CN112864731A - 智能插座和用于智能插座的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于智能插座和用于智能插座的控制方法。该智能插座，包括：电源输入，用于连接至交流电源；电源输出；继电器单元，用于控制电源输入与电源输出之间的电连接；电计量过零检测单元，连接至电源输入并且配置成检测交流电源的过零点并且输出过零脉冲；以及WIFI单元，连接至电计量过零检测单元和继电器单元，WIFI单元被配置成从电计量过零检测单元接收过零脉冲，并且基于过零脉冲控制继电器单元。

Description

智能插座和用于智能插座的控制方法

技术领域

本发明涉及电连接器领域，特别涉及智能插座和用于智能插座的控制方法。

背景技术

在现有技术中，插座中的过零检测电路一般是向微控制器反馈过零点触发信号，微控制器接收到触发信号后开始延时计时，并且在延时计时达固定设定值之后向继电器驱动电路发出动作指令信号来切断市电与电源输出插座之间的连接电路。这样的过零检测电路往往比较复杂，使用了很多的元器件进行电路搭建。

另外，市电电网出现波动时，这样的控制方式就无法使继电器准确地在过零点通断，从而电器可能会经受高压电弧，缩短使用寿命。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于克服现有技术中的上述的和/或其他的问题，特别是能够通过建立WIFI单元与过零检测单元之间的通信来利用WIFI单元实现对继电器单元的基于过零检测的控制，有效保护继电器，延长插座使用寿命。

因此，本发明的示例性实施例提供了一种智能插座，其包括：电源输入，用于连接至交流电源；电源输出；继电器单元，用于控制所述电源输入与所述电源输出之间的电连接；电计量过零检测单元，连接至所述电源输入并且配置成检测所述交流电源的过零点并且输出过零脉冲；以及WIFI单元，连接至所述电计量过零检测单元和所述继电器单元，所述WIFI单元被配置成从所述电计量过零检测单元接收所述过零脉冲，并且基于所述过零脉冲控制所述继电器单元。

根据另一示例性实施例，提供了一种用于智能插座的控制方法，所述智能插座包括用于连接至交流电源的电源输入、电源输出以及用于控制所述电源输入与所述电源输出之间的电连接的继电器单元，所述控制方法包括：由WIFI单元向电计量过零检测单元发送过零点查询指令；由所述电计量过零检测单元检测所述交流电源的过零点并且输出过零脉冲；由所述WIFI单元从所述电计量过零检测单元接收所述过零脉冲；以及由所述WIFI单元基于所述过零脉冲控制所述继电器单元。

在上述的示例性实施例的智能插座及其控制方法中，利用WIFI单元从电计量过零检测单元接收过零输入中断信号，进而基于该信号控制继电器单元的通断，可以简化过零检测电路，同时保护继电器避免经受高压电弧从而延长插座使用寿命。如此，只需要很少的零件就可以完成过零检测，消除了对复杂的过零检测电路的需要。

较佳地，在上述示例性实施例的智能插座和控制方法中，所述WIFI单元响应于从所述电计量过零检测单元接收到所述过零脉冲而使所述继电器单元断开所述电源输入与所述电源输出之间的电连接并且在一延迟时间之后使所述继电器单元导通所述电源输入与所述电源输出之间的电连接。优选地，在上述示例性实施例的智能插座中，所述电计量过零检测单元被进一步配置成检测所述交流电源的频率，并且所述WIFI单元被进一步配置成从所述电计量过零检测单元接收所述频率并且基于所述频率确定所述延迟时间。优选地，在上述示例性实施例的控制方法中，所述方法还包括：由WIFI单元从电计量过零检测单元接收并存储所述交流电源的频率，并且基于所述频率和所述过零脉冲确定所述延迟时间，其中所述电计量过零检测单元检测所述交流电源的过零点并且输出过零脉冲。

较佳地，在上述示例性实施例的智能插座中，所述电计量过零检测单元被进一步配置成检测所述智能插座的功率、电压和/或电流并且当所述智能插座发生过载、过压或过流时向所述WIFI单元发送过载信号、过压信号或过流信号。优选地，所述WIFI单元被进一步配置成响应于所述过载信号、过压信号或过流信号来控制所述继电器单元。

较佳地，在上述示例性实施例的智能插座中，所述电计量过零检测单元响应于所述WIFI单元向其发送过零点查询指令来检测并输出所述过零脉冲。

较佳地，在上述示例性实施例的智能插座和控制方法中，所述电计量过零检测单元响应于所述WIFI单元向其发送频率查询指令来检测并输出所述频率。

较佳地，在上述示例性实施例的智能插座中，所述智能插座还包括语音控制单元，所述语音控制单元被配置成向所述WIFI单元发送继电器控制指令，并且所述WIFI单元响应于接收到所述继电器控制指令来触发对所述继电器单元的控制。

较佳地，在上述示例性实施例的控制方法中，所述方法还包括：由所述电计量过零检测单元检测所述智能插座的功率、电压和/或电流并且当所述智能插座发生过载、过压或过流时向所述WIFI单元发送过载信号、过压信号或过流信号。优选地，所述WIFI单元响应于所述过载信号、过压信号或过流信号来控制所述继电器单元。

较佳地，在上述示例性实施例的控制方法中，所述智能插座还包括语音控制单元，所述方法还包括由所述语音控制单元向所述WIFI单元发送继电器控制指令，其中所述WIFI单元响应于接收到所述继电器控制指令来触发对所述继电器单元的控制。

通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。

附图说明

通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的智能插座100的框图；

图2示出了根据本发明的第二示例性实施例的智能插座200的框图；

图3是根据本发明的第三示例性实施例的应用于图1所示的智能插座100的控制方法300的流程图；以及

图4是根据本发明的示例性实施例的应用于图1或图2所示的智能插座100或200的控制交互流程的示例。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的智能插座100的示意性框图。智能插座100可以包括电源输入110、继电器单元120、电源输出130、电计量过零检测单元140和WIFI单元150。

电源输入110用于连接至交流电源，而电源输出130用于向电气设备提供来自交流电源的电流电。交流电源可以是市电电网，例如110V或220V交流电网。电源输入110和电源输出130可以至少具有火线连接端和零线连接端。作为示例，电源输入110可以是L/N/E插销单元，而电源输出130可以是L/N/E插套单元。

继电器单元130可以用于控制电源输入110与电源输出130之间的电连接。继电器单元130通常可以包括继电器以及继电器驱动电路。

电计量过零检测单元140连接至电源输入110并且可以被配置成检测交流电源的过零点并且输出过零脉冲。

WIFI单元150连接至电计量过零检测单元140和继电器单元120，并且可以被配置成从电计量过零检测单元140接收过零脉冲，并且基于过零脉冲控制继电器单元的操作。

智能插座100还可以包括连接至电源输入的AC-DC转换器(未示出)以用于向WIFI单元150提供DC驱动电压。

在本发明的一些实施例中，WIFI单元150可以响应于从电计量过零检测单元140接收到过零脉冲而使继电器单元120断开电源输入110与电源输出130之间的电连接并且在一延迟时间之后使继电器单元120导通电源输入110与电源输出130之间的电连接。延迟时间可以是预设的时间，也可以根据交流电源的参数动态地设定(将在下文中描述)。

以上描述了根据本发明示例性实施例的智能插座100。该智能插座100利用WIFI单元150从电计量过零检测单元140接收过零输入中断信号，进而基于该信号控制继电器单元的通断，可以简化过零检测电路，同时保护继电器避免经受高压电弧从而延长插座使用寿命。换而言之，在这样的智能插座中，只需要很少的零件就可以完成过零检测，消除了对复杂的过零检测电路的需要。

在本发明的可选实施例中，电计量过零检测单元140可以被进一步配置成检测交流电源的频率，而WIFI单元150可以被进一步配置成从电计量过零检测单元140接收该频率并且基于该频率确定上文提到的延迟时间。进一步结合交流电源的频率来进行控制的好处在于：当交流电源存在波动时，WIFI单元150可以根据不同的交流电源的频率计算不同的延迟时间(即，继电器导通时间)，进行动态地控制，确保在交流电源的频率变化的情况下使继电器准确地在过零点通断。可选地，WIFI单元150可以以一定的时间间隔(例如，5分钟)周期性地从电计量过零检测单元140接收交流电源的频率，并且在收到过零脉冲之后，重新计算延迟时间来对继电器单元120进行动态控制。

在本发明的可选实施例中，电计量过零检测单元140可以被进一步配置成检测智能插座110的功率、电压和/或电流并且当智能插座110发生过载、过压或过流时向WIFI单元150发送过载信号、过压信号或过流信号。在WIFI单元150接收到这样的过载信号、过压信号或过流信号之后，可以利用指示灯或以其他方式提示用户存在这样的情况下。或者，WIFI单元150也可以被进一步配置成响应于过载信号、过压信号或过流信号来控制继电器单元(诸如，断开电连接)，以保护产品并且保障用电安全。

在本发明的实施例中，电计量过零检测单元140可以以一定的时间间隔主动向WIFI单元150输出过零脉冲，或者也可以采用被动的提供方式。例如，WIFI单元150可以在需要时(例如，期望对继电器进行过零检测控制时)向电计量过零检测单元140发送过零点查询指令，而电计量过零检测单元140可以响应于WIFI单元150向其发送过零点查询指令来检测并输出过零脉冲。

同样，在本发明的可选实施例中，电计量过零检测单元140可以以一定的时间间隔主动向WIFI单元150输出频率，或者也可以采用被动的提供方式。例如，WIFI单元150可以以一定的时间间隔(例如，5分钟)向电计量过零检测单元140发送频率查询指令，而电计量过零检测单元140可以响应于WIFI单元150向其发送频率查询指令来检测并输出交流电源的频率。可选地，WIFI单元150可以包括存储器以用于存储交流电源的频率。

图2示出了根据本发明的第二示例性实施例的智能插座200的框图。根据第二示例性实施例的智能插座200是根据第一示例性实施例的智能插座100的变形例，其大部分细节与智能插座100是相同的，在此不再赘述。以下主要描述第二示例性实施例与第一示例性实施例的不同之处。

智能插座200可以包括电源输入210、继电器单元220、电源输出230、电计量过零检测单元240、WIFI单元250、语音控制单元260和AC-DC转换器270。

AC-DC转换器270可以用于将来自交流电源的交流加转换为直流电以用于对WIFI单元250和语音控制单元260供电。图2中示出交流电为220V以及AC-DC转换器270将其转为5V直流电的示例，但本发明不限于此。

语音控制单元260可以被配置成向WIFI单元250发送继电器控制指令，并且WIFI单元250响应于接收到继电器控制指令来触发对继电器单元220的上述控制。语音控制单元260可以通过UART的通信方式向WIFI单元250发送编码指令。例如，在智能插座200待机(诸如，无电器设备接入)或使用需求较低的时间段期间，WIFI单元250可以不获取过零脉冲和/或频率来进行过零检测控制；而当智能插座200进入使用需求较高的时间段时，语音控制单元260可以被用户唤醒指令唤醒并且接收到来自用户的对继电器单元进行过零检测控制的语音指令，随后向WIFI单元250发送继电器控制指令以使WIFI单元250进行如上文所述的控制操作。

根据本发明的另一示例性实施例，本发明还提供了相应的方法。

图3是根据本发明的第三示例性实施例的应用于图1所示的智能插座100的控制方法300的流程图。方法300可以包含以下步骤S310至S330。

在步骤S310，由WIFI单元150向电计量过零检测单元140发送过零点查询指令。

在步骤S320，由电计量过零检测单元140检测交流电源的过零点并且输出过零脉冲。

在步骤S330，由WIFI单元150从电计量过零检测单元140接收过零脉冲。

在步骤S340，由WIFI单元150基于过零脉冲控制继电器单元120。

在本发明的实施例中，WIFI单元150响应于从电计量过零检测单元140接收到过零脉冲而使继电器单元120断开电源输入110与所述电源输出120之间的电连接并且在一延迟时间之后使继电器单元120导通电源输入110与电源输出120之间的电连接。

控制方法300可以以一定的时间间隔(例如，5分钟)周期性地进行，或者也可以由用户在使用智能插座100时通过指令触发。

以上描述了根据本发明示例性实施例的用于智能插座100的控制方法300。该控制方法300利用WIFI单元150从电计量过零检测单元140接收过零输入中断信号，进而基于该信号控制继电器单元120的通断，可以简化过零检测电路，同时保护继电器避免经受高压电弧从而延长插座使用寿命。换而言之，采用这样的控制方法，只需要很少的零件就可以完成过零检测，消除了对复杂的过零检测电路的需要。

在本发明的可选实施例中，控制方法300还可以包括：由WIFI单元150向电计量过零检测单元140发送频率查询指令；由电计量过零检测单元140检测交流电源的频率；由WIFI单元150从电计量过零检测单元140接收该频率并且基于该频率确定上文提到的延迟时间。进一步结合交流电源的频率来进行控制的好处在于：当交流电源存在波动时，控制方法300可以根据不同的交流电源的频率计算不同的延迟时间(即，继电器导通时间)，进行动态地控制，确保在交流电源的频率变化的情况下使继电器准确地在过零点通断。

在本发明的可选实施例中，控制方法300还可以包括：由电计量过零检测单元140检测智能插座110的功率、电压和/或电流并且当智能插座110发生过载、过压或过流时向WIFI单元150发送过载信号、过压信号或过流信号。在WIFI单元150接收到这样的过载信号、过压信号或过流信号之后，可以利用指示灯或以其他方式提示用户存在这样的情况下。或者，控制方法300还可以包括：由WIFI单元150响应于过载信号、过压信号或过流信号来控制继电器单元(诸如，断开电连接)，以保护产品并且保障用电安全。

可选地，控制方法300还可以包括：由WIFI单元150将所接收的交流电源的频率存储在存储器中。

图4是根据本发明的示例性实施例的应用于图1或图2所示的智能插座100或200的控制交互流程的示例。在此示例中，交流电源为市电。

WIFI单元150或250可以向电计量过零检测单元140或240(例如，每5分钟)发送市电频率查询指令，电计量过零检测单元140或240检测并返回市电频率，WIFI单元150或250接收返回的市电频率(例如，频率范围47～63Hz)后进行存储。随后，WIFI单元150或250向电计量过零检测单元140或240发送过零点查询指令，电计量过零检测单元140或240可以产生过零中断并向WIFI单元150或250输出正、负向过零脉冲。WIFI单元150或250接收到过零脉冲后会根据过零脉冲实现过零点输入中断(即，控制继电器单元120或220断开电连接)，每次进此中断就表示在过零点。

之后，WIFI单元150或250可以直接根据存储的市电频率计算继电器打开时间来实现继电器单元120或220在过零点通断的功能。或者，在智能插座200包括可选的语音控制单元260的示例性实施例中，WIFI单元150或250可以在接收到语音控制单元260发送的继电器控制指令后，等待过零点输入中断来了以后，再根据存储的市电频率计算继电器打开时间来实现继电器单元120或220在过零点通断的功能。

在此示例中，当市电电网存在波动时，WIFI单元150或250可以根据不同的市电频率计算不同的继电器打开时间，动态控制，确保在电网频率变化的情况下也能使继电器准确地在过零点通断。

可选地，上述控制交互流程还可以包括：由电计量过零检测单元140或240检测智能插座110或210的功率、电压和/或电流并且当智能插座110或210发生过载、过压或过流时向WIFI单元150或250发送过载信号、过压信号或过流信号。如此，WIFI单元150或250就能根据芯片返回的过压、过载、过流信号及时进行处理，保护产品，保障用电安全。

上述描述的应用于智能插座的控制方法可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

至此，描述了根据本发明的智能插座以及用于智能插座的控制方法。本发明采用电计量过零检测单元对交流电源进行零点检测并且采用WIFI单元进行计算以及对继电器单元进行控制，从而防止继电器高压电弧影响插座寿命。相比于现有的复杂零点检测电路，本发明无需采用很多的元器件即可完成过零检测，而且其外围电路比较简单，可以采用HLW8112芯片，跟WIFI单元之间使用串口进行通信，实时性高，可以快速、方便地读取到电流、电压、电功率、用电量等多方面信息，实时监控插座工作环境，保障用电安全。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种智能插座，包括：

电源输入，用于连接至交流电源；

电源输出；

继电器单元，用于控制所述电源输入与所述电源输出之间的电连接；

电计量过零检测单元，连接至所述电源输入并且配置成检测所述交流电源的过零点并且输出过零脉冲；以及

WIFI单元，连接至所述电计量过零检测单元和所述继电器单元，所述WIFI单元被配置成从所述电计量过零检测单元接收所述过零脉冲，并且基于所述过零脉冲控制所述继电器单元。

2.如权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述WIFI单元响应于从所述电计量过零检测单元接收到所述过零脉冲而使所述继电器单元断开所述电源输入与所述电源输出之间的电连接并且在一延迟时间之后使所述继电器单元导通所述电源输入与所述电源输出之间的电连接。

3.如权利要求2所述的智能插座，其特征在于，所述电计量过零检测单元被进一步配置成检测所述交流电源的频率，并且所述WIFI单元被进一步配置成从所述电计量过零检测单元接收所述频率并且基于所述频率确定所述延迟时间。

4.如权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述电计量过零检测单元被进一步配置成检测所述智能插座的功率、电压和/或电流并且当所述智能插座发生过载、过压或过流时向所述WIFI单元发送过载信号、过压信号或过流信号。

5.如权利要求4所述的智能插座，其特征在于，所述WIFI单元被进一步配置成响应于所述过载信号、过压信号或过流信号来控制所述继电器单元。

6.如权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述电计量过零检测单元响应于所述WIFI单元向其发送过零点查询指令来检测并输出所述过零脉冲。

7.如权利要求3所述的智能插座，其特征在于，所述电计量过零检测单元响应于所述WIFI单元向其发送频率查询指令来检测并输出所述频率。

8.如权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述智能插座还包括语音控制单元，所述语音控制单元被配置成向所述WIFI单元发送继电器控制指令，并且所述WIFI单元响应于接收到所述继电器控制指令来触发对所述继电器单元的控制。

9.一种用于智能插座的控制方法，所述智能插座包括用于连接至交流电源的电源输入、电源输出以及用于控制所述电源输入与所述电源输出之间的电连接的继电器单元，所述控制方法包括：

由WIFI单元向电计量过零检测单元发送过零点查询指令；

由所述电计量过零检测单元检测所述交流电源的过零点并且输出过零脉冲；

由所述WIFI单元从所述电计量过零检测单元接收所述过零脉冲；以及

由所述WIFI单元基于所述过零脉冲控制所述继电器单元。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述WIFI单元响应于从所述电计量过零检测单元接收到所述过零脉冲而使所述继电器单元断开所述电源输入与所述电源输出之间的电连接并且在一延迟时间之后使所述继电器单元导通所述电源输入与所述电源输出之间的电连接。

11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：由WIFI单元从电计量过零检测单元接收并存储所述交流电源的频率，并且基于所述频率和所述过零脉冲确定所述延迟时间，其中所述电计量过零检测单元检测所述交流电源的过零点并且输出过零脉冲。

12.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：由所述电计量过零检测单元检测所述智能插座的功率、电压和/或电流并且当所述智能插座发生过载、过压或过流时向所述WIFI单元发送过载信号、过压信号或过流信号。

13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述WIFI单元响应于所述过载信号、过压信号或过流信号来控制所述继电器单元。

14.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述电计量过零检测单元响应于所述WIFI单元向其发送频率查询指令来检测并输出所述频率。

15.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述智能插座还包括语音控制单元，所述方法还包括由所述语音控制单元向所述WIFI单元发送继电器控制指令，其中所述WIFI单元响应于接收到所述继电器控制指令来触发对所述继电器单元的控制。

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