CN208111833U - 墙体插座及基于该墙体插座的智能家居系统 - Google Patents

Abstract

本公开揭示了一种墙体插座及基于该墙体插座的智能家居系统。该墙体插座包括插座本体、零火线检测单元、控制单元、按键和电子开关。插座本体用于安装在墙体上。零火线检测单元内置于插座本体中用于检测插座本体的地线插脚和零线插脚之间的电位差，以检测插座本体的零火线是否接反。控制单元与零火线检测单元电连接。按键设置在插座本体的面板上，与控制单元电连接。电子开关与控制单元电连接。本公开的墙体插座可防止零火线接反时接通电路，以保障用电安全。基于该墙体插座的智能家居系统包括上述墙体插座。

Description

墙体插座及基于该墙体插座的智能家居系统

技术领域

本公开涉及智能家居领域，特别涉及一种墙体插座及基于该墙体插座的智能家居系统。

背景技术

插座，是指有一个或一个以上电路接线可插入的座体，通过它可将多种用电装置接入供电电路；插座是住宅电气设计中使用较多的电气附件，它与人们生活有着十分密切的关系，因此人们在生活中难免会涉及对插座的安装与维护。

我国供电电路由零线火线两条线路组成，电流从火线经用电器流回零线，传统的插座仅仅提供金属触点并将触点连入供电电路，当用电器插头与对应金属触点接触时，完成设备供电，但传统的插座构造存在一定安全隐患。

以一三孔插座为例，如图1所示，安装时应该按照“上地(E)左零(N) 右火(L)”的接线方式，将相应金属触点接入供电电路，但难免存在将零线与火线相互接反的现象。使用上，错误的接法或许并不影响用电器的正常工作，因为我国市电是交流220V，火线与零线之间不存在极性之分，但是使用安全方面存在隐患，比如有的电器的开关是控制火线，只要把开关关闭电器就完全没电了，三相插头只有一种连接方式插到墙体插座上，即上面一相插在地线孔内，左右两相有且只有一种连接方式连接到墙体插座内，一边火线一边零线，假设接反，就变成开关控制零线，切断开关后电器的整个电路仍然带电。生活中应用广泛的三相插排，就是一种典型的开关控制火线机构，假设零火线接反，插排上面开关默认切断的是火线，错接时，开关将切断零线，火线依然通电，如果不小心触碰到插排内部铜片，将发生触电危险，存在极大的安全隐患。

实用新型内容

为了解决传统技术中的插座存在接反的安全隐患问题，本公开提供了一种检测是否接反并保障用电安全的墙体插座。

本公开提供一种墙体插座，包括：

插座本体，用于安装在墙体上；

零火线检测单元，内置于所述插座本体中，用于检测所述插座本体的地线插脚和零线插脚之间的电位差，以检测所述插座本体的零火线是否接反；

控制单元，与所述零火线检测单元电连接，用于接收所述零火线检测单元发送的检测结果；

按键，设置在所述插座本体的面板上，与所述控制单元电连接；

电子开关，与所述控制单元电连接，用于控制所述插座本体与家用电路中交流电的通断；

当所述零火线检测单元检测出所述插座本体准确接入时，所述控制单元根据所述零火线检测单元的检测结果响应所述按键的触发，控制所述电子开关的通断；当所述零火线检测单元检测出所述插座本体的零火线接反时，所述控制单元不响应所述按键的触发。

进一步，所述墙体插座还设置有通信模块，所述通信模块与所述控制单元电连接，所述通信模块通过无线通信方式与外部网关进行通信。

进一步，所述通信模块包括ZIGBEE通信模块、蓝牙通信模块或红外通信模块。

进一步，所述零火线检测单元包括与所述插座本体的地线插脚电连接的地线连接端、与所述插座本体的零线插脚电连接的零线连接端和与所述控制单元电连接的输出端；

当所述插座本体接反时，所述零线连接端与火线连接，所述输出端输出方波；

当所述插座本体准确接入时，所述零线连接端与零线连接，所述输出端输出高电平。

进一步，所述零火线检测单元还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、场效应管Q和电阻R4，所述地线连接端通过电阻R1、电阻R2、电阻R3连接至所述零线连接端，所述零线连接端与场效应管Q的源极连接，场效应管Q的漏极与所述输出端连接，并通过电阻R4与电源V连接，场效应管Q的栅极与电阻R2、电阻R3连接；

当所述插座本体接反时，交流电通过电阻R3，当电阻R3两端的电压差大于场效应管的开启电压时，所述场效应管Q导通，当电阻R3两端的电压差小于场效应管的开启电压时，所述场效应管Q截止，使所述输出端输出方波；

当所述插座本体准确接入时，电阻R3两端的电压小于场效应管的开启电压，所述场效应管Q截止，所述输出端输出高电平。

进一步，所述场效应管Q的栅极和源极之间连接有稳压二极管，所述稳压二极管与所述电阻R3并联连接。

进一步，所述墙体插座还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元连接，或与零火线检测单元电连接，在所述插座本体的零火线接反时，发出警报

进一步，所述报警单元包括LED灯或声音警报器，所述报警单元连接所述零火线检测单元的输出端，所述零火线的检测单元的输出端设置有电平转换单元，所述电平转换单元用于驱动所述报警单元。

进一步，所述报警单元包括LED灯或声音警报器，所述报警单元与所述控制单元电连接，所述控制单元根据所述零火线检测单元的检测结果控制所述报警单元发出警报。

本公开另提供一种基于墙体插座的智能家居系统，包括上述墙体插座、与所述墙体插座通信连接的网关、路由器、云端服务器和智能终端，所述网关通过无线通信方式与所述路由器进行通信，所述路由器与所述云端服务器进行无线通信连接，所述云端服务器与所述智能终端进行无线通信连接；

所述墙体插座零火线接反的故障信息通过所述墙体插座的通信模块发送至所述网关，所述网关将故障信息反馈至所述云端服务器，由所述云端服务器再发送至智能终端，所述智能终端对零火线接反的故障信息进行提示，以便用户根据提示进行故障处理。

进一步，所述路由器还通过无线通信方式与所述智能终端连接。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开的墙体插座在插座本体内置零火线检测单元，该零火线检测单元检测插座本体的地线插脚和零线插脚之间的电位差，由此检测插座本体的零火线是否接反。零火线检测单元与控制单元电连接，并将检测结果发送至控制单元，控制单元与插座本体面板上的按键电连接，并与控制家用电路中交流电通断的电子开关电连接。控制单元根据零火线检测单元的检测结果判定是否响应按键并控制电子开关的通断。当零火线检测单元检测出插座本体准确接入时，控制单元根据所述零火线检测单元的检测结果响应按键的触发，控制电子开关的通断；当零火线检测单元检测出插座本体的零火线接反时，控制单元不响应按键的触发，借此，防止零火线接反时接通电路，以保障用电安全。

本公开基于墙体插座的智能家居系统包括上述墙体插座，与墙体插座通信连接的网关、路由器、云端服务器和智能终端，网关通过无线通信方式(与路由器进行通信，路由器与云端服务器通过进行无线通信连接，云端服务器与智能终端进行无线通信。墙体插座零火线接反的故障信息通过通信模块发送至网关，网关将故障信息反馈至云端服务器，由云端服务器再发送至智能终端。智能终端对接收到的故障信息，进行提示，以便用户根据提示进行故障处理。该智能家居系统能够将墙体插座零火线接反的故障信息及时反馈至智能终端上，及时提示用户，方便用户对家居设备的监控。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是常见三孔插座的零火线布置示意图。

图2是在一实施例中本公开墙体插座的结构框图。

图3是本公开的零火线检测单元电路图。

图4是在另一实施例中本公开墙体插座的结构框图。

图5是本公开基于墙体插座的智能家居系统的结构框图。

具体实施方式

为了进一步说明本公开的原理和结构，现结合附图对本公开的优选实施例进行详细说明。

本公开提供一种墙体插座，该墙体插座内置有零火线检测单元，具体地，如图2所示，该墙体插座包括插座本体(未图示)、零火线检测单元11、控制单元12、报警单元13、电子开关14和设置在插座本体面板上的按键15。零火线检测单元11与控制单元12电连接，以将检测结果发送至控制单元12。报警单元13在插座本体的零火线接反时，发出警报。该报警单元13与控制单元12连接，由控制单元12根据零火线检测单元的检测结果控制报警单元，并在零火线接反时控制报警单元发出警报。电子开关14、按键15均与控制单元12电连接。电子开关14可以是继电器或可控硅，其连接在负载和家用电路中的火线之间，控制单元12控制电子开关14的闭合以控制插座本体与交流电的通断。按键15 用于触发控制单元12控制电子开关15的通断。当零火线检测单元11检测出插座本体准确接入时，控制单元12根据零火线检测单元11的检测结果响应按键的触发，控制电子开关14的通断；当零火线检测单元11检测出插座本体的零火线接反时，控制单元12不响应按键的触发，报警单元13发出警报。

插座本体安装在墙体的凹处。插座本体包括插座体、面板和形成在面板上的插孔。该插座本体可为三相插座，对应地，其包括三个插孔，分别为零线插孔、火线插孔和地线插孔，三个插孔的底部对应设置有零线插脚、火线插脚和地线插脚，分别用于与家用电路中的零线、火线和地线接通。

零火线检测单元11用于检测插座本体的地线插脚和零线插脚之间的电位差，以检测插座本体的零火线是否接反。结合图3所示，零火线检测单元11包括与插座本体的地线插脚电连接的地线连接端(即EARTH_GND端)111、与插座本体的零线插脚电连接的零线连接端(即GND端)112和与控制单元12电连接的输出端(即U1_PIN32_L_or_N端)113。零火线检测单元11还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、场效应管Q和电阻R4。地线连接端111通过电阻R1、电阻R2、电阻R3连接至零线连接端112。零线连接端112与场效应管Q的源极S连接，场效应管Q的漏极D与输出端113连接，并通过电阻R4与电源V连接，场效应管Q的栅极与电阻R2、电阻R3连接。

场效应管Q的栅极和源极之间连接有稳压二极管Z1，稳压二极管Z1与电阻R3并联连接。稳压二极管Z1用于对场效应管Q进行抗浪涌保护，在一种实施方式中，其正向导通电压约为0.7V，其反向钳位电压约位3V，因此当交流电出现高压浪涌时，可以保护场效应管不受高压冲击。

当插座本体接反时，零线连接端112与火线连接，在一种实施方式中，零线连接端112与地线连接端的电位差为200V。由于零线连接端112接入的是交流电，当电阻R3两端的电压大于场效应管Q的开启电压时，场效应管Q导通，当电阻R3两端的电压差小于该开启电压时，场效应管Q截止，输出端113输出方波。

当插座本体准确接入时，零线连接端112与零线连接，在一种实施方式中，零线连接端112与地线连接端111的电位差为0-3V，电阻R3两端的电压小于场效应管Q的开启电压，场效应管Q截止，输出端113输出高电平。

控制单元12检测零火线检测单元11的输出，并根据零火线检测单元11的输出判断零火线是否接反。当输出端113输出方波时，控制单元12判断墙体插座的零火线接反，控制单元12不响应按键14的触发，控制单元12向报警单元 13发出一信号，使报警单元13发出警报，提醒用户采取措施规避风险。当输出端113输出高电平时，该墙体插座的零火线接入准确，控制单元12响应按键15 的触发，控制电子开关14的通断，进而使墙体插座与家用电路中的交流电接通。

在上述实施例中，报警单元13与控制单元12电连接，在其他实施例中，如图4所示，该报警单元13还可与零火线检测单元11电连接。该报警单元13 根据零火线检测单元11的输出信号来发出警报。更优地，零火线的检测单元11 的输出端设置有电平转换单元，电平转换单元用于驱动报警单元13。当零火线检测单元11的输出方波信号时，电平转换单元将方波信号转换为高电平或低电平，以驱动报警单元13发出警报。该报警单元可为LED灯或声音警报器。

本公开的墙体插座在插座本体内置零火线检测单元，该零火线检测单元检测插座本体的地线插脚和零线插脚之间的电位差，由此检测插座本体的零火线是否接反。零火线检测单元与控制单元电连接，并将检测结果发送至控制单元，控制单元与插座本体面板上的按键电连接，并与控制家用电路中交流电通断的电子开关电连接。控制单元根据零火线检测单元的检测结果判定是否响应按键并控制电子开关的通断。当零火线检测单元检测出插座本体准确接入时，控制单元根据所述零火线检测单元的检测结果响应按键的触发，控制电子开关的通断；当零火线检测单元检测出插座本体的零火线接反时，控制单元不响应按键的触发。借此，防止零火线接反时接通电路，以保障用电安全。并且可以提示使用者，在按键按下时若电路未接通，可能存在零火线接反的问题，进而避免零火线接反带来的风险。

此外，本公开的墙体插座还设置有报警单元，该报警单元与控制单元连接，由控制单元在零火线接反时控制报警单元发出警报；或者，该报警单元与零火线检测单元电连接，在零火线检测单元检测出零火线接反时发出警报。因此，报警单元在零火线检测单元检测出零火线接反时能够及时提示用户，进一步规避零火线接反带来的风险。

进一步，墙体插座还设置有通信模块，通信模块与控制单元12电连接，该通信模块通过无线通信方式与云端服务器进行通信。该通信模块可包括ZIGBEE 通信模块、蓝牙通信模块、红外通信模块或其他无线通信模块。该通信模块可集成在控制单元12的内部，也可以是独立的通信模块。

此外，本公开还提供一种基于墙体插座的智能家居系统，如图5所示，该智能家居系统包括上述所述的墙体插座10、与墙体插座10通信连接的网关20、路由器30、云端服务器40(或云服务器)和智能终端50，网关20通过无线通信方式(例如，Zigbee、蓝牙或WIFI)与路由器30进行通信，路由器30与云端服务器40通过WIFI进行无线通信连接，云端服务器40通过WIFI与智能终端50进行无线通信连接。

墙体插座零火线接反的故障信息通过通信模块发送至网关20，网关20将故障信息反馈至云端服务器30，由云端服务器40通过移动网络(2G、3G、4G或 5G)再发送至智能终端50。智能终端50安装有对应的APP，APP对接收到的故障信息，进行提示，以便用户根据提示进行故障处理。

进一步，路由器30还可通过WIFI等无线通信方式与智能终端50建立连接，墙体插座零火线接反的故障信息可通过路由器30直接发送至智能终端50。

基于墙体插座的智能家居系统能够将墙体插座零火线接反的故障信息及时反馈至智能终端上，及时提示用户，方便用户对家居设备的监控。

以上仅为本公开的较佳可行实施例，并非限制本公开的保护范围，凡运用本公开说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种墙体插座，其特征在于，包括：

插座本体，用于安装在墙体上；

零火线检测单元，内置于所述插座本体中，用于检测所述插座本体的地线插脚和零线插脚之间的电位差，以检测所述插座本体的零火线是否接反；

控制单元，与所述零火线检测单元电连接，用于接收所述零火线检测单元发送的检测结果；

按键，设置在所述插座本体的面板上，与所述控制单元电连接；

电子开关，与所述控制单元电连接，用于控制所述插座本体与家用电路中交流电的通断；

当所述零火线检测单元检测出所述插座本体准确接入时，所述控制单元根据所述零火线检测单元的检测结果响应所述按键的触发，控制所述电子开关的通断；当所述零火线检测单元检测出所述插座本体的零火线接反时，所述控制单元不响应所述按键的触发。

2.根据权利要求1所述的墙体插座，其特征在于，所述墙体插座还设置有通信模块，所述通信模块与所述控制单元电连接，所述通信模块通过无线通信方式与外部网关通信。

3.根据权利要求2所述的墙体插座，其特征在于，所述通信模块包括ZIGBEE通信模块、蓝牙通信模块或红外通信模块。

4.根据权利要求1所述的墙体插座，其特征在于，所述零火线检测单元包括与所述插座本体的地线插脚电连接的地线连接端、与所述插座本体的零线插脚电连接的零线连接端和与所述控制单元电连接的输出端；

当所述插座本体接反时，所述零线连接端与火线连接，所述输出端输出方波；

当所述插座本体准确接入时，所述零线连接端与零线连接，所述输出端输出高电平。

5.根据权利要求4所述的墙体插座，其特征在于，所述零火线检测单元还包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、场效应管Q和电阻R4，所述地线连接端通过电阻R1、电阻R2、电阻R3连接至所述零线连接端，所述零线连接端与场效应管Q的源极连接，场效应管Q的漏极与所述输出端连接，并通过电阻R4与电源V连接，场效应管Q的栅极与电阻R2、电阻R3连接；

当所述插座本体接反时，交流电通过电阻R3，当电阻R3两端的电压差大于场效应管的开启电压时，所述场效应管Q导通，当电阻R3两端的电压差小于场效应管的开启电压时，所述场效应管Q截止，使所述输出端输出方波；

当所述插座本体准确接入时，电阻R3两端的电压小于场效应管的开启电压，所述场效应管Q截止，所述输出端输出高电平。

6.根据权利要求5所述的墙体插座，其特征在于，所述场效应管Q的栅极和源极之间连接有稳压二极管，所述稳压二极管与所述电阻R3并联连接。

7.根据权利要求4所述的墙体插座，其特征在于，所述墙体插座还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元连接，或与零火线检测单元电连接，在所述插座本体的零火线接反时，发出警报。

8.根据权利要求7所述的墙体插座，其特征在于，所述报警单元包括LED灯或声音警报器，所述报警单元连接所述零火线检测单元的输出端，所述零火线的检测单元的输出端设置有电平转换单元，所述电平转换单元用于驱动所述报警单元。

9.根据权利要求7所述的墙体插座，其特征在于，所述报警单元包括LED灯或声音警报器，所述报警单元与所述控制单元电连接，所述控制单元根据所述零火线检测单元的检测结果控制所述报警单元发出警报。

10.一种基于墙体插座的智能家居系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的墙体插座、与所述墙体插座通信连接的网关、路由器、云端服务器和智能终端，所述网关通过无线通信方式与所述路由器进行通信，所述路由器与所述云端服务器进行无线通信连接，所述云端服务器与所述智能终端进行无线通信连接；

所述墙体插座零火线接反的故障信息通过所述墙体插座的通信模块发送至所述网关，所述网关将故障信息反馈至所述云端服务器，由所述云端服务器再发送至智能终端，所述智能终端对零火线接反的故障信息进行提示，以便用户根据提示进行故障处理。