CN204597127U - 紧凑式插座 - Google Patents

Abstract

紧凑式插座，其功能组件被限定于一个绝缘性本体内，所述功能组件包括：在本体表面上设置的供室内用户设备使用的取电插槽，以及在另一本体表面上设置的取电插头；连接于所述取电插槽与取电插头之间的扩展接口，其中所述扩展接口的截面尺寸设定为小于或等于18mm×14.5mm。

Description

紧凑式插座

本申请为分案申请，原案申请号为2014207117647，申请日为2014年11月25日，发明创造名称为基于ZIGBEE无线通信的插座。

技术领域

本实用新型涉及智能家居系统的智能用电信息采集插座技术领域，尤其涉及一种基于ZIGBEE无线通信技术的智能用电信息采集的插座。

背景技术

智能用电信息采集插座是基于智能电网智能节能环保理念下诞生的一款智能化产品。针对普通智能插座和智能电表，其功能单一，操作繁琐，结构复杂，可靠性不高，用户体验不佳，不利于节能环保等。本实用新型有针对性的集成了上述设备的突出功能，实现了集智能开关控制和用电信息采集于一体，采用标准化、模块化设计理念，具有可靠性高，稳定性强、结构紧凑、外观优美、体积小巧，低功耗、节能环保，不仅为用户提供了智能和方便的操作，其自身的低功耗也满足了节能环保的要求。

实用新型内容

本实施例技术方案的特点是开发一种基于ZIGBEE无线通信技术的智能用电信息采集插座，主要的技术创新组成有以下5点：

1、整个电路系统采用模块化设计理念，分别将ZIGBEE无线通信模块、电量计量模块、电源模块和继电器开关模块设置于电路板基本中，具有可靠性高，稳定性强、结构紧凑、外观优美、体积小巧、即插即用，减少了电表内的占地面积，同时也可以植入其他用电设备内，采集用电信息，方便产品模块化推广等优点；

2、ZIGBEE无线通信模块采用了基于IEEE 802.15.4标准和国际ZIGBEE联盟标准，使用免费、抗干扰能力强、速率适中、成本低、功耗低、网络容量大、穿透能力强、全方向通信、时延短、传输可靠等特点决定了比其他技术更具有优势性。

3、电量计量模块主要包括电压、电流互感器、电能计量芯片。采用电压、电流互感器采集用电信息并传送给电能计量芯片，经过电能计量芯片进行测量，并计算出家庭用电信息。

4、电源模块主要采用集成的交流转直流的供电模块，将交流220V的市电直接转化为直流电给ZIGBEE无线通信模块、电量计量模块和其他电路供电。继电器开关模块主要控制智能插座的通电与断电。

技术方案：基于ZIGBEE无线通信的插座，通过ZIGBEE应用协议被一个用户设备控 制，所述插座具有一个本体，在本体一端设置有室内用户设备的取电插槽，另一端连接市电电力线，在本体内设有：电量计量模块，用于采集通过此插座取电的室内用户设备的用电信息；ZIGBEE通信模块，用于承载所述的ZIGBEE应用协议，与用户设备建立无线连接；继电器开关，连接所述ZIGBEE通信模块，以根据其接收的用户信号通断所述插座；以及电源，将AC220V市电转换为供所述的ZIGBEE通信模块和电量计量模块提供工作电源。

在一个实施例中，在所述本体一端设置扩展接口，所述电量计量模块、ZIGBEE通信模块通过扩展接口与所述插座集成。

在一个实施例中，所述的扩展接口为多个，使得所述插座在功能性上按照所拆装的功能模块的不同而相应地增减。

在另一个实施例中，紧凑式插座，其功能组件被限定于一个绝缘性本体内，所述功能组件包括：在本体表面上设置的供室内用户设备使用的取电插槽，以及在另一本体表面上设置的取电插头；连接于所述取电插槽与取电插头之间的扩展接口，其中所述扩展接口的截面尺寸设定为小于或等于18mm×14.5mm。

在一个实施例中，所述扩展接口包括：电量计量模块，用于采集通过此插座取电的室内用户设备的用电信息；ZIGBEE通信模块，用于承载所述的ZIGBEE应用协议，与用户设备建立无线连接；继电器开关，连接所述ZIGBEE通信模块，以根据其接收的用户信号通断所述插座；或者电源，将AC220V市电转换为供所述的ZIGBEE通信模块和电量计量模块提供工作电源。

在一个实施例中，所述绝缘性本体包括不设有用于控制安装于所述扩展接口中的任一功能性模块或电路的控制按键的平滑本体，所述功能组件进一步包括用于自动检测电流通断的插座检测电路，用于所述紧凑式插座的安全插拔连接。

在一个实施例中，所述取电插槽或取电插头的导电接触部分包括耦合连接的端部接触件、中段接触件和末端接触件。

在一个实施例中，所述绝缘性本体的截面尺寸设定为40mm×39.8mm或更小。

采用本实用新型实施例的技术效果显著，首先，其外观设计新颖，结构紧凑，体积小巧，适合单独安装或携带，使用方便；其次，插座的功能性可以按照所安装的模块的不同而产生变化，扩展性较强；插座对由于不当插拔做了保护措施，便于用户安全使用。

附图说明

图1为本实用新型插座的功能示意图；

图2为本实用新型插座的立体示意图；

图3为本实用新型立体图在纵向上的剖视图。

具体实施方式

参照图1至3，本实施例是一种基于ZIGBEE无线通信技术的智能用电信息采集插座包括插座本体23，在所述插座本体23中设置有ZIGBEE无线通信模块21、电量计量模块、继电器开关模块和电源模块(未绘示出)。与一般技术相比，本实用新型智能用电信息采集插座基于ZIGBEE无线通信网络，用户可远程控制插座的通电和断电，同时可远程采集家电设备的用电信息(包括：电压，电流，功率，电量等)，输出功率满足主要家电负荷需求。在一个实施例中，电量计量模块，采用钜泉光电科技(上海)股份有限公司的ATT7039A芯片，主要负责采集测量室内用户用电设备的电压，电流，功率，电量等信息。在一个实施例中，ZIGBEE无线通信模块采用SILICON LABS公司的EM357芯片，主要通过ZIGBEE无线通信技术、控制插座继电器开关的断开和闭合、读取继电器开关状态，读取家电设备的用电信息，并基于ZIGBEE协议将实时上传监测的智能插座的运行参数传递给手持终端。

基于ZIGBEE无线通信的插座2是通过ZIGBEE应用协议被一个用户无线手持设备1控制，所述插座具有一个本体，在本体23一端设置有室内用户设备的取电插槽22，另一端连接市电电力线，在本体内设有：电量计量模块，用于采集通过此插座取电的室内用户设备的用电信息；ZIGBEE通信模块，用于承载所述的ZIGBEE应用协议，与用户设备建立无线连接；继电器开关，连接所述ZIGBEE通信模块，以根据其接收的用户信号通断所述插座；以及电源，将AC220V市电转换为供所述的ZIGBEE通信模块和电量计量模块提供工作电源。

在一个实施例中，智能用电信息采集插座结构外形如图3所示，其外观设计新颖，结构紧凑，体积小巧，表面带有状态指示灯26和复位按键27。

在一个实施例中，在所述本体23的一端部24上设置扩展接口25，所述电量计量模块、ZIGBEE通信模块通过此扩展接口与所述插座2插拔式集成。智能用电信息采集插座的整个电路系统采用模块化设计理念，主要包括ZIGBEE无线通信模块、电量计量模块、电源模块和继电器开关模块，在不同的需求下，可以向扩展接口25中插入功能模块，使得插座的功能发生变化。

在一个实施例中，所述的扩展接口为多个，使得所述插座在功能性上按照所拆装的功能模块的不同而相应地增减。

插座2内可以包括可调的DC电源电路，通过在不同时刻在扩展接口25中接入的功能模块的不同而提供不同的DC电压，DC电压一方面作为供电所用，另一方面作为向功能模块承载一定大小的数据信号，数据信号可包括例如给无线模块(WIFI信号)的供电信号或确认 信号进行响应的数据信息。

在一个实施例中，整个插座2的电路系统是以电量计量模块为核心的控制系统，市电220V输入，供AC-DC电源模块转换成5V直流电压，再经过DC-DC变换电路输出3.3V电压，给电量计量模块，ZIGBEE无线通信模块供电；电量计量模块采集输入电压，输入电流信息，经过ATT7039A芯片计算处理，得出相关的功率，电量等其他用电信息；电量计量模块控制继电器开关模块的闭合和断开，从而控制用电设备的通电和断电；ZIGBEE无线通信模块与电量计量模块实时通信，通过ZIGBEE网络使无线手持终端设备与智能插座进行数据传输，从而在无线手持终端上可以实时读取智能插座上用电设备的用电信息，控制智能插座的通电和断电，ZIGBEE程序烧写接口可以方便的对ZIGBEE无线通信模块程序进行升级；另外，系统还带有状态指示，按键复位电路。

在一个实施例中，位于智能插座中的电量计量模块采用ATT7039A芯片，基于8位R8051XC设计，具有8052兼容指令集和总线结构，片内集成单相计量、处理器、电源管理，时钟管理，PLL，JTAG调试等功能。芯片有如下突出优势：

片内集成PLL倍频电路；片内集成丰富的存储器资源；

片内集成可永不关断的硬件看门狗电路；

片内集成RTC模块，可输出秒脉冲进行校验，实现每秒时钟补偿；

片内集成按键、串行通讯、LCD、红外调制、I2C等外设；

动态范围5000:1，有功电能误差小于0.1％，支持IEC62053-21、IEC62053-22标准的精度要求；动态范围5000:1，无功电能误差小于0.1％，支持IEC62053-23标准的精度要求；

电流/电压有效值测量误差小于0.5％；

提供两路ADC的原始采样数据和瞬时波形采样数据；

电流和电压采样通道具有4级模拟/数字增益可调，支持分流器和互感器直接接入。

在一个实施例中，电量计量模块是以8位R8051XC设计的ATT7039A电量计量芯片为核心，外部电路包括晶振电路，脉冲输出电路，JTAG接口电路可以在线编程，升级程序，DC-DC电源电路输出3.3V电压供给MCU工作，采用电压、电流互感器采集用电信息并传送给电能计量芯片，经过电能计量芯片进行测量，并计算得出家庭用电信息。

在另一个实施例中，提供一种紧凑式插座，其功能组件被限定于一个绝缘性本体内，所述功能组件包括：在本体表面上设置的供室内用户设备使用的取电插槽，以及在另一本体表面上设置的取电插头；连接于所述取电插槽与取电插头之间的扩展接口，其中所述扩展接口的截面尺寸设定为小于或等于18mm×14.5mm。

在一个实施例中，所述扩展接口25包括：电量计量模块，用于采集通过此插座取电的室内用户设备的用电信息；ZIGBEE通信模块，用于承载所述的ZIGBEE应用协议，与用户设备建立无线连接；继电器开关，连接所述ZIGBEE通信模块，以根据其接收的用户信号通断所述插座；或者电源，将AC220V市电转换为供所述的ZIGBEE通信模块和电量计量模块提供工作电源。

在一个实施例中，所述绝缘性本体包括不设有用于控制安装于所述扩展接口中的任一功能性模块或电路的控制按键的平滑本体，所述功能组件进一步包括用于自动检测电流通断的插座检测电路，用于所述紧凑式插座的安全插拔连接。

在一个实施例中，参照图3，所述取电插槽22或取电插头28的导电接触部分包括耦合连接在一起的端部接触件281、中段接触件282和末端接触件283。在本实施例中，解决了一种插座和插头连接部分的一个潜在问题。当取电插头28例如被插入或移除时，插头28的整个铁芯的至少一部分可能会产生刮擦或引起电火花，此时插头28端部某一部分的过电压较大，这一部分过电压所产生的能量需要被排出，例如强氧化铁芯表面，或通过其他与铁芯接触的导电体，例如人体分流，而本体23的内表面可能是由导电材料制成的，所以插槽22或插头28对本体内部导电部分造成可能的短路。因此导电铁芯28可以被分为3个部分，即第一接触导体电线的端部接触件281，在正确接触后再接触导体电线的中段接触件282，以及末端接触件283，三个部分的导电性材料各不相同，以保证在其中一个接触部分产生过多能量时，其他接触部分能够排出部分能量。

在一个实施例中，插座设备可包括指示其工作状态的指示部分，例如状态指示器可以由多个LED部分组成，当插座正常工作时的状态指示可以是绿色，而在扩展接口短路/断路的情况下，状态指示器显示红色，当插座的状态发送改变时，状态指示器可以规则间隔、连续指示。

在一个实施例中，所述绝缘性本体的截面尺寸设定为40mm×39.8mm或更小。电源组件和PCB电路板可被堆叠在本体内布置，以便减小这些组件的占用空间，由于是对室内用户用电设备，例如PC电脑的电量计量，它的计量电路可以直接用贴片电路实现，而不需要考虑由于需要安装体积较大的强电变压器或类似的AC降压电路而占用较大体积，即它对直流侧进行计量，不采集交流AC导体电线上的电流波动。

在另一方面，基于前述考虑到了可能的不良接触导致的过电压，其能量可由插槽22或本体2接地排放。

Claims (5)

1.紧凑式插座，其功能组件被限定于一个绝缘性本体内，其特征在于：所述功能组件包括：在本体表面上设置的供室内用户设备使用的取电插槽，以及在另一本体表面上设置的取电插头；连接于所述取电插槽与取电插头之间的扩展接口，其中所述扩展接口的截面尺寸设定为小于或等于18mm×14.5mm。

2.根据权利要求1所述的紧凑式插座，其特征在于：所述扩展接口包括：电量计量模块，用于采集通过此插座取电的室内用户设备的用电信息；ZIGBEE通信模块，用于承载所述的ZIGBEE应用协议，与用户设备建立无线连接；继电器开关，连接所述ZIGBEE通信模块，以根据其接收的用户信号通断所述插座；或者电源，将AC220V市电转换为供所述的ZIGBEE通信模块和电量计量模块提供工作电源。

3.根据权利要求2所述的紧凑式插座，其特征在于：所述绝缘性本体包括不设有用于控制安装于所述扩展接口中的任一功能性模块或电路的控制按键的平滑本体，所述功能组件进一步包括用于自动检测电流通断的插座检测电路，用于所述紧凑式插座的安全插拔连接。

4.根据权利要求1所述的紧凑式插座，其特征在于：所述取电插槽或取电插头的导电接触部分包括耦合连接的端部接触件、中段接触件和末端接触件。

5.根据权利要求1所述的紧凑式插座，其特征在于：所述绝缘性本体的截面尺寸设定为40mm×39.8mm或更小。