CN110093740A - 一种基于功率监测的共享电器控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于功率监测的共享电器控制装置和方法，主要解决在不对电器进行任何改装的情况下，将其电源接入本发明的控制装置，即可实现共享功能。该控制装置包括配置按键模块，液晶屏显示模块、WIFI模块、微控制器、蜂鸣器模块、功率检测电路、继电器、电源插座、锁箱、服务器。本发明的有益效果是洗衣机服务运营商可以灵活地自主选择电器，降低了设备的购置成本，保留了新购电器的保修服务，而且通过该装置和方法能为用户提供更适合自己需求的自设电器使用程序。

Description

一种基于功率监测的共享电器控制装置及方法

技术领域

本发明属于扫码付费的共享电器技术领域。特别涉及一种基于功率监测的共享洗衣机控制装置及方法。

背景技术

随着物联网技术的发展以及共享经济的兴起，共享洗衣机的需求越来越大，一些洗衣机厂家也都发布了共享商用洗衣机。然而，不同厂家的共享商用洗衣机通常使用厂家自己的云服务器和手机APP，支付渠道通常为支付宝和微信。洗衣机服务运营商不能灵活的将不同品牌的洗衣机整合到自己的云服务器和APP上，支付渠道也不能更换成虚拟校园卡。同时，商用洗衣机的价格普遍偏高，也限制了洗衣服务运营商的选择。

为了降低洗衣机购置成本，让普通洗衣机具备自助共享功能，市场上推出了几种自助洗衣机改装套件,这些套件基本上都是通过更换洗衣机的电脑版来实现对洗衣机的联网控制。申请号为201510432909.9发明专利公开了一种自助洗衣机套件及其使用方法，该套件必须对洗衣机进改装，将洗衣机的操作主板的机械按键连接线取下，替换成该套件。由于改装会更改原有洗衣机的结构和性能，容易造成洗衣机出现故障，因此，洗衣机厂家的保修条款都拒绝对改装后的洗衣机进行保修。改装套件通常设置了几个固定的洗衣程序供用户选择，用户无法按需自设洗衣程序。不同品牌的洗衣机通常都各自具有该品牌的特色功能，如羊绒洗、泡沫净、除菌等，而改装套件通常只具备洗衣、漂洗及甩干这三个基本功能，经改装套件改装的洗衣机将失去这些特色功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于功率监测的共享洗衣机控制装置及方法，实现了任何品牌的任何型号的非共享洗衣机，在不对其进行任何改装的情况下，将其电源接入本发明的控制装置，即可实现共享功能。

为解决上述技术问题本发明采用的的技术方案如下：本发明通过采用一种基于功率监测的共享洗衣机控制装置，包括：配置按键模块，液晶屏显示模块、WIFI模块、微控制器、蜂鸣器模块、功率检测电路、继电器、电源插座、锁箱、服务器，微控制器分别与配置按键、液晶屏显示模块、WIFI模块、蜂鸣器报警模块、功率检测电路模块、继电器电连接，微控制器与服务器通过WIFI模块通信，功率检测电路模块、继电器同时接入到交流电源的火线上，即交流电源的火线通过功率检测电路模块、继电器接入到电源插座的火线端口中，交流电源的零线、地线接入到电源插座8的零线端口、地线端口中。

优选地，控制装置装入锁箱中，洗衣机电源插头插入控制装置的电源插座后，将箱子上锁，以防洗衣机电源插头被拔下插入到其它无控制装置的电源插座上。

优选地，功率检测电路模块采用HLW8012/8032功率计量芯片。

优选地，WIFI模块采用ESP8266的模组ESP-12F。

为解决上述技术问题之二本发明采用的技术方案如下：一种如上所述的基于功率监测的共享洗衣机控制装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

1、控制装置配置步骤：

S1:控制装置开机，将洗衣机的电源插头插入本发明的控制器箱内电源插座上；

S2:继电器接通，给洗衣机供电，洗衣机处于关机状态，此时实测功率为0瓦；

S3:判断配置按键是否被按下。不同型号的洗衣机的功耗不相同，安装人员可通过按下配置按键，开始型号适配过程，即开始功率采样过程；

S4:开始功率采样；

S5:安装人员操作洗衣机，让洗衣机依次出现关机(洗衣机电脑板部分供电)、开机(洗衣机电脑板全部供电)、进水(电磁阀工作)、洗涤(电机运转)等各种工作状态；

S6:本发明的控制装置中的功率检测电路依次检测并记录洗衣机各个工作状态的功耗，实测断电时功耗P0，关机时功耗为P1，开机/洗涤间歇/漂洗间歇时功耗为P2，进水/排水/甩干间歇时功耗为P3，电机转动时功耗为P4，然后控制装置上锁，洗衣机交付给用户使用；

2洗衣步骤：

S7:开始功率监测；

S8:操作洗衣机：此时，用户可接通洗衣机电源按钮，点亮洗衣机面板，根据需要自设洗衣程序，使用手机APP扫描控制装置上的二维码来访问服务器，在APP显示的页面上输入洗衣机上显示的总时间，并按该时间付费，服务器在收到已付款信号后，将购买的时长信息通过网络发送至控制装置，控制装置接收到该信息后，液晶屏显示模块提示用户按下洗衣机的启动按钮开始洗衣，此时，用户按下启动按钮开始洗衣程序；

S9:微控制器判断检测到的功率是否大于P2，即用户是否已按启动按钮，无论用户设定的洗衣程序是何种组合，洗涤前进水电磁阀开启/漂洗或甩干前的排水阀开启时功率会达到P3，或电机转动时功率达到P4，如果检测到的功率大于P2进入S10，否则返回S7继续监测；

S10:判断是否已付费，已付费进入S11,否则进入S17；

S11:开始倒计时，也即按用户购买的时长进行倒计时；

S12:判断倒计时是否计到0，是进入S17,否则进入S13；

S13:判断功率是否等于P1，若是，表明洗衣机已进入关机状态，洗衣机过程结束或用户主动结束洗衣机过程，此时进入S17，否则，进入S14；

S14:判断P2时长是否大于3秒，即用户是否按下暂停键，或者P3时长是否大于2分钟，即水压过低造成进水超时，出现这两种情况时，进入S15,否则进入S11；

S15:暂停倒计时；

S16:判断功率为P2或P3的过程是否结束，是则进入S11，否则进入S1；

S17:继电器断开，停止给洗衣机供电3秒；

S18:一次洗衣机过程结束，转入S2,进入关机状态，等待用户开机进入下一次洗衣过程。

本发明的有益效果是，采用该方法和装置进行洗衣时长的控制，让不具备共享功能的洗衣机能够在不改装的情况下实现共享功能。最大限度地保留了原有洗衣机的特色功能。本发明的控制方法除了适用于共享洗衣机外，还适用于其它需预设时长的用电器，如微波炉等。洗衣机服务运营商可以灵活地自主选择洗衣机，即使不是商用或共享洗衣机也可成为共享洗衣机，降低了设备的购置成本，保留了新购洗衣机的保修服务，而且能为用户提供更适合自己需求的自设洗衣程序的洗衣服务。

附图说明

图1为本发明的洗衣机的工作状态时的功率曲线；

图2为本发明的洗衣机控制器示意图；

图3为本发明的洗衣机控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

洗衣机在洗衣机过程中各个阶段的用电功率是不同的。当洗衣机的电源插头插入电源插座时，其内部的控制电路已经供电，但由于面板没有点亮，消耗的功率极小，约几百毫瓦。当按下电源按钮后，洗衣机面板点亮，功率增加到约2瓦。设定好洗衣程序后，按下启动按钮，洗衣机开始进水，此时，进水电磁阀开启，消耗的功率有明显增加，达十瓦左右。当进水到达设定水位后，电机开始带动洗衣桶旋转，此时电机消耗的功率高达到几百瓦。

本发明通过在电源插头端对洗衣机各个运行时段的功率进行监测，通过功率的大小及出现的顺序来分析洗衣机所处的工作状态，并对其供电电源进行接通/切断的控制。不同型号的洗衣机各个工作阶段的功耗是不一样的，对此，本发明提供了一种功率采样方法来记忆各个阶段的功耗，并将其作为样本。此后，通过功耗的对比来判断洗衣机的工作状态。

洗衣机在洗衣程序设定期间需要电源供电，此时，本发明的控制器为洗衣机接通电源。当洗衣程序设置完毕后，洗衣机面板上会显示洗衣时长的总分钟数。此时，本装置的显示屏会提醒用户，用手机扫描控制装置上的二维码，进入计费服务器网站后，输入洗衣机显示的总分钟数并付费，服务器判断付费成功后，会向本发明的装置发送购买时长，并提示用户可以按启动按钮开始洗衣。当启动按钮被按下后，洗衣机大功率部件开始工作，如进排水电磁阀开启或电机转动。此时，本发明的装置会监测到功率大于待机时的功率，若用户已付费，则开始倒计时。倒计时至0时，切断洗衣机电源几秒后再接通电源。若没付费，则立即切断洗衣机的电源，同时蜂鸣器报警，并通过显示屏提醒用户，只有付费后才可按下启动按钮。电源切断几秒后，本装置会再次接通洗衣机电源，用户可重新开机并设定洗衣程序。

由于水压不足会造成进水时间过长，通常洗衣机会在进水时间超过2分钟时暂停倒计时，以保证洗衣时间不减少。此外，用户在洗衣过程中也有可能按下暂停键，此时倒计时也会停止。这时，设定洗衣程序时显示的剩余时间已不能真实反映整个洗衣过程所耗费的时长。本发明的装置由于并没有直接连接洗衣机电脑板，因此不能直接获取洗衣机面板上的剩余时长。为了同步洗衣机的剩余时长，确保用户洗完衣物，本发明通过以下两种方式进行暂停倒计时控制。

方式一，对进水时间进行检测，采用与洗衣机同样的策略来暂停倒计时，即当进水时长达2分钟后，暂停倒计时。

方式二，当暂停键被按下时，洗衣机的功耗同开机后设定洗衣程序时的功耗，当洗衣机启动后，出现该功耗的时间超出正反转间歇时长时，暂停倒计时。

图1是洗衣机洗衣过程消耗功率的曲线示意图，横轴为时间，纵轴为功率。

按工作时段可划分为以下几个时段：

t0～t1为关机时段，功耗为P1；t1～t2为开机时段，功耗为P2；t2～t3为进水时段，功耗为P3；t3～t4为洗涤时段,电机正转、反转时(波峰)的功耗为为P4,间歇时(波谷)的功耗为P2；t4～t5为排水时段，功耗为P3；t5～t6为漂洗前甩干时段，电机转动时(波峰)的功耗为P4，间歇时(波谷)的功耗为P3；t6～t7为漂洗前进水时段,功耗为P3；t7～t8为漂洗时段,电机正转、反转时(波峰)的功耗为为P4,间歇时(波谷)的功耗为P2；t8～t9为甩干前排水时段，功耗为P3；t9～t10为甩干时段，电机转动时(波峰)的功耗为P4，间歇时(波谷)的功耗为P3。

按功耗消耗大小可划分为以下五种：

P0:断电，洗衣机未接入本装置，功耗为0；

P1:关机，电脑板部分电路处于工作状态，面板灯熄灭，功耗极低，约几百毫瓦；

P2:开机/洗涤间歇/漂洗间歇，电脑板全部电路工作，面板灯点亮，功耗约2瓦；

P3:进水/排水/甩干间歇，电磁阀开启，功耗约10瓦；

P4:电机转动，功耗最大，达几百瓦。

图2是本发明控制装置，由以下部分组成：1配置按键模块，用于首次适配新型号洗衣机的功耗采样，以及WIFI用户名密码的配置，2.液晶屏显示模块，用于显示使用帮助、剩余时长。3.WIFI模块，用于网络通信，4.微控制器，5.蜂鸣器，6.功率检测电路,7.继电器，8.电源插座，9.锁箱。微控制器4分别与配置按键1、液晶屏显示模块2、WIFI模块3、蜂鸣器报警模块5、功率检测电路模块6、继电器7电连接，功率检测电路模块6、继电器7同时接入到交流电源的火线上，即交流电源的火线通过功率检测电路模块6、继电器7接入到电源插座8的火线端口中，交流电源的零线、地线接入到电源插座8的零线端口、地线端口中，整个控制装置放在一个带锁的箱子里，洗衣机电源插头插入控制装置的电源插座后，将箱子上锁，以防洗衣机电源插头被拔下插入到其它无控制装置的电源插座上。

图2所示的功率检测电路模块采用HLW8012/8032功率计量芯片，该芯片具有检测电压、电流、有功功率、无功功率、电量计量等功能。本发明主要采用其有功功率的测量功能来监测洗衣机的功耗。所用WIFI模块采用ESP8266的模组ESP-12F。本发明采用该模组实现本装置与服务器的网络通信，实现用户扫码付费后，洗衣机提供服务时长信息的传送。

图3是本发明的控制流程图。下面以小天鹅洗衣机TB80-13558M为例，对控制过程进行详述。该型号洗衣机为8KG波轮洗衣机，额定功率480W。将其电源插头接入本发明的控制装置的电源插座后，结合图3描述其控制过程如下:

1、控制装置配置过程：

S1:控制装置开机，将洗衣机的电源插头插入本发明的控制器箱内电源插座上；

S2:继电器接通，给洗衣机供电，洗衣机处于关机状态，此时功耗为P0，实测功率为0瓦；

S3:判断配置键是否被按下。不同型号的洗衣机的功耗不相同，安装人员可通过按下按下配置按键，开始型号适配过程，也即开始功率采样过程；

S4:开始功率采样；

S5:安装人员操作洗衣机，让洗衣机依次出现关机(洗衣机电脑板部分供电)、开机(洗衣机电脑板全部供电)、进水(电磁阀工作)、洗涤(电机运转)等各种工作状态；

S6:本发明的控制装置中的功率检测电路依次检测并记录洗衣机各个工作状态的功耗，实测P0为0瓦，P1为0.9瓦，P2为2.4瓦，P3为10瓦，P4为480瓦，之后，控制箱上锁，洗衣机可以交付给用户使用；

洗衣过程：

S7:开始功率监测；

S8:用户操作洗衣机：此时，用户可按洗衣机电源按钮，点亮洗衣机面板，根据需要自设洗衣程序，用手机APP扫描装置上的二维码来访问服务器，在APP显示的页面上输入洗衣机上显示的总时间，并按该时间付费，服务器在收到已付款指令后，将购买的时长信息通过网络发送至本发明的控制器。控制器收到该信息后，液晶屏上提示用户可以按洗衣机的启动按钮开始洗衣。此时，用户可以按启动按钮开始洗衣；

S9:判断检测到的功率是否大于P2，也即用户是否已按启动按钮。无论用户设定的洗衣程序是何种组合，洗涤前进水电磁阀开启/漂洗或甩干前的排水阀开启时功率会达到P3，或电机转动时功率达到P4。功率大于P2进入S10，否则返回S7继续监测；

S10:判断是否已付费。已付费进入S11,否则进入S17；

S11:开始倒计时，也即按用户购买的时长进行倒计时；

S12:判断倒计时是否计到0，是进入S17,否则进入S13；

S13:判断功率是否等于P1，若是，表明洗衣机已进入关机状态，洗衣机过程结束，或用户主动结束洗衣机过程，此时进入S17，否则，进入S14；

S14:判断P2时长是否大于3秒，也即用户是否按了暂停键，或者，P3时长是否大于2分钟，也即由于水压过低造成进水超时，出现两种情况时，进入S15,否则进入S11；

S15:暂停倒计时；

S16:判断功率P2或P3的过程是否结束，是则进入S11，否则进入S1；

S17:继电器断开，停止给洗衣机供电3秒；

S18:一次洗衣机过程结束，转入S2,进入关机状态，等待用户开机进入下一次洗衣过程。

本发明的技术特点是，采用该方法和装置进行洗衣时长的控制，让不具备共享功能的洗衣机能够在不改装的情况下实现共享功能。最大限度地保留了原有洗衣机的特色功能。本发明的控制方法除了适用于共享洗衣机外，还适用于其它需预设时长的用电器，如微波炉等。

本发明的有益效果是，洗衣机服务运营商可以灵活地自主选择洗衣机，即使不是商用或共享洗衣机也可成为共享洗衣机，降低了设备的购置成本，保留了新购洗衣机的保修服务，而且能为用户提供更适合自己需求的自设洗衣程序的洗衣服务。

以上具体实施步骤只是该专利的一种实现方式，对不同类型的洗衣机，或其他电器，如微波炉等，实施实例可以有差异。例如，剩余时间的倒计时，也可更改为使用时间的正计时等。但只要是根据功率曲线进行工作状态判别而进行控制的方法和装置，均属于本专利的范畴。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (5)

1.一种基于功率监测的共享电器控制装置，包括：配置按键模块，液晶屏显示模块、WIFI模块、微控制器、蜂鸣器模块、功率检测电路、继电器、电源插座、锁箱、服务器，微控制器分别与配置按键、液晶屏显示模块、WIFI模块、蜂鸣器报警模块、功率检测电路模块、继电器电连接，微控制器与服务器通过WIFI模块通信，功率检测电路模块、继电器同时接入到交流电源的火线上，即交流电源的火线通过功率检测电路模块、继电器接入到电源插座的火线端口中，交流电源的零线、地线接入到电源插座的零线端口、地线端口中。

2.根据权利要求1所述的一种基于功率监测的共享电器控制装置，其特征在于，所述控制装置装入锁箱中，洗衣机电源插头插入控制装置的电源插座后，将箱子上锁，以防洗衣机电源插头被拔下插入到其它无控制装置的电源插座上。

3.根据权利要求1所述的一种基于功率监测的共享电器控制装置，其特征在于，所述功率检测电路模块采用HLW8012/8032功率计量芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于功率监测的共享电器控制装置，其特征在于，所用WIFI模块采用ESP8266的模组ESP-12F。

5.一种如权利要求1-4之一所述的基于功率监测的共享电器控制装置的控制方法，其特征在于，所述电器为洗衣机，所述控制方法包括如下步骤：

1、控制装置配置步骤：

S1:控制装置开机，将洗衣机的电源插头插入本发明的控制器箱内电源插座上；

S2:继电器接通，给洗衣机供电，洗衣机处于关机状态，此时实测功率为0瓦；

S3:判断配置按键是否被按下。不同型号的洗衣机的功耗不相同，安装人员可通过按下配置按键，开始型号适配过程，即开始功率采样过程；

S4:开始功率采样；

S5:安装人员操作洗衣机，让洗衣机依次出现关机(洗衣机电脑板部分供电)、开机(洗衣机电脑板全部供电)、进水(电磁阀工作)、洗涤(电机运转)等各种工作状态；

S6:本发明的控制装置中的功率检测电路依次检测并记录洗衣机各个工作状态的功耗，实测断电时功耗P0，关机时功耗为P1，开机/洗涤间歇/漂洗间歇时功耗为P2，进水/排水/甩干间歇时功耗为P3，电机转动时功耗为P4，然后控制装置上锁，洗衣机交付给用户使用；

2洗衣步骤：

S7:开始功率监测；

S8:操作洗衣机：此时，用户可接通洗衣机电源按钮，点亮洗衣机面板，根据需要自设洗衣程序，使用手机APP扫描控制装置上的二维码来访问服务器，在APP显示的页面上输入洗衣机上显示的总时间，并按该时间付费，服务器在收到已付款信号后，将购买的时长信息通过网络发送至控制装置，控制装置接收到该信息后，液晶屏显示模块提示用户按下洗衣机的启动按钮开始洗衣，此时，用户按下启动按钮开始洗衣程序；

S9:微控制器判断检测到的功率是否大于P2，即用户是否已按启动按钮，无论用户设定的洗衣程序是何种组合，洗涤前进水电磁阀开启/漂洗或甩干前的排水阀开启时功率会达到P3，或电机转动时功率达到P4，如果检测到的功率大于P2进入S10，否则返回S7继续监测；

S10:判断是否已付费，已付费进入S11,否则进入S17；

S11:开始倒计时，也即按用户购买的时长进行倒计时；

S12:判断倒计时是否计到0，是进入S17,否则进入S13；

S13:判断功率是否等于P1，若是，表明洗衣机已进入关机状态，洗衣机过程结束或用户主动结束洗衣机过程，此时进入S17，否则，进入S14；

S14:判断P2时长是否大于3秒，即用户是否按下暂停键，或者P3时长是否大于2分钟，即水压过低造成进水超时，出现这两种情况时，进入S15,否则进入S11；

S15:暂停倒计时；

S16:判断功率为P2或P3的过程是否结束，是则进入S11，否则进入S1；

S17:继电器断开，停止给洗衣机供电3秒；

S18:一次洗衣机过程结束，转入S2,进入关机状态，等待用户开机进入下一次洗衣过程。