CN112952484B - 一种多功能插座的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能插座的控制方法，多功能插座包括主体(1)、灯环(2)和背板(6)；主体和背板均为圆柱形，灯环为圆环形；控制方法包括灯环的颜色控制，MCU基于用于检测灯环旋转角度的传感器的输出信号通过调光电路控制灯环的颜色，过流保护控制。控制方法还包括灯环电动旋转控制。该多功能插座的控制方法构思巧妙、易于实施。

Description

一种多功能插座的控制方法
技术领域
本发明涉及一种多功能插座的控制方法。
背景技术
现有的插座功能简单，只有插座的功能，不具有其他功能，满足不了人民群众对智能产品的需求。
因此，有必要设计一种多功能插座的控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能插座的控制方法，该多功能插座的控制方法构思巧妙，易于实施。
发明的技术解决方案如下：
一种多功能插座的控制方法，多功能插座包括主体(1)，主体的前面板上设有插座面板(10)，插座面板上设有二孔插口或三孔插口；主体的背面设有背板；背板设有取电模块；主体上为圆柱形主体，主体上套装有一个基于LED等的灯环，主体上设有用于为灯环调光的调光旋钮；
控制方法包括过流保护控制；
控制方法还包括灯环的颜色控制，MCU基于用于检测灯环旋转角度的传感器的输出信号通过调光电路控制灯环的颜色；
控制方法还包括灯环电动旋转控制。
插座面板上还设有USB插口。
灯环本身集成有旋转调光模块，灯环相对于主体能旋转，旋转调光模块为用于检测灯环旋转角度的传感器。
取电模块为用于连接市电的插头，用于连接市电的插头为背板上设置的带电线(4)的插头，或隐藏式的插头模块。
主体上设有过电流保护模块。过电流保护模块包括电流互感器用于检测输出电路的大小，电流互感器经整流电路整流后变成电压信号并经放大电路放大后输送到MCU的ADC端(即A/D转换端)，供电电路中皆有固态继电器，若电流大于预设值，在控制固态继电器断路，切断电源。
电线为模块化电线；由多个片条状的直导线段和至少一个转折导线段组装而成；直导线段和多个转折导线段由于两面都是平面，可以通过双面胶等固定墙体上，灵活性好。
模块化电线的一段接插头，另一端接多功能插座的电源接口(8)。有益效果：布线更加方便，且平直美观。
主体与灯环通过导电机构实现电连接；
导电机构的结构如下：圆柱形的主体的外圈具有一条导电台阶(18)，导电台阶内设有N个静触环(20)，N≥3；灯环的内圈具有一个环形的电接触部(17)；电接触部上设有N个弹性触点(19)；N个弹性触点与N个静触环分别对应接触，灯环旋转时，弹性触点始终与静触环可靠接触。其中2个静触环为电源正极和地，另外的静触环用于传输控制数据，另外，装配时，先将灯环套装在主体上，使得弹性触点与静触环接触，在装配背板将灯环轴向锁住，防止轴向产生位移，必要时通过封板21封住灯环的后端。
主体的前端设有显示屏。
显示屏为基于导轨的活动式显示屏。
多功能插座还可以作为空调的温控面板。
所述的LED灯(插座)包括主体(1)、灯环(2)和背板(6)；主体和背板均为圆柱形，灯环为圆环形；背板设置在主体的背面；灯环套装在主体上；灯环内设有灯板(14)和设置在灯板上的灯珠(15)，所述的灯珠为LED灯珠；灯珠为三色灯；灯环能相对主体旋转；灯环从主体处获取电源和控制信号，从而为灯珠供电以及控制灯珠的亮度和颜色；主体上设有显示屏；灯环上设有检测灯环旋转角度的传感器；背板内设有电源；
控制方法包括灯环的颜色控制，MCU基于用于检测灯环旋转角度的传感器的输出信号通过调光电路控制灯环的颜色。
控制方法还包括过流保护控制。
控制方法还包括灯环电动旋转控制。
电源为锂电池，或用于连接市电的插头。检测灯环旋转角度的传感器为霍尔传感器或码盘或角度传感器。
主体、灯环和背板三者共轴线。
用于连接市电的插头为背板上设置的带电线(4)的插头，或隐藏式的插头模块。隐藏式的插头模块：在背板的背面设有凹陷部22，凹陷部内设有可以旋转的隐藏式插头5，不适用插头时，隐藏式插头可以隐藏在凹陷部内，当需要使用插头时，将隐藏式插头旋转翻起，可以直接插装在插座上取点，特别适合插在墙壁插座面板上，优先此种方案。
面板上设有显示屏(3)。
显示屏为推拉式显示屏；显示屏通过导轨机构与面板连接；导轨机构包括设置在面板上的2条平行的导轨。显示屏具有两条与导轨配合的导槽。关于显示屏的取电，可以通过无线充电解决，或通过FPC解决。数据通信，可以无线(如蓝牙)解决，或通过FPC解决。FPC为印刷电路板。
显示屏上设有摄像头，摄像头作为监控摄像头。
主体上设有电源插口和USB插口。电源插口为二孔插口11或三孔插口12，电源插口和USB插口平常被显示屏遮盖，显示屏推上时，电源插口和USB插口显露出来。
主体上设有温湿度传感器。这样显示屏可以显示温湿度。
主体上设有MCU和与MCU连接的无线通信模块，无线通信模块为WiFi模块或3G、4G或5G模块。
灯板为圆环形，灯板上设有多圈灯珠。具体为2圈，每圈12个。
背板侧面设有USB接口或电源接口。
优选的，通过家居内的电力猫通信。实现手机APP控制该灯具。
有益效果：
本发明的多功能插座的控制方法对应的LED灯具(插座)，具有以下特点：
(1)集成了插座与灯环；
灯环可以用作照明和夜灯，插座用于插接其他用电设备。还具有USB接口，可以用来为手机等设备充电。
(2)灯环调光
通过旋转灯环可以调节灯环的发光颜色，构思巧妙。可以实现灯光变换方案，如作为呼吸灯。
(3)灯环兼顾其他功能
如具有摄像头，可以使得整个模块具有监控摄像头的功能，具有温湿度传感器，可以检测当前环境的温湿度，还可以具有有害气体或有害物监控传感器(如PM2.5监控，一氧化碳监控，甲醛监控等)，若高于设定值，在显示屏中显示并报警。
(4)结构巧妙，插座口为隐藏式设置；当使用显示屏时，插座口为隐藏，当将显示屏推上时，插座口暴露。
(5)采用独特的取电模块
采用隐藏式的插头，可以直接插装在墙壁上的插座上，或，通过模块式的片状导线，将导线延长从而取电，这样布线很简单。片状导线的两个面中的任何一个面都可以通过双面胶固定在墙面上，可以使得布线平整美观。是本发明的特色之一。
(6)灯环能旋转
通过电机驱动灯环旋转，实现旋转彩灯效果。
(7)过流保护功能
当电流过大时，通过继电器切断电源，从而保障用电安全。
(8)其他功能：
终端内终端内设有扬声器，可以播放音乐，终端上可以设置闹钟。还具有恒流充电电路，为内置的锂电池充电时，充电效率高。另外，可以通过手机APP控制灯具。
综上所述，这种LED灯构思巧妙，功能丰富，特别适合应用在家庭环境中。
附图说明
图1为LED灯具(插座)总体结构示意图；
图2为LED灯具侧视图；
图3为LED灯具正面结构示意图(显示屏处于初始状态)；
图4为LED灯具正面结构示意图(显示屏处于上推状态)；；
图5为灯板上灯珠布置示意图；
图6为LED灯具背面结构示意图；
图7为灯环触点部分示意图；
图8为模块化导线示意图；
图9为直导线示意图；
图10为转折导线段示意图；
图11为控制系统框图；
图12为灯环旋转驱动机构示意图；
图13为调光控制电路框图；
图14为恒流充电电路原理图；
图15为过流保护电路框图；
图16为可调放大倍数放大电路的原理图。
标号说明：1-主体，2-灯环，3-显示屏，4-电线，5-隐藏式插头，6-背板，7-USB接口，8-电源接口；
9-按键，10-插座面板，11-两孔插口，12-三孔插口，13-导轨，14-灯板，15-灯珠；
16-均光体，17-电接触部，18-导电台阶，19-弹性触点，20-静触环；21-封板；22-凹陷部；
41-直导线段，42-导线，43-插孔，44-插针，45-转折导线段。
46-电机，47-内齿轮，48-驱动齿轮，49-电机转轴。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1：
(一)LED灯具(插座)
如图1-12，一种LED灯具，包括主体1、灯环2和背板6；主体和背板均为圆柱形，灯环为圆环形；背板设置在主体的背面；灯环套装在主体上；灯环内设有灯板14和设置在灯板上的灯珠15，所述的灯珠为LED灯珠；灯珠为三色灯；
灯环能相对主体旋转；灯环从主体处获取电源和控制信号，从而为灯珠供电以及控制灯珠的亮度和颜色；
主体上设有显示屏；
灯环上设有检测灯环旋转角度的传感器；
背板内设有电源。
电源为锂电池，或用于连接市电的插头。
检测灯环旋转角度的传感器为霍尔传感器或码盘或角度传感器。霍尔传感器原理，在灯环上设有多个霍尔传感器，在主体上设有磁片，灯环旋转时，磁片的磁场能触发霍尔传感器产生的信号突变，为现有技术。码盘为现有器件，灯环旋转时，码盘输出脉冲的个数对应灯环旋转的角度；角度传感器可以采用三轴加速度传感器或其他角度传感器，当灯环旋转后，角度发生变化，导致传感器输出信号。
主体、灯环和背板三者共轴线。
用于连接市电的插头为背板上设置的带电线4的插头，或隐藏式的插头模块。隐藏式的插头模块：在背板的背面设有凹陷部22，凹陷部内设有可以旋转的隐藏式插头5，不适用插头时，隐藏式插头可以隐藏在凹陷部内，当需要使用插头时，将隐藏式插头旋转翻起，可以直接插装在插座上取点，特别适合插在墙壁插座面板上，优先此种方案。
面板上设有显示屏3。
显示屏为推拉式显示屏；显示屏通过导轨机构与面板连接；导轨机构包括设置在面板上的2条平行的导轨。显示屏具有两条与导轨配合的导槽。关于显示屏的取电，可以通过无线充电解决，或通过FPC解决。数据通信，可以无线(如蓝牙)解决，或通过FPC解决。FPC为印刷电路板。
显示屏上设有摄像头，摄像头作为监控摄像头。
主体上设有电源插口和USB插口。电源插口为二孔插口11或三孔插口12，电源插口和USB插口平常被显示屏遮盖，显示屏推上时，电源插口和USB插口显露出来。
主体上设有温湿度传感器。这样显示屏可以显示温湿度。
主体上设有MCU和与MCU连接的无线通信模块，无线通信模块为WiFi模块或3G、4G或5G模块。
灯板为圆环形，灯板上设有多圈灯珠。具体为2圈，每圈12个。
背板侧面设有USB接口或电源接口。
优选的，通过家居内的电力猫通信。实现手机APP控制该灯具。
为LED灯具提供电源的电线为模块化电线。
(二)LED灯(插座)的控制方法
LED灯的控制方法包括灯环的颜色控制，MCU基于用于检测灯环旋转角度的传感器的输出信号通过调光电路控制灯环的颜色。还包括过流保护控制，控制方法还包括灯环电动旋转控制。
(三)具有LED灯的多功能插座(或者说是插座)
具有LED灯的多功能插座本质上也是一个LED灯具；
多功能插座包括主体1，主体的前面板上设有插座面板10，插座面板上设有二孔插口或三孔插口；
主体的背面设有背板；背板设有取电模块；
主体上为圆柱形主体，主体上套装有一个基于LED等的灯环，主体上设有用于为灯环调光的调光旋钮。
插座面板上还设有USB插口。
灯环本身集成有旋转调光模块，灯环相对于主体能旋转，旋转调光模块为用于检测灯环旋转角度的传感器。
取电模块为用于连接市电的插头，用于连接市电的插头为背板上设置的带电线4的插头，或隐藏式的插头模块。
主体上设有过电流保护模块。
过电流保护模块包括电流互感器用于检测输出电路的大小，电流互感器经整流电路整流后变成电压信号并经放大电路放大后输送到MCU的ADC端(即A/D转换端)，供电电路中皆有固态继电器，若电流大于预设值，在控制固态继电器断路，切断电源。
电线为模块化电线。主体的前端设有显示屏。显示屏为基于导轨的活动式显示屏。多功能插座还可以作为空调的温控面板。
(四)插座(灯具)控制方法：
一种多功能插座的控制方法，多功能插座包括主体1，主体的前面板上设有插座面板10，插座面板上设有二孔插口或三孔插口；主体的背面设有背板；背板设有取电模块；主体上为圆柱形主体，主体上套装有一个基于LED等的灯环，主体上设有用于为灯环调光的调光旋钮；控制方法包括过流保护控制；控制方法还包括灯环的颜色控制，MCU基于用于检测灯环旋转角度的传感器的输出信号通过调光电路控制灯环的颜色；控制方法还包括灯环电动旋转控制。
(五)灯具或插座使用的模块化电线
电线为模块化电线；由多个片条状的直导线段和至少一个转折导线段组装而成；直导线段和多个转折导线段由于两面都是平面，可以通过双面胶等固定墙体上，灵活性好。模块化电线的一段接插头，另一端接多功能插座的电源接口8。有益效果：布线更加方便，且平直美观。
(六)主体与灯环之间的电连接机构
主体与灯环通过导电机构实现电连接；
导电机构的结构如下：圆柱形的主体的外圈具有一条导电台阶(18)，导电台阶内设有N个静触环(20)，N≥3；灯环的内圈具有一个环形的电接触部(17)；电接触部上设有N个弹性触点(19)；N个弹性触点与N个静触环分别对应接触，灯环旋转时，弹性触点始终与静触环可靠接触。其中2个静触环为电源正极和地，另外的静触环用于传输控制数据，另外，装配时，先将灯环套装在主体上，使得弹性触点与静触环接触，在装配背板将灯环轴向锁住，防止轴向产生位移，必要时通过封板21封住灯环的后端。
(七)可调放大倍数的放大电路
如图16，温湿度传感器的输出端(或与电流互感器的整流器的输出端)Vin经放大电路与MCU相连。放大电路结构如下：
Vin信号端经电阻R0的接运算放大器LM393的反相输入端，运算放大器LM393的同向输入端经电阻R0接地，运算放大器LM393的同向输入端还分别经4个电阻R01-R04接4选一选择器的4个输入通道，4选一选择器的输出通道接运算放大器LM393的输出端Vout，Vout接MCU的ADC端；
另外MCU的2个输出端口分别接4选一选择器的通道选端A和B；
Vout与Vin的计算公式：
Vout＝Vin*(Rx+R0)/R0；其中，Rx＝R01，R02，R03或R04；基于选通端AB来确定选择哪一个电阻；且R01，R02，R03和R04各不相同；优选的R04＝5*R03＝25*R02＝100*R01；R01＝5*R0.可以方便地实现量程和精度切换。
采用放大倍数可调的放大电路将温度信号进行放大，灵活性好，能控制精度和量程。
(八)灯具或插座的控制系统
一种LED发光设备(插座)的控制系统，包括MCU和与MCU相连的调光信号输入模块、调光电路、显示屏、无线通信模块和扬声器；
LED发光设备包括主体1、灯环2和背板6；主体和背板均为圆柱形，灯环为圆环形；背板设置在主体的背面；灯环套装在主体上；灯环内设有灯板14和设置在灯板上的灯珠15，所述的灯珠为LED灯珠；灯珠为三色灯；
调光信号输入模块用于输入调光信号；调光信号输入模块为用于检测灯环旋转角度的传感器；MCU基于用于检测灯环旋转角度的传感器的输出信号通过调光电路控制灯环的颜色。
所述的LED发光设备的控制系统还包括控制终端，所述的LED发光设备为多个；
控制终端通过电力猫通信机制控制多个LED发光设备。
用于检测灯环旋转角度的传感器为霍尔传感器或码盘或角度传感器。LED发光设备还包括灯环旋转驱动机构；
灯板上的灯珠分为多组，多组灯珠显示不同的颜色，或采用颜色变化方案。这样灯环旋转时，形成了旋转彩灯的效果。具体彩灯的控制，以及亮度变化方案，如呼吸灯方案，为现有成熟技术。
控制终端能通过智能手机APP访问，控制终端与智能手机通过蓝牙通信连接。手机APP还可以单独控制每一套LED发光设备，具体通过wifi或蓝牙控制。
(九)灯环旋转驱动机构
LED发光设备(多功能插座)还包括灯环旋转驱动机构；
如图12，灯环旋转驱动机构包括电机46，电机的转轴上设有驱动齿轮48，灯环的后端设有一圈圆环形的凹陷部，凹陷部上设有内齿47，使得灯环的整体形成一个内齿轮；所述的内齿与驱动齿轮啮合，电机旋转时能驱动灯环旋转。
(十)过流保护电路
LED灯(插座)上设有过流保护电路；如图15，通过交流电线(充电线圈的交流电线)插入电流互感器(或线圈)中，使电流互感器产生互感电流，现场用电功率越大，互感电流也就越大，现场用电功率越小，互感电流也就越小，因此利用电压比较器，可以输出一个信号波形，主控制器(MCU)通过自带的AD采集就可得到现场的电流大小信息，从而达到检测作用。在电路设计上，通过四个整流二极管将交流互感电流转换成直流电流，输出信号则有两种，一种为模拟量，由VOUT输出，输出到MCU；还有一种为TTL高低电平，直接控制继电器用于切断和接通电机的供电。
电路描述：
电流互感器的输出信号经桥式整流器得到Vin；比较器比较Vin和参考电压Vref，若Vin＞Vref，则比较器输出低电平，控制继电器断开输出电源。
(十一)调光电路
如图13，灯环上设有调光电路，微处理器(MCU)通过PWM调光驱动电路实现多路LED模组的调光；MCU通过开关K1-K6控制六条LED支路(将LED灯珠分为6组)；
调光旋钮(电位器，或灯环)用于输入亮度参数；按键用于控制哪一路或多路灯的开闭，通信模块用于接收远程控制，光强传感器即光照传感器用于检测现场环境光强，从而为自动调光提供参考。
LED模组采用锂电池供电，为锂电池充电的电路为恒流充电电路，用于高效地为锂电池充电。
如图14，恒流充电电路包括恒压驱动芯片和电流反馈电路；(1)恒压驱动芯片的电压输出端为恒流充电电路的正输出端VOUT+；恒压驱动芯片的负输出端接地；恒压驱动芯片由直流电压供电端VIN+和VIN-供电；(2)所述的电流反馈电路包括电阻R1、R2和R5和参考电压端VREF+；参考电压端VREF+通过依次串联的电阻R1、R2和R5接地；电阻R5与R2的连接点为恒流充电电路的负输出端VOUT-；电阻R1与R2的连接点接恒压驱动芯片的反馈端FB。恒流充电电路还包括电压反馈电路；电压反馈电路包括电阻R3和R4以及二极管D1；电阻R3和R4串联后接在恒流充电电路的正输出端VOUT+与地之间；电阻R3和R4的连接点接二极管D1的阳极；二极管D1的阴极接恒压驱动芯片的反馈端FB。
需要说明的是，前文涉及的灯具和插座是同一个对象，因为本发明的装置既有照明功能，也有插座功能，既是灯具也是插座。

Claims (1)

1.一种多功能插座的控制方法，其特征在于，所述的多功能插座包括主体（1）、灯环（2）和背板（6）；主体和背板均为圆柱形，灯环为圆环形；背板设置在主体的背面；灯环套装在主体上；灯环内设有灯板（14）和设置在灯板上的灯珠（15），所述的灯珠为LED灯珠；灯珠为三色灯；灯环能相对主体旋转；灯环从主体处获取电源和控制信号，从而为灯珠供电以及控制灯珠的亮度和颜色； 主体上设有显示屏；灯环上设有检测灯环旋转角度的传感器；背板内设有电源；
控制方法包括灯环的颜色控制， MCU基于用于检测灯环旋转角度的传感器的输出信号通过调光电路控制灯环的颜色；
灯环上设有调光电路， MCU通过PWM调光驱动电路实现多路LED模组的调光；MCU通过开关K1-K6控制六条LED支路；调光旋钮用于输入亮度参数；按键用于控制哪一路或多路LED的开闭，通信模块用于接收远程控制，光强传感器即光照传感器用于检测现场环境光强，从而为自动调光提供参考；
控制方法还包括过流保护控制；
主体上设有过电流保护模块；过电流保护模块包括电流互感器用于检测输出电路的大小，电流互感器经整流电路整流后变成电压信号并经放大电路放大后输送到MCU的ADC端，供电电路中皆有固态继电器，若电流大于预设值，再控制固态继电器断路，切断电源；多功能插座上设有过流保护电路；通过交流电线插入电流互感器中，使电流互感器产生互感电流， MCU通过自带的AD采集就可得到现场的电流大小信息，从而达到检测作用，电流互感器的输出信号经桥式整流器得到Vin；比较器比较Vin和参考电压Vref，若Vin＞Vref，则比较器输出低电平，控制继电器断开输出电源；
控制方法还包括灯环电动旋转控制；
灯环旋转驱动机构包括电机（46），电机的转轴上设有驱动齿轮（48），灯环的后端设有一圈圆环形的凹陷部，凹陷部上设有内齿（47），使得灯环的整体形成一个内齿轮；所述的内齿与驱动齿轮啮合，电机旋转时能驱动灯环旋转；检测灯环旋转角度的传感器为霍尔传感器或码盘或角度传感器；灯环旋转时，如果用于检测灯环旋转角度的传感器为码盘，码盘输出脉冲的个数对应灯环旋转的角度；如果用于检测灯环旋转角度的传感器为角度传感器，角度传感器采用三轴加速度传感器，当灯环旋转后，角度发生变化，导致传感器输出信号；主体、灯环和背板三者共轴线；主体与灯环通过导电机构实现电连接；导电机构的结构如下：圆柱形的主体的外圈具有一条导电台阶，导电台阶内设有N个静触环（20），N≥3；灯环的内圈具有一个环形的电接触部（17）；电接触部上设有N个弹性触点（19）；N个弹性触点与N个静触环分别对应接触，灯环旋转时，弹性触点始终与静触环可靠接触；其中2个静触环为电源正极和地，另外的静触环用于传输控制数据，另外，装配时，先将灯环套装在主体上，使得弹性触点与静触环接触，在装配背板将灯环轴向锁住，防止轴向产生位移，通过封板封住灯环的后端；
用于连接市电的插头为背板上设置的带电线（4）的插头，或隐藏式的插头模块；
面板上设有显示屏（3）；
显示屏为推拉式显示屏；显示屏通过导轨机构与面板连接；导轨机构包括设置在面板上的2条平行的导轨；显示屏具有两条与导轨配合的导槽；
主体上设有电源插口和USB插口；电源插口为二孔插口或三孔插口，电源插口和USB插口平常被显示屏遮盖，显示屏推上时，电源插口和USB插口显露出来；
显示屏上设有摄像头，摄像头作为监控摄像头；
主体上设有温湿度传感器。
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