CN207069231U - 一种家用智能开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种家用智能开关。包括取电插头、继电器、用电插座，采样电阻、电参数测量模块、开关控制模块、CPU处理模块、Wifi通信模块和云服务器。取电插头与用电插座采用背靠背形式，它们之间通过两块电路板进行连接，电路板之间依靠铜柱连接。电路板分为主、从电路板，通过主、从两块电路板的交互连接，既实现了智能开关的获取电源，也实现了智能开关传递给电器的用电电源，而且，每处需要导线连接的节点之间，都实现了短距离连接，即使增大铜箔线宽，也不会导致电路板面积增大，使产品既实现了传统家用电器智能化，又精致美观。

Description

一种家用智能开关

技术领域

本实用新型涉及一种家用智能开关。

背景技术

随着科学技术的不停发展，智能电器在家用电器的比重不断增加，用户可以通过手机、电脑等设备控制自己家中的电器动作，并可监视电器的运行状态，这些电器给用户带来很大的方便，成为家用电器的一个发展趋势。

然而，当前我国大部分家用电器仍然不具备上述智能电器的特点，有研究者提出利用智能开关，将传统非智能电器改造成智能电器，推动电器的智能化、网络化。家用智能开关正是基于这种条件下产生的，它一般串联于供电电源与传统电器之间，从供电电源获得电能，经控制后，将电能传送到传统电器使用。目前，智能开关的主要缺陷是体积较大，串联在传统电器上影响美观，从而降低了用户的使用体验。

发明内容

本实用新型的目的提供一种家用智能开关，将传统电器通过智能开关取电，智能开关可实现对传统电器的能量监测，运行控制等功能，达到传统电器具有智能化的功能。此外，本实用新型克服当前智能开关体积庞大，影响美观的缺点，达到精致小巧的特点。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型的一种家用智能开关，包括取电插头、继电器、用电插座，采样电阻、电参数测量模块、开关控制模块、CPU处理模块、 Wifi通信模块和云服务器。所述取电插头从供电处获取交流电源的火线和零线，取电插头的火线与继电器的一个触点连接，继电器的另一个触点与用电插座的火线连接，用电插座的零线与采样电阻的一端连接，采样电阻的另一端与取电插头的零线连接，用户电器通过用电插座提供的火线和零线连接，从而组成用电主回路；所述的电参数测量模块从取电插头的火线和零线间获得电压信号，从采样电阻获得电流信号，然后进行电器的电压、电流、功率以及电能等参数测量；所述的开关控制模块接收CPU处理模块的控制指令，对继电器的开关进行控制；所述的CPU处理模块读取电参数测量模块的电参数，通过串行信号线将测量数据通过Wifi无线通信模块发送数据到云服务器，同时也接收云服务器下发的控制指令，并对继电器进行控制，所述的云服务器保存电器测量的电参数信号，并接收用户指令，将指令通过 Wifi无线通信控制器下发到CPU处理模块。

考虑到有些家用电器功率较大，取电插头、继电器、用电插座以及采样电阻之间流过的最大电流有效值可达16A，大的电流要求电路板具有较宽的铜箔，不合理的电器布局将可能导致电器存在安全隐患，也可能使产品体积庞大，影响美观。

在本技术方案中，取电插头与用电插座采用背靠背形式，它们之间通过两块电路板进行连接，电路板之间依靠铜柱连接。电路板分为主、从电路板，主电路板流过大电流的器件有取电插头、继电器、采样电阻，从电路板流过大电流的器件有用电插座。主电路板上的取电插头一端与电源火线连接，它与继电器的一个触点通过电路板上的铜箔连接，铜箔的长度小于10mm，增加宽度可保证铜箔通过足够的大电流，继电器的另一个触点通过铜柱孔与从电路板上铜柱孔连接，主、从电路板的铜柱孔之间用铜柱连接，铜柱既可以导电，又可以支撑和固定主、从电路板，从电路板上的铜柱孔与从电路板上的用电插座的火线槽连接，用电插座上的火线槽和零线槽与用电器的火线和零线连接，从电路板上的用电插座上的零线槽通过铜箔与从电路板的铜柱孔连接，该铜柱孔又通过铜柱与主电路板的铜柱孔连接，主电路板的铜柱孔与采样电阻的一端连接，采样电阻的另一端与取电插头的零线连接。由此，智能开关实现了从取电经控制到达用电的完整主电路回路。

本实用新型的有益效果是：通过主、从两块电路板的交互连接，既实现了智能开关的获取电源，也实现了智能开关传递给电器的用电电源，而且，每处需要导线连接的节点之间，都实现了短距离连接，即使增大铜箔线宽，也不会导致电路板面积增大，使产品既实现了传统家用电器智能化，又精致美观。

附图说明

图1是本实用新型一种智能开关系统框图；

图2是本实用新型的主电路板的主要器件布局俯视图；

图3是本实用新型的从电路板的主要器件布局俯视图。

图中：1、取电插头，2、继电器，3、用电插座，4、采样电阻， 5、电参数测量模块，6、开关控制模块，7、CPU处理模块，8、Wifi 无线通信模块，9、云服务器，10、电路板铜箔导线，11、铜柱孔A， 12、铜柱孔B，13、铜柱孔C，14、铜柱孔D。图中L1，N1，E1分别为取电插头的火线、零线、地线的铜插片，L2，N2，E2分别为用电插座的火线、零线、地线的铜插槽。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：如图1所示，本实用新型的一种智能开关设计，包括取电插头1、继电器2、用电插座3，采样电阻4、电参数测量模块5、开关控制模块6、CPU处理模块7、Wifi通信模块8和云服务器9。所述取电插头1从供电处获取交流电源，电源线L、N分别为火线和零线，取电插头1的火线L1与继电器2的一个触点A连接，继电器 2的另一个触点B与用电插座3的火线L2连接，用电插座3的零线 N2与采样电阻4的一端连接，采样电阻4的另一端与取电插头1的零线N1连接，负载电器通过用电插座3提供的L2的延伸线L3以及 N2的延伸线N3连接，从而组成主电路回路；所述的电参数测量模块5从取电插头1的火线L1和零线N1之间获得电压信号，从采样电阻4获得电流信号，然后进行电器的电压、电流、功率以及电能等参数测量；所述的开关控制模块6接收CPU处理模块7的控制指令，对继电器2的开关进行控制；所述的CPU处理模块7读取电参数测量模块5的电参数，通过串行信号线将测量数据通过Wifi无线通信模块8发送数据到云服务器9，同时也接收云服务器9下发的控制指令，并对继电器2进行控制，所述的云服务器9保存电器测量的电参数信号，并接收用户指令，将指令通过Wifi无线通信控制器8下发到CPU处理模块7。

在上述的智能开关系统结构上，考虑到有些家用电器功率较大，取电插头、继电器、用电插座以及采样电阻之间流过的最大电流有效值可达16A，大的电流要求电路板具有较宽的铜箔，而不合理的电器布局将可能导致电器存在安全隐患，也可能使产品体积庞大，影响美观。

在本技术方案中，取电插头1与用电插座3采用背靠背形式，它们之间通过两块电路板进行连接，电路板之间依靠铜柱连接。电路板分为主、从电路板，如图2，3所示。图2为主电路板，主电路板流过大电流的器件有取电插头1、继电器2、采样电阻4；图3为从电路板，从电路板流过大电流的器件有用电插座3。如图2所示，主电路板上的取电插头1的铜插片与供电电源连接获取电源火线L1，L1 与继电器2的一个触点A通过电路板上的铜箔10连接，铜箔10的长度小于10mm，增加铜箔宽度可保证铜箔能通过足够大的电流。继电器2的另一个触点B通过铜柱孔A11与从电路板上铜柱孔C13连接，主、从电路板的铜柱孔之间用铜柱连接，铜柱既可以参与导电，又可以支撑和固定主、从电路板，从电路板上的铜柱孔C13与从电路板上的用电插座3的火线槽L2连接，L2和N2的延伸线连接电器，从电路板上的用电插座3上的零线槽N2通过铜箔10与铜柱孔D14 连接，铜柱孔D14通过铜柱与主电路板的铜柱孔B12连接，铜柱孔B12与采样电阻4的一端连接，采样电阻4的另一端与取电插头的零线铜插片N1连接。由此，智能开关实现了从取电到用电的完整主电路回路，它们的电流回路是：L1-＞继电器触点A-＞继电器触点B -＞铜柱孔A11-＞铜柱孔C13-＞L2-＞电器-＞N2-＞铜柱孔D14 -＞铜柱孔B12-＞采样电阻-＞N1。

可见，通过主、从两块电路板的交互连接，既实现了智能开关的获取电源，也实现了智能开关传递给电器的用电电源，而且，每处需要导线连接的节点之间，都实现了短距离连接，即使增大铜箔线宽，也不会导致电路板面积增大，合理的运用了纵向空间，缩小了产品的体积。

确定了这些功率器件的布局后，其他的各模块如电参数测量模块、开关控制模块、CPU处理模块等可以在主、从电路板的其它空间放置即可。

Claims (2)

1.一种家用智能开关，其特征在于：包括取电插头、继电器、用电插头，采样电阻、电参数测量模块、开关控制模块、CPU处理模块、Wifi通信模块和云服务器。所述取电插头从供电处获取交流电源的火线和零线，取电插头的火线与继电器的一个触点连接，继电器的另一个触点与用电插座的火线连接，用电插座的零线与采样电阻的一端连接，采样电阻的另一端与取电插头的零线连接，用户电器通过用电插座提供的火线和零线连接，从而组成用电主回路；所述的电参数测量模块从取电插头的火线和零线间获得电压信号，从采样电阻获得电流信号，然后进行电器的电压、电流、功率以及电能等参数测量；所述的开关控制模块接收CPU处理模块的控制指令，对继电器的开关进行控制；所述的CPU处理模块读取电参数测量模块的电参数，通过串行信号线将测量数据通过Wifi无线通信模块发送数据到云服务器，同时也接收云服务器下发的控制指令，并对继电器进行控制，所述的云服务器保存电器测量的电参数信号，并接收用户指令，将指令通过Wifi无线通信控制器下发到CPU处理模块。

2.根据权利要求1所述的一种家用智能开关，其特征在于：取电插头与用电插座采用背靠背形式，它们之间通过两块电路板进行连接，电路板之间依靠铜柱连接。电路板分为主、从电路板，主电路板流过大电流的器件有取电插头、继电器、采样电阻，从电路板流过大电流的器件有用电插座。主电路板上的取电插头一端与电源火线连接，它与继电器的一个触点通过电路板上的铜箔连接，铜箔的长度小于10mm，增加宽度可保证铜箔通过足够的大电流，继电器的另一个触点通过铜柱孔与从电路板上铜柱孔连接，主、从电路板的铜柱孔之间用铜柱连接，铜柱既可以导电，又可以支撑和固定主、从电路板，从电路板上的铜柱孔与从电路板上的用电插座的火线槽连接，用电插座上的火线槽和零线槽与用电器的火线和零线连接，从电路板上的用电插座上的零线槽通过铜箔与从电路板的铜柱孔连接，该铜柱孔又通过铜柱与主电路板的铜柱孔连接，主电路板的铜柱孔与采样电阻的一端连接，采样电阻的另一端与取电插头的零线连接。通过主、从两块电路板的交互连接，既实现了智能开关的获取电源，也实现了智能开关传递给电器的用电电源，而且，每处需要导线连接的节点之间，都实现了短距离连接。