CN203225420U - 基于电力载波的智能插座 - Google Patents

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刘龙辉
吴健学
金振坤
王亮
来婷
杨平
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Abstract

本实用新型提供一种基于电力载波的智能插座,包括与通电线路连接的插座本体,插座本体内设有以下模块:主控模块,用于负责智能插座的测量、控制、通信、管理以及智能识别;电力载波模块,用于通过电力传递主控模块和智能插座之间的信息;测量模块,用于测量并显示各个用电器实时用电、历史用电以及计划用电信息;通断模块:用于对智能插座提供过载保护,以及人为控制用电器的通断;电源模块,用于对上述各个模块提供所需的电源;电力载波模块、测量模块、通断模块均与主控模块连接,主控模块上还设有USB数据通信口。本实用新型的有益效果:利用电力线载波模块进行通信,具有免维护性、即插即用的优点,配置功能多样,安装方便,应用范围广。

Description

基于电力载波的智能插座
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种基于电力载波的智能插座。
背景技术
[0002] 作为实现低碳环保电力的基础与前提,智能用电技术近年来在很多国家得到快速发展,并有力促进了电网的智能化。智能电网已成为未来电网的发展趋势。智能用电服务作为统一坚强智能电网的重要环节,是建设坚强智能用电网的着力点和落脚点。所谓智能用电服务,是指通过对电力的智能化掌控和支配,以及通信技术支持下的电力信息终端交互功能,从而实现电力的优化配置、节能环保,使人们的生活变得更加轻松、便捷。智能用电这一概念的提出与低碳经济下的节能用电需求和国家建设智能用电网的政策密切相关。
[0003] 综合上述全世界的发展,智能插座应用到了智能用电的技术,响应了现代世界需求的高效、智能、节能、安全和便利,给人们创造了更加智能的家居生活。传统的电源插座功能仅是分配多路电源,而智能插座除具备该功能外,还具有智能化的特点,普通插座和智能插座从外形到功能均有较大不同。
[0004]目前市场上已经出现了多种不同功能的智能插座,主要可以分为以下几类:漏电保护型智能插座、定时型智能插座、主路控制型智能插座、遥控型智能插座、量型智能插座。各类智能插座内部均集成了微处理器芯片,可进行智能处理,但目前的智能插座设计以提供单一的保护、监·测或控制为主,性价比较低,产品功能较为单一,仅在高档场所中才有,很难实现信息化和远程控制,还无法达到智能家居系统的应用要求。
发明内容
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是,针对现有技术存在的上述不足,提供一种新型的基于电力载波的智能插座,从而满足智能家居系统的需求。
[0006] 本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0007] 基于电力载波的智能插座,包括与用电器的通电线路连接的插座本体,插座本体内设有以下模块:
[0008] 主控模块,作为整个智能插座的核心,用于负责整个智能插座的测量、控制、通信以及智能识别;
[0009] 电力载波模块,用于通过电力传递主控模块和智能插座之间的信息;
[0010] 测量模块,用于测量并显示各个用电器实时用电、历史用电以及计划用电信息;
[0011] 通断模块,用于对智能插座提供过载保护,以及人为控制用电器的通断;
[0012] 电源模块,与电力载波模块、主控模块、测量模块、通断模块连接,用于对上述各个模块提供所需的电源;
[0013] 所述电力载波模块、测量模块、通断模块均与主控模块连接,主控模块上还设有USB数据通信口。
[0014] 在上述方案中,所述主控模块采用51单片机。[0015] 在上述方案中,所述电力载波模块由微控制器、调制解调芯片和电力线三部分组成;微控制器将来自调制解调芯片的数据进行处理或将数据发送到调制解调芯片;调制解调芯片将来自微控制器的信号进行调制,然后送到电力线接口电路,或对来自电力线接口电路的信号进行解调再发送到微控制器;电力线接口电路的功能是将调制解调芯片和电力线相耦合,其性能决定了通信的好坏。
[0016] 在上述方案中,所述电力载波模块的调制解调芯片采用ST7538载波芯片,ST7538载波芯片是一款为家庭和工业领域电力线网络通信而设计的半双工、同步/异步FSK(调频)调制解调器芯片,具有功能强大、集成度高、抗干扰技术多等特点,相应的电力线接口电路以该ST7538载波芯片为基础构造。
[0017] 在上述方案中,所述测量模块内部设有测量电路,外部设有显示屏;测量电路先将采样电压输入A/D转换芯片,再由A/D转换芯片将数据转换为十位二进制码,通过主控模块的51单片机读取数据,再进行比例运算,显示屏将运算的结果(包括实时用电、历史用电以及计划用电)显示出。
[0018] 在上述方案中,所述通断模块采用继电器控制。
[0019] 在上述方案中,整个智能插座还包括智能识别模块,所述智能识别模块与主控模块连接,用于识别用电器的类型,当用户将用电器插在智能插座上,智能插座可显示出这是何种电器,从而避免因为线多混乱而出现插错用电器的情况。
[0020] 本实用新型的工作原理是:(1)智能插座通过开断电源,来控制插座上电器的供电,也可以进行远程控制,采用电力载波模块,利用家庭中的电线作为传播媒介对用电器的通信口发命令帧控制,控制的家电包括空调、电饭煲、电热水器等;(2)智能插座通过电力载波模块与主控模块的单片机进行通信,将数据传送给主控模块或响应主控模块的命令,保证智能家居系统的正常工 作;(3)通过测量模块显示用电器的实时用电、历史用电以及计划用电等信息;(4)通过通断模块对智能插座提供过载保护,以及人为控制用电器的通断;(5)通过智能识别模块识别插在插座上的用电器的类型。
[0021] 本实用新型的有益效果:利用电力线载波模块进行通信,具有免维护性、即插即用的优点,配置功能多样,安装方便,适合普及于私人住宅,也可应用于公司,学校等集体化管理的地方。
附图说明
[0022] 图1是本实用新型智能插座与用电系统配合工作的结构示意图。
[0023] 图2是本实用新型的结构示意图。
[0024] 图3是本实用新型电力载波模块的结构组成示意图。
[0025] 图4是本实用新型通断模块的电路原理图。
[0026] 图5是本实用新型智能识别模块的电路原理图。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细的说明。
[0028] 参照图1〜图2所示,本实用新型所述的基于电力载波的智能插座,用电器、智能插座、主控模块、路由器依次连接到上位机,智能插座将用电器的数据反馈到上位机或通过互联网传递到手机终端,智能插座包括与用电器的通电线路连接的插座本体,插座本体内设有主控模块、电力载波模块、测量模块、通断模块和电源模块,电源模块与电力载波模块、主控模块、测量模块、通断模块连接,将220V电源转换为12V与5V的电源,提供给各个模块使用;电力载波模块、测量模块、通断模块均与主控模块连接,主控模块上还设有USB数据通信口。
[0029] 主控模块采用51单片机(如ARM11),作为整个智能插座的核心,主控模块负责整个智能插座的测量、控制、通信以及智能识别。
[0030] 电力载波模块通过电力传递主控模块和智能插座之间的信息;所述电力载波模块由微控制器、调制解调芯片和电力线三部分组成,如图3所示;微控制器将来自调制解调芯片的数据进行处理或将数据发送到调制解调芯片;调制解调芯片将来自微控制器的信号进行调制,然后送到电力线接口电路,或对来自电力线接口电路的信号进行解调再发送到微控制器;电力线接口电路的功能是将调制解调芯片和电力线相耦合,其性能决定了通信的好坏。
[0031] 所述电力载波模块的调制解调芯片采用ST7538载波芯片。ST7538载波芯片是一款为家庭和工业领域电力线网络通信而设计的半双工、同步/异步FSK (调频)调制解调器芯片,具有功能强大、集成度高、抗干扰技术多等特点,相应的电力线接口电路以该ST7538载波芯片为基础构造。
[0032] 所述测量模块内部设有测量电路,外部设有显示屏;测量电路先将采样电压输入A/D转换芯片,再由A/D转换芯片将数据转换为十位二进制码,通过主控模块的51单片机读取数据,再进行比例运算,显示屏将运算的结果(包括实时用电、历史用电以及计划用电等信息)显示出。
[0033] 所述通断模块采用继电器对智能插座提供过载保护,以及人为控制用电器的通断,通断模块的电路原理图如图4所示:
[0034] ①过载保护:首先通断模块采集到电压电流信号,当电流过大或用电器异常时,通过单片机控制继电器断开电路,红灯亮;当电流恢复正常时,再通过单片机控制继电器恢复电路供电,红灯灭,此功能可以保护用电器;
[0035] ②人为控制通断:当人们想断掉电时,就通过单片机控制继电器断开电路,红灯亮;当人们想恢复电路供电时,就通过单片机控制继电器恢复电路供电,红灯灭,这样就可避免浪费电力,实现环保节约的目的。
[0036] 整个智能插座还包括智能识别模块,所述智能识别模块用于识别用电器的类型,包括解码芯片SN74S138AN、串行EEPROM芯片AT24C02,电路原理图如图5所示,当用户将用电器插在智能插座上,智能插座可显示出这是何种电器,从而避免因为线多混乱而出现插错用电器的情况。
[0037] 工作时,智能插座通过开断电源,来控制插座上电器的供电,也可以进行远程控制,智能插座通过电力载波模块与主控模块的单片机进行通信,将数据传送给主控模块或响应主控模块的命令,利用家庭中的电线作为传播媒介对用电器的通信口发命令帧控制,控制的家电包括空调、电饭煲、电热水器等;同时通过测量模块显示用电器的实时用电、历史用电以及计划用电等信息;通过通断模块对智能插座提供过载保护,以及人为控制用电器的通断;并通过智能识别模块识别插在插座上的用电器的类型。[0038] 以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已,并非对本实用新型作任何形式上的限制,本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改,等同变化或修饰,均落在本实用新型的保护范 围内。

Claims (5)

1.基于电力载波的智能插座,包括与用电器的通电线路连接的插座本体,其特征在于:插座本体内设有以下模块: 主控模块,用于负责整个智能插座的测量、控制、通信以及智能识别; 电力载波模块,用于通过电力传递主控模块和智能插座之间的信息; 测量模块,用于测量并显示各个用电器实时用电、历史用电以及计划用电信息; 通断模块,用于对智能插座提供过载保护,以及人为控制用电器的通断; 电源模块,与电力载波模块、主控模块、测量模块、通断模块连接,用于对上述各个模块提供所需的电源; 所述电力载波模块、测量模块、通断模块均与主控模块连接,主控模块上还设有USB数据通信口。
2.如权利要求1所述的基于电力载波的智能插座,其特征在于:所述主控模块采用51单片机。
3.如权利要求1所述的基于电力载波的智能插座,其特征在于:所述电力载波模块由微控制器、调制解调芯片和电力线接口电路三部分组成;微控制器用于将来自调制解调芯片的数据进行处理或将数据发送到调制解调芯片;调制解调芯片用于将来自微控制器的信号进行调制,然后送到电力线接口电路,或对来自电力线接口电路的信号进行解调再发送到微控制器;电力线接口电路用于将调制解调芯片和电力线相耦合。
4.如权利要求3所述的基于电力载波的智能插座,其特征在于:所述电力载波模块的调制解调芯片采用ST7538载波芯片。
5.如权利要求1 所述的基于电力载波的智能插座,其特征在于:整个智能插座还包括智能识别模块,所述智能识别模块与主控模块连接,用于识别用电器的类型。
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