第十四电阻、第十五电阻和第十六电阻；所述第一三极管的集电极接所述USB接口的接地端，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极接所述第二三极管的集电极，所述第二三极管的集电极通过所述第十四电阻接所述输出电路的输出端，所述第十五电阻接在所述第二三极管的基极和所述第二三极管的发射极之间，所述第二三极管的基极通过所述第十六电阻与控制模块连接，所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极共同接地；

所述第二开关单元包括第十七电阻、继电器、第三三极管和第三二极管；所述第三二极管的阳极接所述继电器的第一控制端，所述第三二极管的阴极接所述继电器的第二控制端，所述继电器的第二控制端与所述输出电路连接，所述继电器的第二控制端接所述第三三极管的集电极，所述第三三极管的基极通过所述第十七电阻与所述第三三极管的发射极连接，所述第三三极管的基极与控制模块连接，所述第三三极管的发射极接地。

9.如权利要求1所述的智能插座控制电路，其特征在于，所述控制模块包括控制芯片和与所述控制芯片连接的晶振电路，所述控制芯片为STM32F070C6。

10.一种智能插座，其特征在于，包括插座本体及设于所述插座本体的如权利要求1至9中任意一项所述的智能插座控制电路。