CN209786339U - 一种智能插座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能插座，除了插座本体、设于插座本体的用于连接用电设备的电源的接口、用于连接接口与供电电源的接线电路外，还包括与接线电路连接的采样电路，用来采集接线电路的电路信号，与采样电路连接的处理器，用来分析电路信号得到用电设备的用电信息，与处理器连接的通信器，用于传输用电信息。通过将上述采样电路、处理器和通信器设于插座本体，当有用电设备连接于设置于插座本体的接口时，分析得到该用电设备的用电信息并将用电信息传输至其他终端设备，用户即可通过终端设备查看该用电设备的用电信息，极大方便了用户获取用电设备的用电信息，进一步便于用户利用设备用电量分析设备用电情况。

Description

一种智能插座

技术领域

本实用新型涉及电子电器技术领域，特别涉及一种智能插座。

背景技术

设备用电量是人们在生产生活中不可不关注的一项内容，现有技术中统计设备用电量的方法是通过在交流电源中连接电表等方式，统计与该交流电源连接的所有用电设备的总用电量。随着用电设备数量和种类的增多，用户产生了获知单个设备或部分设备的用电量的需求。设备用电量对于分析设备使用情况、安排生产生活计划等具有重大意义。

现有技术中，若想得到单个设备的用电量，需要对设备连接的接线电路进行采样、分析，对用户的日常使用非常不方便。

因此，如何方便用户获取设备的用电量信息，便于用户利用设备用电量分析设备用电情况，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种智能插座，用于方便用户获取设备的用电量信息，便于用户利用设备用电量分析设备用电情况。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的一种智能插座，包括插座本体、设于所述插座本体的用于连接用电设备的电源的接口、用于连接所述接口与供电电源的接线电路，还包括：

与所述接线电路连接的采样电路，用于采集所述接线电路的电路信号；

与所述采样电路连接的处理器，用于分析所述电路信号得到所述用电设备的用电信息；

与所述处理器连接的通信器，用于传输所述用电信息。

可选的，所述采样电路具体包括连接于所述接线电路的降压电路、用于连接所述降压电路和所述处理器的隔离放大电路，还包括连接于所述接线电路的电流互感器、用于连接所述电流互感器和所述处理器的限流电阻。

可选的，所述处理器具体为STM32F103芯片。

可选的，所述通信器具体为无线通信器。

可选的，所述无线通信器具体为4G通信器。

可选的，所述4G通信器的型号具体为USR-LTE7S4。

可选的，还包括与所述处理器连接的用于将交流电压转换为所述处理器的工作电压的电源转换器。

可选的，还包括与所述处理器连接的显示器。

可选的，所述显示器具体为LCD显示器。

可选的，还包括设于所述接线电路的用于控制所述接线电路与所述供电电源之间的通断的开关。

本实用新型提供一种智能插座，除了插座本体、设于插座本体的用于连接用电设备的电源的接口、用于连接接口与供电电源的接线电路外，还包括与接线电路连接的采样电路，用来采集接线电路的电路信号，与采样电路连接的处理器，用来分析电路信号得到用电设备的用电信息，与处理器连接的通信器，用于传输用电信息。通过将上述采样电路、处理器和通信器设于插座本体，当有用电设备连接于设置于插座本体的接口时，分析得到该用电设备的用电信息并将用电信息传输至其他终端设备，用户即可通过终端设备查看该用电设备的用电信息，极大方便了用户获取用电设备的用电信息，进一步便于用户利用设备用电量分析设备用电情况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种智能插座的结构示意图；

图2(a)为本实用新型实施例提供的第一种智能插座外部结构正视图；

图2(b)为本实用新型实施例提供的第一种智能插座外部结构侧视图；

图3为本实用新型实施例提供的一种4G通信器的电路连接示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种采样电路中分压电路的电路图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种智能插座的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的第二种智能插座外部结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的第三种智能插座外部结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种智能插座，用于方便用户获取设备的用电量信息，便于用户利用设备用电量分析设备用电情况。

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行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

图1为本实用新型实施例提供的一种智能插座的结构示意图；图2(a)为本实用新型实施例提供的第一种智能插座外部结构正视图；图2(b)为本实用新型实施例提供的第一种智能插座外部结构侧视图；图3为本实用新型实施例提供的一种4G通信器的电路连接示意图；图4为本实用新型实施例提供的一种采样电路中分压电路的电路图。

如图1所示，智能插座包括插座本体1、设于插座本体1的用于连接用电设备的电源的接口2、用于连接接口2与供电电源的接线电路3，还包括：

与接线电路3连接的采样电路4，用于采集接线电路3的电路信号；

与采样电路4连接的处理器5，用于分析电路信号得到用电设备的用电信息；

与处理器5连接的通信器6，用于传输用电信息。

在具体实施中，插座本体1可以为移动插座或固定插座，一面或多面设有接口2。接口2包括并不限于二孔插孔、三孔插孔、USB接口等。接线电路3相应接口2设置，如对应二孔插孔，设置连接火线及零线的接线电路3，而对应三孔插孔，设置连接火线、零线及地线的接线电路3。如图2(a)和图2(b)所示，接口2设置于插座本体1的第一面，接线电路3设置于位于插座本体1的第二面的插头7中，用于接入普通插座。

对于家庭电器而言，最基本需要的电路信号为电压和电流。采样电路4与接线电路3连接，可以包括电压表、电流表等，视选择的测量仪器仪表的不同，设置不同的连接方式。如采样电路4具体可以包括连接于接线电路的降压电路、用于连接降压电路和处理器的隔离放大电路，还包括连接于接线电路的电流互感器、用于连接电流互感器和处理器的限流电阻。

处理器5可以选择STM32F系列的32位ARM微控制器，如选择STM32F103芯片。STM32F103芯片最高工作频率可达72MHz，带有两个12位数模转换器，16个输入通道，转换时间仅需1微秒，且具有DMA功能，配备2个DMA控制器，共12个DMA通道，支持AD采样数据通过DMA通道高速传输到内存地址，全程无需CPU参与，极大地减轻了CPU数据处理负担。同时，具备72MHz时钟频率CPU的STM32F103芯片可以移植各类数据处理算法或操作系统，针对DMA传输到内存的AD采样数(电压和电流)进行处理，从而获取功率因数，有功功率，无功功率等更多信息，具体设置可以参照现有技术。

通信器6具体可以包括供通信和调试用的485/232串口，还可以包括无线通信器，如体积小巧，功能丰富，适用于移动、联通、电信4G网络制式，以“透传”作为功能核心，高度易用的4G通信器，如选择型号为USR-LTE7S4的4G通信器。该无线通信器支持4路Socket连接，因此处理器5可以通过该无线通信器与多个服务器进行通信，将信息主动上传而无需依赖外部无线网络，同时，在没有无线网络的地区，用户还可以利用短信的AT指令进行参数配置。

在实际应用中，如图3所示，4G通信器USR-LTE7S4的主要连接引脚包括电源引脚(+5.5V)、串口收发引脚(USART3_RX、USART3_TX)、指示灯引脚(LED_WORK、LED_NET)以及复位重启引脚(nRESET_4G、nRELOAD_4G)等。其余引脚的连接与芯片设置可参考现有技术。

如图4所示，采样电路4中的分压电路可以包括3个330KΩ/1％的电阻R11、R12、R13和1个3.3KΩ/1％的电阻R14，电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14串联连接于接线电路3中连接火线的接线端AC_L1与连接零线的接线端AC_N之间进行降压和分压，并通过电阻R33接地。将0～350V交流电压降至1.163V，该电压再输入隔离放大电路的输入端Signal_Volt，转换成0～3.3V电压后输入STM32F103芯片的AD通道。

用电设备的电压经过分压电路后，送入STM32F103的AD采样回路，而电流则通过插座内置的微型电流传感器测量，经过电流/电压转换后再接至STM32F103芯片内。而STM32F103芯片可以移植各种数据处理算法或嵌入式实时操作系统，对原始电压、电流数据进行进一步处理，从而获取更多信息。STM32F103芯片配置232/485接口用于传统的通信或后续调试，另外配置一个串口用于和4G通信器USR-LTE7S4相连接，在对采样原始信息进行处理后，通过该串口将信息发送至用于监控的终端设备，如手机，电脑等。

本实用新型实施例提供的智能插座，除了插座本体、设于插座本体的用于连接用电设备的电源的接口、用于连接接口与供电电源的接线电路外，还包括与接线电路连接的采样电路，用来采集接线电路的电路信号，与采样电路连接的处理器，用来分析电路信号得到用电设备的用电信息，与处理器连接的通信器，用于传输用电信息。通过将上述采样电路、处理器和通信器设于插座本体，当有用电设备连接于设置于插座本体的接口时，分析得到该用电设备的用电信息并将用电信息传输至其他终端设备，用户即可通过终端设备查看该用电设备的用电信息，极大方便了用户获取用电设备的用电信息，进一步便于用户利用设备用电量分析设备用电情况。

图5为本实用新型实施例提供的另一种智能插座的结构示意图。如图5所示，在上述实施例的基础上，在另一实施例中，为保证处理器5与其他模块的正常工作，智能插座还包括与处理器5连接的用于将交流电压转换为处理器5的工作电压的电源转换器8。

电源转换器8可以选用一个AC-DC的电源模块，输出12V的直流电压，继而通过线性稳压器和低压差线性稳压器获得5.5V及3.3V的VCC，为各个模块的电路供电。

图6为本实用新型实施例提供的第二种智能插座外部结构示意图。如图6所示，在上述实施例的基础上，在另一实施例中，智能插座还包括与处理器5连接的显示器9。

在具体实施中，显示器9可以选用LCD显示器。将显示器9的显示屏设置于插座本体1的表面。进一步的，还可以设置触发开关用于触发显示屏显示经处理器5处理后的用电量数据。

显示器9的具体设置和连接方式可参考现有技术。

图7为本实用新型实施例提供的第三种智能插座外部结构示意图。如图7所示，在上述实施例的基础上，在另一实施例中，智能插座还包括设于接线电路3的用于控制接线电路3与供电电源之间的通断的开关10。

在具体实施中，开关10的被控端设置于接线电路3与供电电源的连接回路上，控制端可以设置于插座本体1的表面，以使用户无需多次插拔用电设备的电源或插头7即可控制用电设备的通断电。开关10也可以由处理器5控制，由处理器5通过接收指令实现通断。

以上对本实用新型所提供的智能插座进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明都是与其它实施例的不用之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列的要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种智能插座，其特征在于，包括插座本体、设于所述插座本体的用于连接用电设备的电源的接口、用于连接所述接口与供电电源的接线电路，还包括：

与所述接线电路连接的采样电路，用于采集所述接线电路的电路信号；

与所述采样电路连接的处理器，用于分析所述电路信号得到所述用电设备的用电信息；

与所述处理器连接的通信器，用于传输所述用电信息；

还包括与所述处理器连接的显示器以及用于触发所述显示器的显示屏显示所述用电信息的触发开关。

2.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述采样电路具体包括连接于所述接线电路的降压电路、用于连接所述降压电路和所述处理器的隔离放大电路，还包括连接于所述接线电路的电流互感器、用于连接所述电流互感器和所述处理器的限流电阻。

3.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述处理器具体为STM32F103芯片。

4.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述通信器具体为无线通信器。

5.根据权利要求4所述的智能插座，其特征在于，所述无线通信器具体为4G通信器。

6.根据权利要求5所述的智能插座，其特征在于，所述4G通信器的型号具体为USR-LTE7S4。

7.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，还包括与所述处理器连接的用于将交流电压转换为所述处理器的工作电压的电源转换器。

8.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述显示器具体为LCD显示器。

9.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，还包括设于所述接线电路的用于控制所述接线电路与所述供电电源之间的通断的开关。