CN206684507U - 一种智能断电插座 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计了一款智能断电插座，它实现了房间无人时可自动断电，人来到房间后自动上电的功能，本实用新型包括以下几个模块：红外检测模块，检测人员的进出；微型处理器A模块，对红外信号进行分析，并输出控制信号；无线发射模块，发射控制信号；无线接收模块，接收控制信号；微型处理器B模块，根据控制信号控制继电器动作；继电器模块，控制插座通电或断电，本实用新型在出入区间内外两侧分别安装红外热释电传感器，根据传感器先后激活的顺序来准确的判别人员的进出，进行人数统计，根据统计结果控制继电器对电源执行通电和断电操作。在信号传输方面，本设计采用了最新的2.4G无线传输技术，发射范围广，保证了信号的可靠性、安装的灵活性。

Description

一种智能断电插座

技术领域

本发明涉及了一种智能断电插座，属于电子技术领域。

背景技术

现代社会生活中小型用电设备的急剧增多，随之而来的是用电安全问题，由于人员离开或无人看管，导致用电器在长时间通电过程中可能会造成电能的浪费或产生一些未知的不良后果，尤其在无人看管的房屋，事故造成的人身财产安全显得尤为重要。目前市面上也有不少智能插座，但成本比较高，且需要和手机连接才能智能化工作。针对上述问题，设计了一款智能断电插座，通过判定室内是否有人来控制插座通电或者断电，并且降低了使用成本，使其更适于普及。

发明内容

本智能断电插座分为两个部分——信号处理部分和执行器部分。其中信号处理部分由机壳、两个红外传感器、微处理器A、信号处理模块、无线发射模块、电源管理模块组成，执行器部分包括无线接收模块、微处理器B、继电器、插座、电源管理模块；其中红外传感器选用红外热释电传感器，置于出入口的上方，内外各一个，与信号处理模块连接，红外热释电传感器将红外信号传递给信号处理模块，信号处理模块与微处理器A相连接，信号处理部分中的微处理器A连接无线发射模块，无线发射模块与执行器部分的无线接收模块相连接，无线接收模块与执行器部分中的微处理器B连接，微处理器B将接收到的控制信号进行处理，并与继电器连接，继电器由微处理器B控制，电源管理模块与各模块连接，通过变压整流为各个模块提供所需工作电压。

优选的，无线发射模块和无线接收模块基于2.4G无线传输协议，由专业无线传输芯片和与其匹配的外围电路组成，包含时钟电路，可以有一个发射端和多个接收端。优选的，所述执行器部分，可以有多个执行器部分与信号处理部分对应，实现一对多无线控制，每个执行器都有一个微处理器B、无线接收模块和继电器。优选的，智能断电插座所述微处理器A为主机端，采用单片机，有着处理红外信号并根据其发出控制信号的功能；微处理器B为分机端，仍采用单片机，其功能是处理控制信号并控制继电器吸合。无线信号连接两部分，用的是2.4G无线传输技术，微型处理器A通过发射模块发送控制信号，微处理器B通过接收模块接收控制信号。本智能断电插座根据红外传感器先后激活的顺序来准确的判别人员的进出，微处理器A进行人数统计，并根据统计结果发射通电或断电的无线信号。本智能插座处理器部分中，若微处理器B接收到通电信号后，控制继电器吸合，使插座通电；若微处理器B接收到断电信号后，开始定时，若在定时时间内没有接收到通电信号，则控制继电器断开，使插座断电。智能断电插座接收端设计了延时程序，当人员离开房屋，执行器接收到断电信号后，即人员统计数量为零时微处理器B开始定时，当时间超过定时时间后才会触发执行断电操作。

本发明具有以下优点

1、安全，节能

本智能断电插座设备，利用红外传感器对房屋内人数进行统计，当记录房屋内人数为零时，控制插座断电，一定程度上减少了一些非必要用电器造成的电能浪费，并且有效防止一些用电器在无人看管情况下造成的未知风险；

2、可精确统计人数

本智能断电插座设备采用两个热释电红外传感器对流动人员进行计数统计，针对人员进出形式的多样性，我们分析了正常进出、排队进出、访客进出、门外走动四种进出方式，并对于这些可能发生的进出方式设计了精确的计数程序，有效避免了由于人员活动的不确定性对计数造成的误计入；

3、无线传输，安装灵活

本智能断电插座设备采用了无限传输模块，产品采用2.4G无线传输设备（NRF24L01）对检测统计模块处理的结果数据进行无线传输，极大改善了传统布线在复杂空间内装设的困扰。NRF24L01为现在市场上性价比较高的一款无线传输芯片，具有体积小、能耗低、传输数据准确高效等优点，除此之外，该芯片还可以多个设备同时接收数据，实现了一个设备控制多个设备这一功能，使得房屋、车间的空间复杂性对于智能控制不再成为问题；

4、更人性化的设计

对于短时间处理临时事务造成人员统计为零的状况，本插座接收端设计了延时程序，当人员离开房屋，即人员统计为零时开始定时，当时间超过定时时间后才会触发执行断电操作。这一定时延时程序有效避免了由于短时离开情况造成的断电操作，整体设计上更加贴近人们的日常生活，进一步方便了人们的生活。附图说明：

图1是本发明一个实施例的安装示意图；

图2是本发明的工作流程图；

图3是本发明的软件流程图

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。图1给出了安装示意图，本发明案例分为两部分，其中一部分为信号处理部分（图中部分），主要由红外热释电传感器、信号处理模块、微处理器A、无线发射模块、电源管理模块组成。另一部分为执行器部分（图中部分），主要由无线接收模块、微型处理器B、继电器、插座、电源管理模块组成。红外热释电传感器安装于门框上方，内外各一个，用来检测人员的进出；

信号处理部分通过无线信号传输与执行器部分相连接。执行器的数量至少一个；

图2本设计的工作流程图，如图2所示，其中：所述红外热释电传感器主要由LHI958及外围电路组成，安装于门框上方，内外各一个，产生的信号分别为α、β。信号经过处理后送到微型处理器A，其作用是检测人员的进出；

所述微型处理器A要是单片机STC89C51，将红外热释电传感器产生的信号分别接至单片机的两个中断引脚。通过中断的先后顺序，即红外热释电触发的先后顺序，判定人员的进还是出，内部计数器做出相应的加减计数，单片机根据计数结果发出相应的控制信号；

所述无线发射模块，由nFR24L01及其外围电路组成，包含晶振电路。主要用来发射微处理器A的控制信号。所述无线接收模块，由nFR24L01及其外围电路组成，包含晶振电路。主要用来接收控制信号，并传送给微处理器B；

所述微处理器B要是单片机STC89C51，将接收到的控制信号进行处理。若微型处理器B接收到通电信号后，控制继电器吸合，使插座通电；若微处理器B接收到断电信号后，开始定时，若在定时时间内没有接收到通电信号，则控制继电器断开，使插座断电，否则，继电器保持吸合状态，直到下次断电信号到来后在进行判定；

所述继电器主要用到SRD-05VDC-LSC，最大切断电流为10A。由微型处理器B控制。其中包括使用三极管S8550的驱动电路。通过继电器的吸合或断开控制插座通电或断电。所述电源管理模块，为降压整流电路，能够产生5V以及3.3V电压，供系统中各个模块使用。5V电源是经过变压、整流后由三端稳压集成电路LM7805生成，3.3V电源由稳压器AMS1117芯片生成；图3所示为本发明实施例的软件流程图，设置门外传感器（传感器A）对应单片中断引脚，门内传感器（传感器B）对应单片机中断引脚，单片机间隔约采集一次外部中断和引脚，对于人员进出房间，我们认为有以下几种情况：

（1）没有人进出房间时，此时两个传感器传至单片机的信号均保持高电平，单片机不产生中断信号，计数器数值保持不变；

（2）有人正常进入房间时，此时首先激活传感器A，微处理器A接收到一中断信号，若在0.8S内传感器B被激活，即接收到另一中断信号，则关闭所有中断，计数器+1，延时0.8S后（与下一个人进入的时间差）再打开所有中断，返回最初状态重新检测；否则，直接返回到最初状态重新检测；

（3）有人正常走出房间时，微处理器Ａ激活顺序恰好与（2）相反，即首先激活传感器B，微处理器Ａ接收到一中断信号，若在０.８Ｓ内若传感器A被激活，即接收到另一中断信号，则关闭所有中断，计数器-1，延时０．８Ｓ后再打开所有中断，返回最初状态重新检测；否则，直接返回到最初状态重新检测；

（4）有人非正常进出房间。此时可能的情况是，有人触发了其中的一个传感器然后离开了，并没有通过门口。或者促发一个传感器后，站在原地不动，很长时间后再通过门口，触发另一个传感器。对于这些非正常的情况，可以通过设定通过时间的方式来处理。

Claims (5)

1.一种基于红外检测的智能断电插座，其特征在于，包括：信号处理部分和执行器部分，其中信号处理部分包括两个红外传感器、信号处理模块、无线发射模块、微处理器A、电源管理模块；执行器部分包括无线接收模块、微处理器B、继电器、插座、电源管理模块；其中，红外传感器置于出入口的上方，内外各一个，与信号处理模块连接，红外传感器将信号传递给信号处理模块，信号处理模块与微处理器A相连接，信号处理部分中的微处理器A连接无线发射模块，无线发射模块与执行器部分的无线接收模块相连接，无线接收模块与执行器部分中的微处理器B连接，微处理器B将接收到的控制信号进行处理，并与继电器连接；电源模块与各模块连接，通过变压整流为各个模块提供所需工作电压。

2.根据权利要求1所述的基于红外检测的智能断电插座，其特征在于，所述无线发射模块和无线接收模块是基于2.4G无线传输协议，由专业无线传输芯片和与其匹配的外围电路组成，包含时钟电路，可以有一个发射端和多个接收端。

3.根据权利要求1所述的基于红外检测的智能断电插座，其特征在于，所述微处理器A为主机端，负责处理红外信号，并输出控制信号；微处理器B为分机端，处理控制信号，并控制继电器进行相应的动作。

4.根据权利要求1所述的基于红外检测的智能断电插座，其特征在于，所述执行器部分，可以有多个执行器部分与信号处理部分对应，实现一对多无线控制。

5.根据权利要求4所述的基于红外检测的智能断电插座，其特征在于，每个执行器都有一个微处理器B、无线传输接收端和继电器。