CN204741115U - 一种基于时间可控的智能型模块化插排 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于时间可控的智能型模块化插排，包括主插排模块与若干个插排模块，所述主插排模块及若干个所述插排模块依次连接，所述主插排模块包括具有A/D转换接口的单片机，所述插排模块包括继电器及与所述继电器连接的电流变送器、电压变送器、Header6X2接口，所述单片机通过所述Header6X2接口连接所述继电器。本实用新型通过在现有的主插排模块上增加可拆分的插排模块，使插排的使用更加方便灵活；本实用新型在主插排模块上增加单片机控制，在每个插排模块上增加触点控制、电流电压检测装置，实现了同一单片机控制所有插排模块，而不用每一模块都添加单片机，节省了生产成本。

Description

一种基于时间可控的智能型模块化插排

技术领域

本实用新型涉及一种基于时间可控的智能型模块化插排，属于智能电子产品技术领域。

背景技术

随着生活水平的提高，家里的电器越来越多，当原有的插排没有位置时，只能另换一个，不仅浪费，而且布线复杂，造成诸多不便。

日常生活中许多时候电源一直插着，或待机，或工作，我们需要一个可以自动断电、自动供电的插排；现有插排经常发生烧坏现象，安全系数较低，严重危害人们的人身安全；人们对于智能定时插排有迫切需求，要求插排在无人的条件下自动安全运行、安全启动、自动关闭。

日常生活中电源待机时虽然功耗较小，但随着时间的累积，这一功耗数字也是相当可观的，不符合现在节能环保的意识。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种基于时间可控的智能型模块化插排；

本实用新型插排模块的设计，实现了可扩展可移除，原有插排仍然可以使用，不仅方便，而且节省。

本实用新型的技术方案为：

一种基于时间可控的智能型模块化插排，包括主插排模块与若干个插排模块，所述主插排模块及若干个所述插排模块依次连接，所述主插排模块包括具有A/D转换接口的单片机，所述插排模块包括继电器及与所述继电器连接的电流变送器、电压变送器、Header6X2接口，所述单片机通过所述Header6X2接口连接所述继电器。

单片机根据A/D转换接口的不同，可扩展不同数量的插排模块。

通过插孔与插头的对接使得插排模块与单片机连接，所述插排模块具有定时控制、显示用电量、过流检测、待机断电功能，单片机输出控制信号，通过插排模块的插孔和插头接收信号并进行传输，所述控制信号放大后驱动所述继电器的继电器驱动电路，控制继电器的通断，进而控制用电设备的通断。

根据本实用新型优选的，所述主插排模块还包括与所述单片机分别连接的时钟模块、输入模块、显示模块、电源模块及存储模块；所述单片机型号为MSP430F5438A；所述智能型模 块化插排包括主插排模块及三个插排模块，三个插排模块包括：插排模块1、插排模块2及插排模块3；所述时钟模块的型号为DS1302；所述输入模块是指按键；所述显示模块是指LCD液晶显示屏；所述电源模块包括12V锂电池和型号为LM7812的三端稳压芯片。

所述时钟模块用于控制主插排模板及插排模块定点通电或断电；例如，用户要求每天早晨7点自动通电，则通过时钟模块进行控制。所述输入模块用于键盘输入；例如，用户要查看插排模块1上面用电设备的用电量，则通过输入模块输入数字1，显示模块上面就会显示插排模块1上用电设备的用电量。所述显示模块用于显示用电量；所述电源模块用于单片机供电；所述存储模块用于存储电流变送器产生的电流信号及电压变送器产生的电压信号。

型号为DS1302时钟模块是比较成熟的时钟模块，系统时间由DS1302芯片提供，DS1302芯片可以为装置提供准确的时间，而且具有外接的备用电源，断电时，时钟模块仍能正常运行，能够有效保证整个控制系统运行的稳定性，DS1302需要外接32768Hz的晶振，为芯片提供时钟源。所述12V锂电池通过由LM7812三端稳压芯片按照现有技术设计的直流稳压电源电路为单片机供电。所述存储模块是指MSP430F5438A单片机内部自带的存储功能。

根据本实用新型优选的，继电器采用24V电源供电。

根据本实用新型优选的，所述主插排模块一侧及所述插排模块一侧分别设有插孔一至插孔十一，所述插排模块另一侧设有分别与插孔一至插孔十一匹配的插头一至插头十一，即十一对匹配的插孔、插头，所述十一对匹配的插孔、插头分成三组，其中，第一至第五对匹配的插孔、插头为第一组，第六至第八对匹配的插孔、插头为第二组，第九至第十一对匹配的插孔、插头为第三组，每一组都包括常开触点K₁、K₂、K₃；第一组中，所述插排模块通过插孔一、插头一连接所述24V电源，所述插排模块通过插孔二、插头二接地，所述主插排模块通过插孔三、插头三连接所述电流信号，所述主插排模块通过插孔四、插头四连接所述电压信号，所述插排模块通过插孔五、插头五连接所述主插排模块；第二组中，所述主插排模块通过插孔六、插头六连接所述电流信号，所述主插排模块通过插孔七、插头七连接所述电压信号，所述插排模块通过插孔八、插头八连接所述主插排模块；第三组中，所述主插排模块通过插孔九、插头九连接所述电流信号，所述主插排模块通过插孔十、插头十连接所述电压信号，所述插排模块通过插孔十一、插头十一连接所述主插排模块。

根据本实用新型优选的，所述插排模块上均设有三个按钮，即按钮一、按钮二、按钮三，按钮一控制常开触点K₁的通断，按钮二控制常开触点K₂的通断，按钮三控制常开触点K₃的通断。

当插排模块1接入主插排模块时，按下插排模块1的按钮一，则常开触点K₁闭合，插头一至插头五分别与插孔一至插孔五接通，利用Header6X2接口实现信息的传输，进而对插排模块1进行控制并将电流信号、电压信号输送到单片机中进行存储、判断；当接入插排模块2时，按下插排模块2上的按钮二，插排模块2上的K₂闭合，此时插排模块1上按钮二并没有被按下，故插排模块1上的K₂是常开的，插排模块2上的信号经过插排模块1传输的时候不会与插排模块1的信号混合，不会发生信号的“乱窜问题”，保证了每个插排模块上信号的准确性，使得测量到的电压信号、电流信号准确可靠。同理，当接入插排模块3时，只需按下插排模块3上面的按钮三即可。

所述主插排模块控制所述插排模块进行用电显示的方法，具体步骤包括：

(1)电流变送器将测得的用电设备标准电流信号通过所述Header6X2接口输出至MSP430F5438A单片机，MSP430F5438A单片机对用电设备标准电流信号进行存储；

(2)电压变送器将测得的用电设备标准电压信号通过所述Header6X2接口输出至MSP430F5438A单片机，MSP430F5438A单片机中对用电设备标准电压信号进行存储；

(3)MSP430F5438A单片机通过用电量与电压、电流之间的关系，将电压和电流经过处理得到的实际用电量输出，并显示在LCD液晶显示屏上。

所述主插排模块控制所述插排模块进行定时控制的方法，具体步骤包括：

A、当主插排模块控制所述插排模块实现用电设备开始工作时间控制时，具体步骤包括：

a、用户通过输入模块设定用电设备开始工作时间，用电设备开始工作时间通过MSP430F5438A单片机发送至显示模块显示；

b、MSP430F5438A单片机通过现有程序判断当前时间是否达到所述用电设备开始工作时间，如果是，则MSP430F5438A单片机输出高电平信号，高电平信号驱动运算放大电路导通，继电器线圈得电，触点吸合，用电设备通电开始工作；否则，继续等待；

B、当主插排模块控制所述插排模块实现用电设备停止工作时间控制时，具体步骤包括：

c、用户通过输入模块设定用电设备停止工作时间，用电设备停止工作时间通过MSP430F5438A单片机发送至显示模块显示；

d、MSP430F5438A单片机通过现有程序判断当前时间是否达到所述用电设备停止工作时间，如果是，则MSP430F5438A单片机输出低电平信号，低电平信号驱动运算放大电路截止，继电器线圈失电，触点断开，用电设备通电停止工作；否则，继续等待。

所述主插排模块控制所述插排模块进行电流检测通断电的方法，具体步骤包括：

(Ⅰ)读取用电设备的当前电流值，并将用电设备的当前电流值转化成标准电压值，将产生的电压信号传输至MSP430F5438A单片机并存储在存储模块；

(Ⅱ)每隔时间t执行步骤(Ⅰ)，t的取值范围为0<t≤10s，获取用电设备的一组电流值{a1、a2、……an},其中，n为正整数，且n≥3，求取{a1、a2、……an}中的最大值amax及最小值amin，当{a1、a2、……an}中的任一数值均未超过用户设定的电流值时，如果在时间T内(amin/amax)一直小于10％，则用电设备已经处于待机状态，单片机控制继电器断电，消除待机功耗，其中，T的取值范围为T>60s；当最大值amax超过用户设定的电流值时，单片机控制继电器断电。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型设计的智能型模块化插排，通过在现有的主插排模块上增加可拆分的插排模块，使插排的使用更加方便灵活；

2、本实用新型在主插排模块上增加单片机控制，在每个插排模块上增加触点控制、电流电压检测装置，实现了同一单片机控制所有插排模块，而不用每一模块都添加单片机，节省了生产成本；

3、每一插排模块都能实现定时通断电、电流检测通断电功能，增加了插排的安全系数，且在待机状态时自动断开电源，消除待机功耗，减少了电耗，节约了用电开支。

附图说明

图1为本实用新型的逻辑框图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图2中,1、LCD液晶显示屏，2、按键，3、按钮一；,4、按钮二；5、按钮三；

图3为本发明主插排模块、插排模块1、插排模块2之间的电路连接图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本实用新型作进一步限定，但不限于此。

实施例

一种基于时间可控的智能型模块化插排，包括主插排模块与若干个插排模块，所述主插排模块及若干个所述插排模块依次连接，所述主插排模块包括具有A/D转换接口的单片机，所述插排模块包括继电器及与所述继电器连接的电流变送器、电压变送器、Header6X2接口，所述单片机通过所述Header6X2接口连接所述继电器。

单片机根据A/D转换接口的不同，可扩展不同数量的插排模块。

通过插孔与插头的对接使得插排模块与单片机连接，所述插排模块具有定时控制、显示 用电量、过流检测、待机断电功能，单片机输出控制信号，通过插排模块的插孔和插头接收信号并进行传输，所述控制信号放大后驱动所述继电器的继电器驱动电路，控制继电器的通断，进而控制用电设备的通断。

所述主插排模块还包括与所述单片机分别连接的时钟模块、输入模块、显示模块、电源模块及存储模块；所述单片机型号为MSP430F5438A；所述智能型模块化插排包括主插排模块及三个插排模块，三个插排模块包括：插排模块1、插排模块2及插排模块3；所述时钟模块的型号为DS1302；所述输入模块是指按键2；所述显示模块是指LCD液晶显示屏1；所述电源模块包括12V锂电池和型号为LM7812的三端稳压芯片。

所述时钟模块用于控制主插排模板及插排模块定点通电或断电；例如，用户要求每天早晨7点自动通电，则通过时钟模块进行控制。所述输入模块用于键盘输入；例如，用户要查看插排模块1上面用电设备的用电量，则通过输入模块输入数字1，显示模块上面就会显示插排模块1上用电设备的用电量。所述显示模块用于显示用电量；所述电源模块用于单片机供电；所述存储模块用于存储电流变送器产生的电流信号及电压变送器产生的电压信号。

型号为DS1302时钟模块是比较成熟的时钟模块，系统时间由DS1302芯片提供，DS1302芯片可以为装置提供准确的时间，而且具有外接的备用电源，断电时，时钟模块仍能正常运行，能够有效保证整个控制系统运行的稳定性，DS1302需要外接32768Hz的晶振，为芯片提供时钟源。所述12V锂电池通过由LM7812三端稳压芯片按照现有技术设计的直流稳压电源电路为单片机供电。所述存储模块是指MSP430F5438A单片机内部自带的存储功能。

继电器采用24V电源供电。

所述主插排模块一侧及所述插排模块一侧分别设有插孔一至插孔十一，所述插排模块另一侧设有分别与插孔一至插孔十一匹配的插头一至插头十一，即十一对匹配的插孔、插头，所述十一对匹配的插孔、插头分成三组，其中，第一至第五对匹配的插孔、插头为第一组，第六至第八对匹配的插孔、插头为第二组，第九至第十一对匹配的插孔、插头为第三组，每一组都包括常开触点K₁、K₂、K₃；第一组中，所述插排模块通过插孔一、插头一连接所述24V电源，所述插排模块通过插孔二、插头二接地，所述主插排模块通过插孔三、插头三连接所述电流信号，所述主插排模块通过插孔四、插头四连接所述电压信号，所述插排模块通过插孔五、插头五连接所述主插排模块，所述主插排模块控制所述插排模块；第二组中，所述主插排模块通过插孔六、插头六连接所述电流信号，所述主插排模块通过插孔七、插头七连接所述电压信号，所述插排模块通过插孔八、插头八连接所述主插排模块，所述主插排模块控 制所述插排模块；第三组中，所述主插排模块通过插孔九、插头九连接所述电流信号，所述主插排模块通过插孔十、插头十连接所述电压信号，所述插排模块通过插孔十一、插头十一连接所述主插排模块，所述主插排模块控制所述插排模块。

所述插排模块上均设有三个按钮，即按钮一3、按钮二4、按钮三5，按钮一3控制常开触点K₁的通断，按钮二4控制常开触点K₂的通断，按钮三5控制常开触点K₃的通断。

当插排模块1接入主插排模块时，按下插排模块1的按钮一3，则常开触点K₁闭合，插头一至插头五分别与插孔一至插孔五接通，利用Header6X2接口实现信息的传输，进而对插排模块1进行控制并将电流信号、电压信号输送到单片机中进行存储、判断；当接入插排模块2时，按下插排模块2上的按钮二4，插排模块2上的K₂闭合，此时插排模块1上按钮二4并没有被按下，故插排模块1上的K₂是常开的，插排模块2上的信号经过插排模块1传输的时候不会与插排模块1的信号混合，不会发生信号的“乱窜问题”，保证了每个插排模块上信号的准确性，使得测量到的电压信号、电流信号准确可靠。同理，当接入插排模块3时，只需按下插排模块3上面的按钮三5即可。

所述主插排模块控制所述插排模块进行用电显示的方法，具体步骤包括：

(1)电流变送器将测得的用电设备标准电流信号通过所述Header6X2接口输出至MSP430F5438A单片机，MSP430F5438A单片机对用电设备标准电流信号进行存储；

(2)电压变送器将测得的用电设备标准电压信号通过所述Header6X2接口输出至MSP430F5438A单片机，MSP430F5438A单片机中对用电设备标准电压信号进行存储；

(3)MSP430F5438A单片机通过用电量与电压、电流之间的关系，将电压和电流经过处理得到的实际用电量输出，并显示在LCD液晶显示屏1上。

所述主插排模块控制所述插排模块进行定时控制的方法，具体步骤包括：

A、当主插排模块控制所述插排模块实现用电设备开始工作时间控制时，具体步骤包括：

a、用户通过输入模块设定用电设备开始工作时间，用电设备开始工作时间通过MSP430F5438A单片机发送至显示模块显示；

b、MSP430F5438A单片机通过现有程序判断当前时间是否达到所述用电设备开始工作时间，如果是，则MSP430F5438A单片机输出高电平信号，高电平信号驱动运算放大电路导通，继电器线圈得电，触点吸合，用电设备通电开始工作；否则，继续等待；

B、当主插排模块控制所述插排模块实现用电设备停止工作时间控制时，具体步骤包括：

c、用户通过输入模块设定用电设备停止工作时间，用电设备停止工作时间通过 MSP430F5438A单片机发送至显示模块显示；

d、MSP430F5438A单片机通过现有程序判断当前时间是否达到所述用电设备停止工作时间，如果是，则MSP430F5438A单片机输出低电平信号，低电平信号驱动运算放大电路截止，继电器线圈失电，触点断开，用电设备通电停止工作；否则，继续等待。

所述主插排模块控制所述插排模块进行电流检测通断电的方法，具体步骤包括：

(Ⅰ)读取用电设备的当前电流值，并将用电设备的当前电流值转化成标准电压值，将产生的电压信号传输至MSP430F5438A单片机并存储在存储模块；

(Ⅱ)每隔时间t执行步骤(Ⅰ)，t＝10s，获取用电设备的一组电流值{a1、a2、……an},其中，n为正整数，且n≥3，求取{a1、a2、……an}中的最大值amax及最小值amin，当{a1、a2、……an}中的任一数值均未超过用户设定的电流值时，如果在时间T内(amin/amax)一直小于10％，则用电设备已经处于待机状态，单片机控制继电器断电，消除待机功耗，其中，T的取值范围为T＝65s；当最大值amax超过用户设定的电流值时，单片机控制继电器断电。

Claims (5)

1.一种基于时间可控的智能型模块化插排，其特征在于，包括主插排模块与若干个插排模块，所述主插排模块及若干个所述插排模块依次连接，所述主插排模块包括具有A/D转换接口的单片机，所述插排模块包括继电器及与所述继电器连接的电流变送器、电压变送器、Header6X2接口，所述单片机通过所述Header6X2接口连接所述继电器。

2.根据权利要求1所述智能型模块化插排，其特征在于，所述主插排模块还包括与所述单片机分别连接的时钟模块、输入模块、显示模块、电源模块及存储模块；所述单片机型号为MSP430F5438A；所述智能型模块化插排包括主插排模块及三个插排模块，三个插排模块包括：插排模块1、插排模块2及插排模块3；所述时钟模块的型号为DS1302；所述输入模块是指按键；所述显示模块是指LCD液晶显示屏；所述电源模块包括12V锂电池和型号为LM7812的三端稳压芯片。

3.根据权利要求2所述智能型模块化插排，其特征在于，继电器采用24V电源供电。

4.根据权利要求3所述智能型模块化插排，其特征在于，所述主插排模块一侧及所述插排模块一侧分别设有插孔一至插孔十一，所述插排模块另一侧设有分别与插孔一至插孔十一匹配的插头一至插头十一，即十一对匹配的插孔、插头，所述十一对匹配的插孔、插头分成三组，其中，第一至第五对匹配的插孔、插头为第一组，第六至第八对匹配的插孔、插头为第二组，第九至第十一对匹配的插孔、插头为第三组，每一组都包括常开触点K₁、K₂、K₃；第一组中，所述插排模块通过插孔一、插头一连接所述24V电源，所述插排模块通过插孔二、插头二接地，所述主插排模块通过插孔三、插头三连接所述电流变送器，所述主插排模块通过插孔四、插头四连接所述电压变送器，所述插排模块通过插孔五、插头五连接所述主插排模块；第二组中，所述主插排模块通过插孔六、插头六连接所述电流变送器，所述主插排模块通过插孔七、插头七连接所述电压变送器，所述插排模块通过插孔八、插头八连接所述主插排模块；第三组中，所述主插排模块通过插孔九、插头九连接所述电流变送器，所述主插排模块通过插孔十、插头十连接所述电压变送器，所述插排模块通过插孔十一、插头十一连接所述主插排模块。

5.根据权利要求4所述智能型模块化插排，其特征在于，所述插排模块上均设有三个按钮，即按钮一、按钮二、按钮三，按钮一控制常开触点K₁的通断，按钮二控制常开触点K₂的通断，按钮三控制常开触点K₃的通断。