CN205122909U - 一种智能插座 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能插座，包括微处理器用于接收识别模块识别的用电器信息并将用电器信息发送至Wifi通信模块，并向交互模块发送互动命令，接收交互模块发送的用电计划信息并根据用电计划信息对用电器供电；计量模块用于记录对用电器供电的情况，输出并判断用电器是否处于过载或工作异常状态；继电器模块用于在用电器处于过载或工作异常状态时切断对该用电器的电性连接；识别模块用于识别接入智能插座的用电器，获取所识别用电器的用电器信息发送至微处理器；交互模块用于接收微处理器的互动命令并与使用者交互，获取用电计划信息发送至微处理器；Wifi通信模块用于接收微处理器发送的用电器信息发送至智能用电优化控制器。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能电器领域，特别地，涉及一种智能插座。
背景技术
随着家庭分布式能源的大量接入，以及电网需求响应在用电侧的推进，对家庭用电的要求越来越高，除了实现家庭自动化外，还要提高家庭用电的效率和新能源利用率、实现家庭用电响应等功能。插座是家庭电器连接电网的接口，传统的插座在应用中只有电力传输的作用，无法承担家庭智能用电系统的需求。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种智能插座，能够控制智能家用电器、受分布式能源的动态影响、与电网智能互动，进而组成统一的家庭智能用电系统。
基于上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
根据本实用新型的一个方面，提供了一种智能插座，连接至用电器与智能用电优化控制器，包括多个插座。
根据本实用新型提供的智能插座还包括：
微处理器，微处理器电性连接至电源模块、计量模块、继电器模块、识别模块与交互模块，微处理器用于接收识别模块识别的用电器信息并将用电器信息发送至Wifi通信模块，并向交互模块发送互动命令；接收交互模块发送的用电计划信息并根据用电计划信息对用电器供电；
电源模块，电源模块电性连接至微处理器、计量模块、继电器模块、识别模块与交互模块，用于为上述模块供电；
计量模块，计量模块电性连接至微处理器，计量模块用于记录微处理器根据用电计划信息对用电器供电的情况，输出对用电器当前供电的情况，并根据用电器供电的情况判断用电器是否处于过载或工作异常状态；
继电器模块，继电器模块电性连接至微处理器，继电器模块用于在用电器处于过载或工作异常状态时切断对该用电器的电性连接；
识别模块，识别模块电性连接至微处理器，识别模块用于识别接入智能插座的用电器，获取所识别用电器的用电器信息，并将识别的用电器信息发送至微处理器；
交互模块，交互模块电性连接至微处理器，交互模块用于接收微处理器的互动命令并与使用者交互，获取用电计划信息并将用电计划信息发送至微处理器；
Wifi通信模块，Wifi通信模块电性连接至微处理器，Wifi通信模块用于接收微处理器发送的用电器信息并将用电器信息发送至智能用电优化控制器。
其中，每个用电器均具有一个射频识别标签，射频识别标签设置于用电器上；识别模块包括多个光敏元件与射频识别单元，多个光敏元件与射频识别单元电性连接，每个光敏元件设置于一个插座处，当用电器的插头插入插座时光敏元件触发射频识别单元扫描用电器的射频识别标签，识别用电器并获得用电器信息。
并且，射频识别标签设置于用电器上，为射频识别标签设置于用电器的插头上；光敏元件为光敏电阻，光敏电阻因光强改变使得阻抗改变并触发射频识别单元工作。
其中，Wifi通信模块将用电器信息发送至智能用电优化控制器后，还用于接收智能用电优化控制器返回的用电器使用参考信息，并将用电器使用参考信息通过微处理器在交互模块输出，其中，用电器使用参考信息包括以下至少之一：用电器工作参数、是否立刻工作、推荐工作时间、推荐限制频率。
并且，交互模块输出用电器使用参考信息后，还用于接收使用者的返回命令，交互模块将返回命令通过微处理器控制用电器的工作方式。
并且，其特征在于，交互模块包括LED液晶屏与多个按键，交互模块输出用电器使用参考信息为，交互模块通过LED液晶屏输出用电器使用参考信息；交互模块接收使用者的返回命令，为交互模块通过按键接收使用者的返回命令。
其中，计量模块输出对用电器当前供电的情况、判断用电器是否处于过载或工作异常状态的同时，还将用电器供电的情况与用电器是否处于过载或工作异常状态的判断结果通过微处理器与Wifi通信模块发送至智能用电优化控制器；其中，用电器供电的情况包括以下至少之一：电气接入状态、功率消耗。
并且，继电器模块用于在用电器处于过载或工作异常状态时切断对该用电器的电性连接，为当计量模块判断用电器处于过载或工作异常状态时，或智能用电优化控制器判断用电器处于过载或工作异常状态时，计量模块或智能用电优化控制器通过微处理器控制继电器模块切断对该用电器的电性连接，同时计量模块或智能用电优化控制器还输出用电器的异常信息与用电器断电保护信息。
上述微处理器是以型号为MSP430G2553的单片机为中心的集成电路；计量模块是以型号为CS5463的计量芯片为中心的集成电路；电源模块将220交流电源转化为5V与3.3V的直流电源。
并且，计量模块包括前端采样电路与计量芯片外围电路，其中，前端采样电路包括电阻R10＝1mR串联于Neutral端与J2端之间，电阻R10两端连接至两电流采样端；六个电阻R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝R8＝150K与电阻R9＝510R串联于LINE端与地之间，电阻R9两端连接至两电压采样端；计量芯片外围电路包括计量芯片CS5463，CS5463的VIN+与VIN-端分别通过R16＝0R与R18＝1K连接至两电压采样端，VIN+与VIN-端之间通过C16＝0.022uF短路，VIN+与VIN-端之间还通过两电容C15＝C17＝220pF串联短路，CS5463的IIN+与IIN-端分别通过R20＝1K、L4＝1uH与R21＝1K、L5＝1uH连接至两电流采样端，IIN+与IIN-端之间通过C19＝0.022uF短路，IIN+与IIN-端之间还通过两电容C18＝C20＝220pF串联短路，CS5463的CS、SDI、SDO、SCLK端对应连接至微处理器的meter_CS、meter_SI、meter_SO、meter_SCLK端。
从上面所述可以看出，本实用新型提供的技术方案通过使用将所有智能电器都接入智能插座并由智能插座与智能用电优化控制器统一进行识别、多层次控制、保护与告警的技术方案，是家用电器管理更智能化，使全部电器参与到用电优化控制中，保证电器运行的更安全合理，也能够培养用户良好的用电习惯。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本实用新型实施例的智能插座的结构框图；
图2为根据本实用新型实施例的智能插座中各模块的连接关系图；
图3为根据本实用新型实施例的智能插座的外观图；
图4为根据本实用新型实施例的智能插座与多用电器的连接关系图；
图5为根据本实用新型实施例的智能插座中，电源模块220V转5V的电路图；
图6为根据本实用新型实施例的智能插座中，电源模块5V转3.3V的电路图；
图7为根据本实用新型实施例的智能插座中，计量模块前端采样电路的电路图；
图8为根据本实用新型实施例的智能插座中，计量模块计量芯片外围电路的电路图；
图9为根据本实用新型实施例的智能插座中，继电器模块继电器控制电路的电路图；
图10(a)为根据本实用新型实施例的智能插座中，继电器模块状态检测电路的电路图的一部分；
图10(b)为根据本实用新型实施例的智能插座中，继电器模块状态检测电路的电路图的一部分；
图11(a)为根据本实用新型实施例的智能插座中，识别模块的电路图的一部分；
图11(b)为根据本实用新型实施例的智能插座中，识别模块的电路图的一部分；
图12(a)为根据本实用新型实施例的智能插座中，交互模块的电路图的一部分；
图12(b)为根据本实用新型实施例的智能插座中，交互模块的电路图的一部分；
图13为根据本实用新型实施例的智能插座中，Wifi通信模块的电路图；
图14(a)为根据本实用新型实施例的智能插座中，微处理器与其外围电路的电路图的一部分；
图14(b)为根据本实用新型实施例的智能插座中，微处理器与其外围电路的电路图的一部分；
图14(c)为根据本实用新型实施例的智能插座中，微处理器与其外围电路的电路图的一部分；
图14(d)为根据本实用新型实施例的智能插座中，微处理器与其外围电路的电路图的一部分；
图14(e)为根据本实用新型实施例的智能插座中，微处理器与其外围电路的电路图的一部分；
图14(f)为根据本实用新型实施例的智能插座中，微处理器与其外围电路的电路图的一部分；
图14(g)为根据本实用新型实施例的智能插座中，微处理器与其外围电路的电路图的一部分；
图14(h)为根据本实用新型实施例的智能插座中，微处理器与其外围电路的电路图的一部分；
图14(i)为根据本实用新型实施例的智能插座中，微处理器与其外围电路的电路图的一部分。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进一步进行清楚、完整、详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
根据本实用新型的实施例，提供了一种智能插座，连接至用电器与智能用电优化控制器，包括多个插座。
如图1所示，根据本实用新型的实施例提供的智能插座还包括：
微处理器，微处理器电性连接至电源模块、计量模块、继电器模块、识别模块与交互模块，微处理器用于接收识别模块识别的用电器信息并将用电器信息发送至Wifi通信模块，并向交互模块发送互动命令；接收交互模块发送的用电计划信息并根据用电计划信息对用电器供电；
电源模块，电源模块电性连接至微处理器、计量模块、继电器模块、识别模块与交互模块，用于为上述模块供电；
计量模块，计量模块电性连接至微处理器，计量模块用于记录微处理器根据用电计划信息对用电器供电的情况，输出对用电器当前供电的情况，并根据用电器供电的情况判断用电器是否处于过载或工作异常状态；
继电器模块，继电器模块电性连接至微处理器，继电器模块用于在用电器处于过载或工作异常状态时切断对该用电器的电性连接；
识别模块，识别模块电性连接至微处理器，识别模块用于识别接入智能插座的用电器，获取所识别用电器的用电器信息，并将识别的用电器信息发送至微处理器；
交互模块，交互模块电性连接至微处理器，交互模块用于接收微处理器的互动命令并与使用者交互，获取用电计划信息并将用电计划信息发送至微处理器；
Wifi通信模块，Wifi通信模块电性连接至微处理器，Wifi通信模块用于接收微处理器发送的用电器信息并将用电器信息发送至智能用电优化控制器。
其中，每个用电器均具有一个射频识别标签，射频识别标签设置于用电器上；识别模块包括多个光敏元件与射频识别单元，多个光敏元件与射频识别单元电性连接，每个光敏元件设置于一个插座处，当用电器的插头插入插座时光敏元件触发射频识别单元扫描用电器的射频识别标签，识别用电器并获得用电器信息。
具体地，如图3所示，射频识别标签设置于用电器上，为射频识别标签设置于用电器的插头上；光敏元件为光敏电阻，光敏电阻因光强改变使得阻抗改变并触发射频识别单元工作。
其中，Wifi通信模块将用电器信息发送至智能用电优化控制器后，还用于接收智能用电优化控制器返回的用电器使用参考信息，并将用电器使用参考信息通过微处理器在交互模块输出，其中，用电器使用参考信息包括以下至少之一：用电器工作参数、是否立刻工作、推荐工作时间、推荐限制频率。图4中示出的家庭用电优化控制器即为智能用电优化控制器的一个实施例，多种不同智能用电器经过智能插座连接到智能用电优化控制器进行统一优化。
并且，交互模块输出用电器使用参考信息后，还用于接收使用者的返回命令，交互模块将返回命令通过微处理器控制用电器的工作方式。
并且，其特征在于，交互模块包括LED液晶屏与多个按键，交互模块输出用电器使用参考信息为，交互模块通过LED液晶屏输出用电器使用参考信息；交互模块接收使用者的返回命令，为交互模块通过按键接收使用者的返回命令。
其中，计量模块输出对用电器当前供电的情况、判断用电器是否处于过载或工作异常状态的同时，还将用电器供电的情况与用电器是否处于过载或工作异常状态的判断结果通过微处理器与Wifi通信模块发送至智能用电优化控制器；其中，用电器供电的情况包括以下至少之一：电气接入状态、功率消耗。
并且，继电器模块用于在用电器处于过载或工作异常状态时切断对该用电器的电性连接，为当计量模块判断用电器处于过载或工作异常状态时，或智能用电优化控制器判断用电器处于过载或工作异常状态时，计量模块或智能用电优化控制器通过微处理器控制继电器模块切断对该用电器的电性连接，同时计量模块或智能用电优化控制器还输出用电器的异常信息与用电器断电保护信息。
图2示出的是以上模块中的部分芯片以及模块之间的具体连接关系。上述微处理器是以型号为MSP430G2553的单片机为中心的集成电路；计量模块是以型号为CS5463的计量芯片为中心的集成电路；电源模块将220交流电源转化为5V与3.3V的直流电源。
图5至图14(i)依次示出了本发明中各模块的电路图。以计量模块为例，如图7、8所示，计量模块包括前端采样电路与计量芯片外围电路，其中，前端采样电路包括电阻R10＝1mR串联于Neutral端与J2端之间，电阻R10两端连接至两电流采样端；六个电阻R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝R8＝150K与电阻R9＝510R串联于LINE端与地之间，电阻R9两端连接至两电压采样端；计量芯片外围电路包括计量芯片CS5463，CS5463的VIN+与VIN-端分别通过R16＝0R与R18＝1K连接至两电压采样端，VIN+与VIN-端之间通过C16＝0.022uF短路，VIN+与VIN-端之间还通过两电容C15＝C17＝220pF串联短路，CS5463的IIN+与IIN-端分别通过R20＝1K、L4＝1uH与R21＝1K、L5＝1uH连接至两电流采样端，IIN+与IIN-端之间通过C19＝0.022uF短路，IIN+与IIN-端之间还通过两电容C18＝C20＝220pF串联短路，CS5463的CS、SDI、SDO、SCLK端对应连接至微处理器的meter_CS、meter_SI、meter_SO、meter_SCLK端。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过使用将所有智能电器都接入智能插座并由智能插座与智能用电优化控制器统一进行识别、多层次控制、保护与告警的技术方案，是家用电器管理更智能化，使全部电器参与到用电优化控制中，保证电器运行的更安全合理，也能够培养用户良好的用电习惯。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能插座，连接至用电器与智能用电优化控制器，包括多个插座，其特征在于，还包括：
微处理器，所述微处理器电性连接至电源模块、计量模块、继电器模块、识别模块与交互模块，所述微处理器用于接收识别模块识别的用电器信息并将所述用电器信息发送至Wifi通信模块，并向交互模块发送互动命令；接收交互模块发送的用电计划信息并根据所述用电计划信息对所述用电器供电；
电源模块，所述电源模块电性连接至所述微处理器、计量模块、继电器模块、识别模块与交互模块，用于为上述模块供电；
计量模块，所述计量模块电性连接至所述微处理器，所述计量模块包括前端采样电路与计量芯片外围电路，所述计量模块用于记录所述微处理器根据所述用电计划信息对所述用电器供电的情况，输出对所述用电器当前供电的情况，并根据所述用电器供电的情况判断所述用电器是否处于过载或工作异常状态；
继电器模块，所述继电器模块电性连接至所述微处理器，所述继电器模块用于在所述用电器处于过载或工作异常状态时切断对该用电器的电性连接；
识别模块，所述识别模块电性连接至所述微处理器，所述识别模块用于识别接入所述智能插座的用电器，获取所识别用电器的用电器信息，并将所述识别的用电器信息发送至所述微处理器；
交互模块，所述交互模块电性连接至所述微处理器，所述交互模块用于接收所述微处理器的互动命令并与使用者交互，获取用电计划信息并将所述用电计划信息发送至所述微处理器；
Wifi通信模块，所述Wifi通信模块电性连接至所述微处理器，所述Wifi通信模块用于接收所述微处理器发送的用电器信息并将所述用电器信息发送至智能用电优化控制器。
2.根据权利要求1所述的一种智能插座，其特征在于，所述每个用电器均具有一个射频识别标签，所述射频识别标签设置于所述用电器上；所述识别模块包括多个光敏元件与射频识别单元，所述多个光敏元件与射频识别单元电性连接，所述每个光敏元件设置于一个插座处，当所述用电器的插头插入所述插座时所述光敏元件触发所述射频识别单元扫描所述用电器的射频识别标签，识别所述用电器并获得所述用电器信息。
3.根据权利要求2所述的一种智能插座，其特征在于，所述射频识别标签设置于所述用电器上，为所述射频识别标签设置于所述用电器的插头上；所述光敏元件为光敏电阻，所述光敏电阻因光强改变使得阻抗改变并触发所述射频识别单元工作。
4.根据权利要求1所述的一种智能插座，其特征在于，所述Wifi通信模块将所述用电器信息发送至智能用电优化控制器后，还用于接收所述智能用电优化控制器返回的所述用电器使用参考信息，并将所述用电器使用参考信息通过所述微处理器在所述交互模块输出，其中，所述用电器使用参考信息包括以下至少之一：用电器工作参数、是否立刻工作、推荐工作时间、推荐限制频率。
5.根据权利要求4所述的一种智能插座，其特征在于，所述交互模块输出所述用电器使用参考信息后，还用于接收使用者的返回命令，所述交互模块将所述返回命令通过所述微处理器控制所述用电器的工作方式。
6.根据权利要求5所述的一种智能插座，其特征在于，所述交互模块包括LED液晶屏与多个按键，所述交互模块输出所述用电器使用参考信息为，所述交互模块通过LED液晶屏输出所述用电器使用参考信息；所述交互模块接收使用者的返回命令，为所述交互模块通过按键接收使用者的返回命令。
7.根据权利要求1所述的一种智能插座，其特征在于，所述计量模块输出对所述用电器当前供电的情况、判断所述用电器是否处于过载或工作异常状态的同时，还将所述用电器供电的情况与用电器是否处于过载或工作异常状态的判断结果通过所述微处理器与所述Wifi通信模块发送至智能用电优化控制器；其中，所述用电器供电的情况包括以下至少之一：电气接入状态、功率消耗。
8.根据权利要求7所述的一种智能插座，其特征在于，所述继电器模块用于在所述用电器处于过载或工作异常状态时切断对该用电器的电性连接，为当所述计量模块判断所述用电器处于过载或工作异常状态时，或所述智能用电优化控制器判断所述用电器处于过载或工作异常状态时，所述计量模块或所述智能用电优化控制器通过所述微处理器控制所述继电器模块切断对该用电器的电性连接，同时所述计量模块或所述智能用电优化控制器还输出所述用电器的异常信息与用电器断电保护信息。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的一种智能插座，其特征在于，所述微处理器是以型号为MSP430G2553的单片机为中心的集成电路；所述计量模块是以型号为CS5463的计量芯片为中心的集成电路；所述电源模块将220交流电源转化为5V与3.3V的直流电源。
10.根据权利要求9所述的一种智能插座，其特征在于，所述前端采样电路包括电阻R10＝1mR串联于Neutral端与J2端之间，电阻R10两端连接至两电流采样端；六个电阻R3＝R4＝R5＝R6＝R7＝R8＝150K与电阻R9＝510R串联于LINE端与地之间，电阻R9两端连接至两电压采样端；所述计量芯片外围电路包括计量芯片CS5463，CS5463的VIN+与VIN-端分别通过R16＝0R与R18＝1K连接至两电压采样端，VIN+与VIN-端之间通过C16＝0.022uF短路，VIN+与VIN-端之间还通过两电容C15＝C17＝220pF串联短路，CS5463的IIN+与IIN-端分别通过R20＝1K、L4＝1uH与R21＝1K、L5＝1uH连接至两电流采样端，IIN+与IIN-端之间通过C19＝0.022uF短路，IIN+与IIN-端之间还通过两电容C18＝C20＝220pF串联短路，CS5463的CS、SDI、SDO、SCLK端对应连接至所述微处理器的meter_CS、meter_SI、meter_SO、meter_SCLK端。
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- 2015-10-14 CN CN201520794415.0U patent/CN205122909U/zh active Active
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