CN112670775B - 一种智能插座 - Google Patents

Abstract

本发明属于家用电器领域，尤其涉及一种智能插座。其包括：主体，主体设有定时显示区和插接区，其内部设有电路系统，包括控制模块、变电模块、调节模块、智能芯片以及输出端；控制模块检测输入端的电压和频率，并向变电模块发送控制指令，变电模块根据控制模块的指令对输入端的电压进行变换；调节模块对输出端的输出电压和输出电流进行调控；智能芯片连接变电模块、调节模块和连接通信模块，其接受通信模块的信息对调节模块进行控制。本发明能够对插座的输出电压和输出电流实现自主化、智能化地调控，以适配不同需求；能够实现对插座的定时断电，减少长时间通电的安全隐患；能够通过通信操控的方式进行无接触操控，更加方便。

Description

一种智能插座

技术领域

本发明属于家用电器领域，尤其涉及一种智能插座。

背景技术

接线板是固定插座的延伸工具，也是作为插座的一种子类别，能使单一插座供应多台电器等的电源供应。接线板能解决单一固定插座只供应单一电器的问题，也解决电器距离过远而无法接上的问题。

但是，现有的插线板插座使用尚须注意电流、功率，避免电流过载所造成的危险发生。接线板通常带有断路器以中断因超载或短路引起的问题。此外，现有的插线板插座还存在对于部分电子设备适配性差的问题，以及无法对供电进行智能化调控等问题。

为解决上述问题，现有的如市售的智能插座“网易小方”，其能够满足DC 5V/2.4Amax输出，同时3个USB都可以达到2.8级精准级限流，如果发生短路等情况，USB可立即停止供电输出。确实在一定程度上解决了对于电子设备适配性的问题，但是随着电子设备充电协议的多样化，其单纯的限压限流型智能插座已无法满足多样化的使用需求。并且，仅对电压电流的上限进行控制，也容易导致实际功率超出部分电子设备的充电/使用功率，导致过流对电子设备电路系统产生损伤等问题。同时，其还存在无法定时的问题，许多的电子设备需要在使用后及时断电，长时间处于用电状态或充电状态也容易电子设备损伤。

发明内容

为解决现有的智能插座无法满足电子设备多样化的用电需求，以及无法实现定时功能等问题，本发明提供了一种智能插座。

本发明的目的在于：

一、能够实现对逐个插口输出电压/输出电流的调控，以适配不同用电设备的使用需求；

二、能够实现定时断电功能；

三、方便使用和操控，具有良好的使用便携性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种智能插座，包括：

主体，主体设有定时显示区和插接区，插接区设有若干插座，定时显示区设有与插座数量相等的定时显示器，定时显示器与插座一一对应；

所述主体内设有电路系统，电路系统包括包括控制模块、变电模块、调节模块、智能芯片以及输出端，其中输入端连接控制模块和变电模块，输出端为插座；

所述控制模块检测输入端的电压和频率，并向变电模块发送控制指令，变电模块根据控制模块的指令对输入端的电压进行变换；

所述调节模块设置在变电模块和输出端之间，对输出端的输出电压和输出电流进行调控；

所述智能芯片连接变电模块和调节模块，并连接设有一个通信模块，智能芯片接受通信模块的控制信息对调节模块进行控制。

作为优选，

所述控制模块包括频率检测子模块、电压监测子模块、控制芯片和告警子模块，频率检测子模块根据输入端的频率生成方波信号并发送至控制芯片，电压监测子模块根据输入端的电压生成电压信号并发送至控制芯片，控制芯片根据方波信号和电压信号向变电模块发送控制指令，告警子模块用于响应控制芯片发送的第三控制信号，发出警告信息，如输入端的电压发生异常时，控制芯片发出第三控制信号。

作为优选，

所述控制模块还包括整流子模块和稳压子模块，整流子模块将输入端的交流电转换为直流电，电压监测子模块对直流电进行检测生产电压信号，稳压子模块分别与整流子模块和控制芯片连接，将整流子模块输出的直流电转换为控制芯片工作所需的电压对控制芯片和变电模块供电。

作为优选，

所述变电模块包括变压器、开关子模块和切换子模块，变压器与输入端连接，并且变压器通过开关子模块与变压器输出用的端口连接，切换子模块与变压器连接，切换子模块以及开关子模块还分别连接控制模块。

作为优选，

所述调节模块包括总控制子模块和支路控制子模块，其中支路控制子模块连接输出端、由若干支路子模块构成，若干支路子模块和总控制子模块均连接至智能芯片。

作为优选，

所述总控制子模块由数控变阻器和检测微模块构成，检测微模块对电压和电流进行检测并将检测结果反馈至智能芯片，智能芯片依照通信模块传输的控制信息对数控变阻器进行控制；

所述支路控制子模块包括数控变阻器、变压微模块和显示模块，显示模块连接定时显示区的定时显示器，基于总控制子模块中检测微模块提供的电压信息，支路利用变压微模块对支路所对应的输出端的电压进行升压或降压的调整，并利用数控电阻器对该支路的电流进行调整。

作为优选，

所述主体正面还设有电压电流显示区，电压电流显示区设有若干电压电流显示器，电压电流显示器与插座一一对应并连接支路控制子模块的显示模块。

作为优选，

所述变压微模块为电荷泵。

作为优选，

所述电路系统中还包括存储模块，存储模块连接智能芯片和通信模块。

作为优选，

每个所述插座均设有三角插口或两脚插口或USB插口中的至少一种。

本发明的有益效果是：

1）能够对插座的输出电压和输出电流实现自主化、智能化地调控，以适配不同电子设备和使用者的需求；

2）能够实现对插座的定时断电，减少长时间通电的安全隐患；

3）能够通过通信操控的方式进行无接触操控，更加方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明电路系统的示意图；

图3为变电模块的示意图；

图4为调节模块的示意图；

图中：100主体，101电源线，102总开关，103总指示灯，200定时显示区，201、202、203、204、205定时显示器，300插接区，301、302、303、304、305、6061、6062、6063、6064、6065插座，401三脚插口，402两脚插口，403 USB插口，500电压电流显示区，501、502、503、504、505电压电流显示器，600电路系统，601输入端，602控制模块，6021频率检测子模块，6022电压监测子模块，6023控制芯片，6024整流子模块，6025稳压子模块，6026告警子模块，603变电模块，6031切换子模块，6032变压器，6033开关子模块，6034保护子模块，604调节模块，6041总控制子模块，60411、60421数控变阻器，60412检测微模块，6042支路控制子模块，6042a、6042b、6042c、6042d、6042e支路子模块，60422变压微模块，60423显示模块，605智能芯片，606输出端，607通信模块，608总开关，6081总指示灯，609存储模块。

具体实施方式

以下结合具体实施例和说明书附图对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如无特殊说明，本发明实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料；如无特殊说明，本发明实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。

实施例

一种如图1所示的智能插座，其具体包括：

主体100，主体100设有输入电力用的电源线101，电源线101连接市电电源为整体智能插座供电；

所述主体100正面设有定时显示区200和插接区300，本实施例如图1所示定时显示区200由上至下设有第一定时显示器201、第二定时显示器202、第三定时显示器203、第四定时显示器204和第五定时显示器205，定时显示器（201～205）显示至少分和秒的单位，本实施例显示时、分、秒单位，插接区300由左至右设有第一插座301、第二插座302、第三插座303、第四插座304和第五插座305，定时显示区200和插接区300的定时显示器（201～205）和插座（201～205）一一对应，如第一定时显示器201对应显示第一插座301的通电时长；

所述主体100内设有如图2所示以电源线101作为输入端601的电路系统600，电路系统600包括控制模块602、变电模块603、调节模块604、智能芯片605以及输出端606，其中输入端601连接控制模块602和变电模块603；

所述控制模块602用于检测输入端601的电压和频率，并且根据检测结果向变电模块603发送控制指令，变电模块603用于根据控制模块602的指令，对输入端601的电压进行变换，并最终经由输出端606输出，由于使用场景不同产生的不同输入电压，变电模块603的设置可将高电压转变为低电压或低电压转变为高电压，使其能够初步形成较为适合的电压，以实现对智能插座整体最大输出功率的控制；

具体控制模块602如图2所示，包括频率检测子模块6021、电压监测子模块6022、控制芯片6023和告警子模块6026，频率检测子模块6021用于根据输入端601的频率生成方波信号并发送至控制芯片6023，电压监测子模块6022根据输入端601的电压生成电压信号并发送至控制芯片6023，控制芯片6023根据方波信号和电压信号向变电模块603发送控制指令，告警子模块6026用于响应控制芯片6023发送的第三控制信号，发出警告信息，如输入端601的电压发生异常时，控制芯片6023发出第三控制信号。

所述控制模块602还包括整流子模块6024和稳压子模块6025，整流子模块6024可将输入端601的交流电转换为直流电，此时电压监测子模块6022对直流电进行检测生产电压信号，所生成的电压信号为直流信号，方便控制芯片6023的识别和检测，稳压子模块6025分别与整流子模块6024和控制芯片6023连接，其能够将整流子模块6024输出的直流电转换为控制芯片6023工作所需的电压，以实现对控制芯片6023的供电，且变电模块603在设置稳压子模块6025后，由稳压子模块6025对其进行供电。

所述变电模块603如图3所示包括变压器6032、开关子模块6033和切换子模块6031，变压器6032与输入端601连接，并且变压器6032通过开关子模块6033与变压器6032输出用的端口连接，切换子模块6031与变压器6032连接，切换子模块6031以及开关子模块6033还分别连接控制模块602，切换子模块6031用于相应控制模块602发送的第一控制信号，控制变压器6032切换到第一变压模式，否则变压器6032保持第二变压模式，具体的，本发明实施例中，变压器6032至少包括两种变压模式，其中一种是将输入端601的电压升高后输出，另一种是将输入端601的电压降低后输出，其中第二变压模式(第二变压模式为至少两种变压模式中的一种)为默认模式，当接收到控制模块602的第一控制信号后，则切换为另一种变压模式，即第一变压模式，开关子模块6033，用于响应于控制模块602发送的第二控制信号，控制变压器6032与变压器6032输出侧端口之间导通，并且，开关子模块6033还用于响应于控制模块602发送的第三控制信号，控制变压器6032与变压器6032输出侧端口之间断开；

此外，控制芯片6023还至少包括三个输出接口：“Work”、“Control”、“Protect”，其中，当控制模块602检测到输入端601的电压和频率符合条件后，通过“Control”端向变电模块603 (具体为切换子模块6031)发送第一控制信号；当变电模块603中切换子模块6031运行完成后，通过“Work”向变电模块603开关子模块6033发送第二控制信号；当检测到输入端601电压异常时，通过“Protect”端向开关子模块6033发送第三控制信号；

所述变电模块603还设有保护子模块6034，保护子模块6034用以监控整体控制电路600的工作，一旦整体控制电路600中控制模块602或变电模块603或调节模块604等发生工作异常，即断电对变压器6032进行保护；

所述变电模块603还连接调节模块604和智能芯片605，调节模块604主要包括总控制子模块6041和支路控制子模块6042，其中支路控制子模块6042连接输出端606、由若干支路子模块（6042a～6042e）构成，输出端606即为插座，如本实施例设有五个支路子模块（6042a～6042e），第一支路子模块6042a连接第一插座6061，第二支路子模块6042b连接第二插座6062，第三支路子模块6042c连接第三插座6063，第四支路子模块6042d连接第四插座6064，第五支路子模块6042e连接第五插座6065，支路控制子模块6042中的若干支路子模块（6042a～6042e）分别对插座（6061～6065）的电压和电流进行调控，以适应不同用电设备的使用需求，并且若干支路子模块（6042a～6042e）和总控制子模块6041均连接至智能芯片605，由智能芯片605对其进行计算和调控，以确保整体智能插座在工作时采用并保持最低电流、最低功耗的工作模式，降低整体能耗并能够对部分需要低电流工作的用电设备进行保护，其中智能芯片605还连接有通信模块607，通信模块607可采用蓝牙通信模块607或近场通信模块607等常规且现有的通信模块607，且与特定或现有的远端控制设备进行配合，通信模块607接受使用者发送的控制信息，通信模块607接受信息后送至智能芯片605，由智能芯片605对总控制子模块6041和支路控制子模块6042进行调控，进而实现对各个插座（6061～6065）输出电压和输出电流的控制，对电压和电流进行有效合理的分配；

所述总控制子模块6041和以单个支路子模块（6042a～6042e）为例的支路控制子模块6042具体如图4所示，总控制子模块6041由数控变阻器60411和检测微模块60412构成，检测微模块60412对电压和电流进行检测并将检测结果反馈至智能芯片605，智能芯片605依照通信模块607传输的控制信息对数控变阻器进行控制，以实现在总体上对输出电压和输出电流进行大致的调整，支路控制子模块6042包括数控变阻器60421、变压微模块60422和显示模块60423，其中本实施例所用变压微模块60422为电荷泵，电荷泵具有体积小、可调节性强的特点，显示模块60423连接定时显示区200的定时显示器（201～205），基于总控制子模块6041中检测微模块60412提供的电压信息，支路根据需求利用电荷泵对该支路所对应的输出端606606插座（6061～6065）的电压进行升压或降压的调整，至实际输出电压达到通信模块607传送至智能芯片605的该插座（6061～6065）所需的输出电压，并根据该电压利用数控电阻器对该支路的电流进行调整，使得该支路的输出电压和输出电流均达到使用者的需求；

所述电路系统600中还包括存储模块609，存储模块609连接智能芯片605和通信模块607，用以对部分设置需求进行存储，以方便使用者对插座（6061～6065）的输出电压和输出电流进行调控，并且，根据设置历史，智能芯片605可将由若干插座（6061～6065）特定输出电压和特定输出电流的设定信息进行记录，以减少后续采用相同模式工作时智能芯片605的计算需求，能够更快地进行调整，并提高调控插座（6061～6065）输出电压和输出电流的效率。

通过上述结构和上述电路系统600的配合，能够使得智能插座根据使用者的使用需求，对若干的插座（301～305）的输出电压和输出电流进行调控，并能够对插座（301～305）的工作时长进行设定，在不设定工作时长的情况下定时显示器（201～205）亮屏显示“--：--：--”，设定后如设定定时工作2 h，则显示“02：00：00”，定时显示器（201～205）跳至“00：00：00”，则该插座（301～305）所对应的支路子模块（6042a～6042e）上数控电阻器调节电阻至最大，对该支路进行“断电”。该种工作模式可以同时实现定时、定压和定流，如冬日使用电暖炉，通常电暖炉不具有定时功能，而整夜开启使用存在安全隐患，使用本发明智能插座能够间接实现定时操作；又如电子设备充电，现有电子设备充电电压和电流多样，最低充电电压低至5 V、较高的充电电压高至65 V，而充电电流也有大有小，充电电压或充电电流过大或过小均容易对充电设备或充电线或电子设备产生损伤，而实用本发明智能插座则能够良好地适配不同的电子设备使用，具有普适性和实用性。

所述主体100上设有总开关102和总指示灯103（6081），总开关102（608）设置在输入端601与控制模块602、变电模块603之间，电源线101连通市电电源后，总开关608控制电路系统600的通断电，总开关608与总指示灯6081连接，总开关608闭合电路系统600通电后总指示灯103（6081）同时亮起，起到指示通电的作用，总开关102采用物理按键的形式对整体智能插座的通断电进行控制，具有更高的安全性。

所述主体100正面还设有电压电流显示区500，电压电流显示区500设有若干电压电流显示器（501～505），如本实施例设有第一电压电流显示器501、第二电压电流显示器502、第三电压电流显示器503、第四电压电流显示器504和第五电压电流显示器505，分别对应第一至第五插座（301～305）并分别对应连接支路子模块（6042a～6042e）的显示模块60423，显示该插座（301～305）的输出电压和输出电流，提高使用方便性，并且，存储模块609内还可储存常规如5V/2.8A的输出模式，以方便使用者调用。

所述每个插座（301～305）均至少设有三脚插口401或两脚插口402或USB插口403中的至少一种，如图1所示本实施例的第一至第三插座（301～303）均设有三脚插口401和两脚插口402组合，第四插座304和第五插座305设有USB插口403。

多种插口的配合设置能够进一步提高智能插座的使用便携性。

Claims (9)

1.一种智能插座，其特征在于，包括：

主体，主体设有定时显示区和插接区，插接区设有若干插座，定时显示区设有与插座数量相等的定时显示器，定时显示器与插座一一对应；

所述主体内设有电路系统，电路系统包括控制模块、变电模块、调节模块、智能芯片以及输出端，其中输入端连接控制模块和变电模块，输出端为插座；

所述控制模块检测输入端的电压和频率，并向变电模块发送控制指令，变电模块根据控制模块的指令对输入端的电压进行变换；

所述调节模块设置在变电模块和输出端之间，对输出端的输出电压和输出电流进行调控；

所述智能芯片连接变电模块和调节模块，并连接一个通信模块，智能芯片接受通信模块的控制信息对调节模块进行控制；

所述调节模块包括总控制子模块和支路控制子模块，所述总控制子模块连接至智能芯片；

所述总控制子模块由数控变阻器和检测微模块构成，检测微模块对电压和电流进行检测并将检测结果反馈至智能芯片，智能芯片依照通信模块传输的控制信息对数控变阻器进行控制；

所述支路控制子模块包括数控变阻器、变压微模块和显示模块，显示模块连接定时显示区的定时显示器，基于总控制子模块中检测微模块提供的电压信息，支路利用变压微模块对支路所对应的输出端的电压进行升压或降压的调整，并利用数控电阻器对该支路的电流进行调整；

所述定时显示器计时归零时，对应的支路子模块上数控电阻器调节电阻至最大以实现断电。

2.根据权利要求1所述的一种智能插座，其特征在于，

所述控制模块包括频率检测子模块、电压监测子模块、控制芯片和告警子模块，频率检测子模块根据输入端的频率生成方波信号并发送至控制芯片，电压监测子模块根据输入端的电压生成电压信号并发送至控制芯片，控制芯片根据方波信号和电压信号向变电模块发送控制指令，告警子模块用于响应控制芯片发送的第三控制信号，发出警告信息，输入端的电压发生异常时，控制芯片发出第三控制信号。

3.根据权利要求2所述的一种智能插座，其特征在于，

所述控制模块还包括整流子模块和稳压子模块，整流子模块将输入端的交流电转换为直流电，电压监测子模块对直流电进行检测生产电压信号，稳压子模块分别与整流子模块和控制芯片连接，将整流子模块输出的直流电转换为控制芯片工作所需的电压对控制芯片和变电模块供电。

4.根据权利要求1所述的一种智能插座，其特征在于，

所述变电模块包括变压器、开关子模块和切换子模块，变压器与输入端连接，并且变压器通过开关子模块与变压器输出用的端口连接，切换子模块与变压器连接，切换子模块以及开关子模块还分别连接控制模块。

5.根据权利要求1所述的一种智能插座，其特征在于，

所述支路控制子模块连接输出端、由若干支路子模块构成，若干支路子模块连接至智能芯片。

6.根据权利要求1所述的一种智能插座，其特征在于，

所述主体正面还设有电压电流显示区，电压电流显示区设有若干电压电流显示器，电压电流显示器与插座一一对应并连接支路控制子模块的显示模块。

7.根据权利要求1所述的一种智能插座，其特征在于，

所述变压微模块为电荷泵。

8.根据权利要求1所述的一种智能插座，其特征在于，

所述电路系统中还包括存储模块，存储模块连接智能芯片和通信模块。

9.根据权利要求1所述的一种智能插座，其特征在于，

每个所述插座均设有三角插口或两脚插口或USB插口中的至少一种。

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