CN202940392U - 基于rfid的智能电源插座及插头 - Google Patents

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徐向民
黄霖
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Abstract

本实用新型公开基于RFID的智能电源插座及插头，在电源插座中内置RFID读写器、微控制器和继电器，RFID读写器和继电器分别与微控制器连接，RFID读写器用于读取设置在电器插头上的RFID标签；继电器串接在电源插座的火线中；插座中的RFID读写器能读取设置在电器插头上的RFID标签的数据，并能根据RFID标签的数据对所插入的电器进行监控和通断电控制。当插座读取到正确的信息之后，微控制器控制继电器使插座通电，否则继电器断开，插座插孔不带电。插座内置电流检测模块，可以实时监测用电器的电流，一旦电流值超出从RFID标签读取到的最大电流值，微控制器立即控制继电器断开，从而在危险发生之前将电器断电。

Description

基于RFID的智能电源插座及插头
技术领域
本实用新型涉及插座及插头技术领域，具体涉及基于RFID的智能电源插座及插头。 
背景技术
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID系统由RFID阅读器（读写器）和RFID电子标签组成。RFID阅读器（读写器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，已广泛应用在交通、安防、工控等领域。
目前公知的插座普遍只具有简单的供电功能，部分插座带有保险装置，智能程度很低。其缺陷在于，当插座未被插入时，插孔里的电极是带电的，这就容易引起一些触电事故，例如小孩将手指伸进插孔。而目前插座所带的保险装置多为物理装置，例如保险管、空气开关，灵敏度不够高。此外现有的插座不能识别所插入的电器信息，不能针对不同的电器做不同的操作，例如不同的电器具有不同的最大电流值，插座可根据每个电器的最大电流值对其进行过流保护。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于至少克服现有技术存在的众多上述不足之一，提供基于RFID的智能电源插座及插头，具体技术方案如下。
基于RFID的智能电源插座，具体是在现有电源插座中内置RFID读写器、微控制器和继电器，RFID读写器和继电器分别与微控制器连接，所述RFID读写器用于读取设置在电器插头上的RFID标签；继电器串接在电源插座的火线中，用于控制电器插头的通断电；RFID读写器和继电器的工作均由微控制器控制；插座中的RFID读写器能读取设置在电器插头上的RFID标签的数据，并能根据RFID标签的数据对所插入的电器进行监控和通断电控制。
进一步改进的，上述基于RFID的智能电源插座还包括一个电流检测模块，用于检测所插入电器的工作电流，电流检测模块与微控制器连接。
进一步改进的，所述RFID读写器的读写距离（读距）满足：当插头完全插入插座时， RFID读写器会读取到插头上的RFID标签，当插头未完全插入插座时，RFID读写器读取不到插头上的RFID标签。
进一步改进的，当RFID读写器没有读到有效的RFID标签，继电器为断开状态，当RFID读写器读到有效的RFID标签，则微控制器控制继电器闭合，为插入的电器通电。
进一步改进的，微控制器通过电流检测模块检测所插入电器的工作电流，与RFID读写器所读到的插头上RFID标签中含有的最大电流值比较，如果工作电流大于所述最大电流值，则微控制器控制继电器断开，停止对电器供电。
本实用新型还提供了一种适用于所述基于RFID的智能电源插座的插头，所述插头上设置有RFID标签。
进一步改进的，所述RFID标签设置在插头电极之间。 
进一步改进的，RFID标签内置的信息包括电器插头所属电器的最大电流、最大功率、电器名称、标识号、型号、生产厂家、品牌信息中的一种以上。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和技术效果：当插座没有插上用电器时插座插孔不带电，而通过电流检测来实施过流保护具有更高的灵敏度，从而使插座更有安全保障。而且插座可以识别到所插入用电器的信息，从而可以针对不同用电器独立地实施监控和通断电操作。 
附图说明
图1是实施方式中插座与插头的基本原理图。
图2是实例中插座的外观图。
图3a是实例中插座的内部结构主视图。
图3b是实例中插座的内部结构左视图
图4a和图4b分别是实例中插头的正视图和侧视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的实施作进一步说明，但本实用新型的实施和保护范围不限于此。
如图1基于RFID的智能电源插座，其特征是在电源插座102中内置RFID读写器、微控制器和继电器，RFID读写器和继电器分别与微控制器连接，所述RFID读写器用于读取设置在电器插头上的RFID标签；继电器串接在电源插座的火线中，用于控制电器插头101的通断电；RFID读写器和继电器的工作均由微控制器控制；插座中的RFID读写器能读取设置在电器插头上的RFID标签105的数据，并能根据RFID标签的数据对所插入的电器进行监控和通断电控制。图1中还包括一个电流检测模块，用于检测所插入电器的工作电流，电流检测模块与微控制器连接。
电源插座102内部控制电路由微控制器、电流检测模块、继电器和RFID读写器、RFID读写器天线104组成。电器插头101由金属插脚103和RFID标签105组成，即在正常的电器插头上加了一个RFID标签105。RFID读写器不断从天线105发射射频信号以尝试读取标签信息，随着电器插头的插入，RFID标签105贴近读写器天线104，读写器识别到RFID标签105，当成功读取RFID标签105中的数据之后，微控制器控制继电器连通，同时通过电流检测模块实时读取用电器的电流。
插座102中的RFID读写器始终都在发送射频信号读取RFID标签105，无论插座102是否有电器插入。当电器插头101被用户拔出，电器插头101上的RFID标签105离开读写器天线104，RFID读写器无法感应到RFID标签105，则将指令发送到微控制器，微控制器得知电器被拔出，则控制继电器断开，插座插孔不带电。
本插座能够对不同的电器实施针对性的过流保护。当电器插头101插入插座102，RFID读写器读取到RFID标签105中的最大电流值，不同的用电器有不同的最大电流值。当继电器连通之后，电流检测模块实时测量用电器的电流值，当电流值超过所读取的最大电流值，微控制器立即控制继电器断开，从而给用电器断电。
图2为插座的外观图，图4为电器插头正视图和侧视图。RFID标签105为小体积无源标签，置于电器插头三个插脚之间，可采用不同的方式附着于电器插头101上，例如采用不干胶粘贴在电器插头101表面，或者由生产厂商内置于电器插头101中。插座102外表面有插孔202，屏幕201和按钮203。屏幕201用于显示用电器的名称及实时功率。按钮203用于对插座进行简单的设置及对显示内容进行翻页。设置有是否开启插图通电及拔出断电、是否开启过流保护等。
图3为插座的内部构造。其中强电的线路分布为：火线从插座插孔202分成两路，一路与继电器302串联，再从继电器302连接到电流检测模块304，另一路连接到直流稳压源303；零线从插座插孔202连接到直流稳压源。直流低压供电部分为：直流稳压源303输出5伏或者3.3伏的直流电压，分别送往RFID读写器301、微控制器305、继电器302、电流检测模块304和屏幕201。数据线路分布为：微控制器305连接RFID读写器301、继电器302、电流检测模块304和屏幕201。此外还有RFID读写器301连接RFID天线104。
RFID读写器301与RFID天线104的细节为：RFID天线置于插孔202下方，射频信号发射方向从内往外垂直于插座表面。RFID读写器301和RFID天线104工作于13.56MHz的频率，遵循ISO14443、ISO15639协议。RFID读写器301的发射功率与RFID天线104的增益、与插座表面的距离的配合应遵从一定的原则，即使RFID读写器301的感应距离很短，从插座表面算起，往外不超过1cm。
电流检测模块304的细节为：最大容许电压和电流不小于AC-220V/20A，测量精度至少达到50mA。电流检测模块304通过数据线连接到微控制器305上的A/D转换器，由A/D转换器将电流值换算为数字值。A/D转换器的精度应该至少8位。
继电器302的细节为：最大容许电压和电流不小于AC-220V/20A。继电器302应为常开型，保证当继电器302与微控制器305断开连接或者继电器302的直流供电断开时，继电器302能够断开，以保证安全。
 微控制器305的细节为：具有A/D转换器，精度优选至少8位；控制RFID读写器301实时读取RFID标签105状态，保证第一时间感应到RFID标签105或者第一时间知道RFID标签105丢失；根据RFID读写器301的读取结果，如果正确读取到标签105的值，则控制继电器302连通，如果标签105丢失，则控制继电器302断开；控制A/D转换器与电流检测模块304，实时监测线路的电流，获取用电器的电流，并实时与RFID标签105所读出的最大电流值做比较，一旦实时电流值超过最大电流值，则立即控制继电器302断开；将实时电流值换算为功率值，显示在屏幕201上。

Claims (4)

1.基于RFID的智能电源插座，其特征是在电源插座中内置RFID读写器、微控制器和继电器，RFID读写器和继电器分别与微控制器连接，所述RFID读写器用于读取设置在电器插头上的RFID标签；继电器串接在电源插座的火线中，用于控制电器插头的通断电；RFID读写器和继电器的工作均由微控制器控制；插座中的RFID读写器能读取设置在电器插头上的RFID标签的数据，并能根据RFID标签的数据对所插入的电器进行监控和通断电控制；当RFID读写器没有读到有效的RFID标签，继电器为断开状态，当RFID读写器读到有效的RFID标签，则微控制器控制继电器闭合，为插入的电器通电。
2.根据权利要求1所述的基于RFID的智能电源插座，其特征是还包括一个电流检测模块，用于检测所插入电器的工作电流，电流检测模块与微控制器连接。
3.一种适用于权利要求1所述基于RFID的智能电源插座的插头，其特征是所述插头上设置有RFID标签。
4.根据权利要求3所述的插头，其特征在于所述RFID标签设置在插头电极之间。
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