CN214673261U

CN214673261U - 智能插座

Info

Publication number: CN214673261U
Application number: CN202023036047.3U
Authority: CN
Inventors: 周富林; 李昭强; 习静; 周显俊
Original assignee: Shenghui Holdings Ltd
Current assignee: Shenghui Holdings Ltd
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-11-09
Anticipated expiration: 2030-12-15

Abstract

本申请涉及一种智能插座包括：信号采集模块、微处理器和继电开出模块，微处理器分别连接信号采集模块和继电开出模块；信号采集模块和继电开出模块分别连接于被测回路/被控回路；信号采集模块用于采集被测回路/被控回路的数字电压信号，并将数字电压信号发送至微处理器；微处理器对数字电压信号进行计算、分析得到电量状态数据，将电量状态数据与配置参数相比较，根据比较结果发送控制指令至继电开出模块，控制继电开出模块与被测回路/被控回路的断开或接通。上述的智能插座能检测被测回路/被控回路的电量状态数据，然后根据电量状态数据来控制电路的通断，具有电路保护功能；并且控制非常方便。

Description

智能插座

技术领域

本申请涉及插座技术领域，特别是涉及一种智能插座。

背景技术

插座是生活中最常用的设备之一。随着科技不断地进步，传统的插座已逐渐转向智能插座。智能插座通常包括计量插座、定时插座以及遥控插座等，能够解决部分实际问题，但是都存在各种缺陷。计量插座能够直观反映出插座上各个电器工作时的功率、电压、电流等信息，仅仅能够让用户知道电器的耗电情况，并没有对显示的数据进行处理，需要具备一定专业知识的用户才可以根据测量结果分析电器耗电是否正常；定时插座则是能够在特定时间段内控制电器的工作，可以避免或者减少在用电高峰或者空闲时段的耗电，节能环保，但是实际用电时段并不是固定的，一旦情况有变，需要重新设置，比较麻烦；遥控插座则是需要配备专用遥控器，成本较高且使用麻烦。

另外，这些插座不能同时具备全面的电网参数测量和负载控制功能，也没有相应的电量保护功能，无法实现对用电器的安全保护，从而容易导致长期超负荷用电而引发的安全隐患。

实用新型内容

基于此，有必要针对目前的智能插座没有相应的电量保护功能，无法实现对用电器的安全保护，从而容易导致长期超负荷用电而引发的安全隐患的技术问题，提供一种智能插座。

本实用新型提供一种智能插座，包括：信号采集模块、微处理器和继电开出模块，所述微处理器分别连接所述信号采集模块和所述继电开出模块；所述信号采集模块和所述继电开出模块分别连接于被测回路/被控回路；

所述信号采集模块用于采集所述被测回路/被控回路的数字电压信号，并将所述数字电压信号发送至所述微处理器；

所述微处理器对所述数字电压信号进行计算、分析得到电量状态数据，将电量状态数据与配置参数相比较，根据比较结果发送控制指令至所述继电开出模块，控制所述继电开出模块与所述被测回路/被控回路的断开或接通。

本实用新型提供的智能插座，包括：信号采集模块、微处理器和继电开出模块，微处理器分别连接信号采集模块和继电开出模块；信号采集模块和继电开出模块分别连接于被测回路/被控回路；信号采集模块用于采集被测回路/被控回路的数字电压信号，并将数字电压信号发送至微处理器；微处理器对数字电压信号进行计算、分析得到电量状态数据，将电量状态数据与配置参数相比较，根据比较结果发送控制指令至继电开出模块，控制继电开出模块与被测回路/被控回路的断开或接通。上述的智能插座能检测被测回路/被控回路的电量状态数据，然后根据电量状态数据来控制电路的通断，具有电路保护功能；并且控制非常方便。

进一步地，所述信号采集模块包括电流互感器、降压电路、依次连接的多路选择器、数据采集变送器、AD转换电路和光电隔离电路；其中，所述电流互感器、所述降压电路的一端分别连接所述多路选择器，另一端分别连接于所述被测回路/被控回路；所述光电隔离电路连接所述微处理器；

所述电流互感器用于将所述被测回路/被控回路的电流信号传送到所述多路选择器；所述降压电路用于将所述被测回路/被控回路的电压信号传送到所述多路选择器；

所述多路选择器用于采集所述被测回路/被控回路的模拟电压信号和/或模拟电流信号，并通过所述数据采集变送器将所述模拟电流信号转换成模拟电压信号；

所述AD转换电路用于将所述模拟电压信号转换成数字电压信号，并将所述数字电压信号通过所述光电隔离电路传输至所述微处理器。

进一步地，所述数据采集变送器包括压力变送器和电流/电压转换电阻电路；

所述压力变送器用于采集所述模拟电流信号并将所述模拟电流信号发送至所述电流/电压转换电阻电路；

所述电流/电压转换电阻电路用于将所述模拟电流信号转换成所述模拟电压信号。

进一步地，所述微处理器包括控制器和保护逻辑判断模块，其中所述控制器分别连接光电隔离电路和所述保护逻辑判断模块；

所述控制器用于将所述数字电压信号进行计算、分析得到电量状态数据；

所述保护逻辑判断模块用于根据所述电量状态数据和配置参数进行比较，来判断所述电量状态数据是否异常；

在所述电量状态数据异常时，所述控制器用于发送控制指令至所述继电开出模块，控制所述继电开出模块与所述被测回路/被控回路的断开。

进一步地，还包括：通信模块；所述控制器通过所述通信模块连接远程控制终端；

所述控制器用于将所述电量状态数据发送至所述远程控制终端，并接收所述远程控制终端的控制指令，控制所述继电开出模块与所述被测回路/被控回路的断开或接通。

进一步地，还包括存储模块，所述存储模块连接所述控制器；

所述存储模块用于存储配置参数和电量状态数据；

所述控制器用于根据所述配置参数对所述信号采集模块和所述保护逻辑判断模块进行初始化。

进一步地，还包括显示模块；所述显示模块连接所述控制器；

所述显示模块用于显示所述电量状态数据和/或所述智能插座的工作状态。

进一步地，还包括电源模块；所述电源模块分别连接所述被测回路/被控回路、所述微处理器和所述继电开出模块。

进一步地，还包括看门狗电路，所述看门狗电路连接所述微处理器。

进一步地，所述控制器为STM32F030C8T6控制器。

附图说明

图1是本实用新型的智能插座的一个实施例图；

图2为本实用新型的智能插座的另一个实施例图；

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1是本实用新型智能插座的一个实施例图。如图1所示，一种智能插座，包括：信号采集模块10、微处理器20和继电开出模块30，微处理器20分别连接信号采集模块10和继电开出模块30；信号采集模块10和继电开出模块30分别连接于被测回路/被控回路；信号采集模块10用于采集被测回路/被控回路的数字电压信号，并将数字电压信号发送至微处理器20；微处理器20对数字电压信号进行计算、分析得到电量状态数据，将电量状态数据与配置参数相比较，根据比较结果发送控制指令至继电开出模块30，控制继电开出模块30与被测回路/被控回路的断开或接通。

具体的，该智能插座可以是带有显示功能的主面板采取一体式设计，可以循环显示电流、电压以及用电量等信息，面板上的所有插孔分开控制，智能插座工作时，可以有选择地通断对应插孔，在使用时直接插在被测回路/被控回路即可。智能插座包括信号采集模块10、微处理器20和继电开出模块30，其中信号采集模块10通常为交流信号采集模块，主要用于采集被测回路/被控回路中的数字电压信号，然后把数据电压信号传输至微处理器20；微处理器20用于对数字电压信号进行分析、计算，得到电量状态数据。电量状态数据主要包括电压、电流、电量、功率、漏电、谐波、触点温度等数据。配置参数包括过压阈值、欠压阈值、过流阈值以及采样频率等。

微处理器20将电量状态数据与配置参数进行对比，即可判断出当前电量状态数据是否异常，例如是否处于过流、过压等状态，此时微处理器20发送控制指令至继电开出模块30，控制继电开出模块30与被测回路/被控回路断开；当恢复正常时，可以发送控制指令至继电开出模块30，控制器与被测回路/被控回路重新接通。

在一个实施例中，如图2所示，信号采集模块包括电流互感器、降压电路、依次连接的多路选择器、数据采集变送器、AD转换电路和光电隔离电路；其中，电流互感器、降压电路的一端分别连接多路选择器，另一端分别连接于被测回路/被控回路；光电隔离电路连接微处理器；电流互感器用于将被测回路/被控回路的电流信号传送到多路选择器；降压电路用于将被测回路/被控回路的电压信号传送到多路选择器；多路选择器用于采集被测回路/被控回路的模拟电压信号和/或模拟电流信号，并通过数据采集变送器将模拟电流信号转换成模拟电压信号；AD转换电路用于将模拟电压信号转换成数字电压信号，并将数字电压信号通过光电隔离电路传输至微处理器。

在一个实施例中，数据采集变送器包括压力变送器和电流/电压转换电阻电路；压力变送器用于采集模拟电流信号并将模拟电流信号发送至电流/电压转换电阻电路；电流/电压转换电阻电路用于将模拟电流信号转换成模拟电压信号。

具体的，信号采集转换模块包括电流互感器、降压电路、多路选择器MUX、数据采集变送器(其设置在多路选择MUX中，图2中未示出)、AD转换电路、光电隔离电路，该采集模块采集传输的是数字电压信号。首先，通过电流互感器和降压电路，将被测回路/被控回路中的电流信号和电压信号传送到多路选择器MUX中，多路选择器MUX上对应设置有一个数据采集变送器采集相应模拟信号并将模拟电流信号转换成模拟电压信号。可选的，数据采集变送器包括两线制的压力变送器和电流/电压转换电阻电路，其中压力变送器用于采集模拟电流信号；电流/电压转换电阻电路采用精密采样电阻，其设置在多路选择器MUX的采集通道上，可以将将模拟电流信号转换成模拟电压信号。数据采集变送器的输出端连入A/D转换电路的输入端，然后通过AD转换电路将模拟电压信号转变成数字电压信号，再通过光电隔离电路传送给微处理器，微处理器经过处理后通过CAN总线将采集到的模拟信号以数字电压信号的形式发送出去。采用该方式能快速且准确地采集被测回路/被控回路中的电量状态数据。

在一个实施例中，如图2所示，微处理器包括控制器和保护逻辑判断模块，其中控制器分别连接光电隔离电路和保护逻辑判断模块；控制器用于将数字电压信号进行计算、分析得到电量状态数据；保护逻辑判断模块用于根据电量状态数据和配置参数进行比较，来判断电量状态数据是否异常；在电量状态数据异常时，控制器用于发送控制指令至继电开出模块，控制继电开出模块与被测回路/被控回路的断开。

在一些实施例中，控制器为STM32F030C8T6控制器。

具体而言，微处理器包括控制器和保护逻辑判断模块。可选的，控制器可以为STM32F030C8T6控制器。STM32F030C8T6控制器为一种嵌入式控制器。

其中，控制器通过光电隔离电路与AD转换电路的输出端连接，按照固定频率读取转换完成的数字信号，再通过计算、分析电流电压等电量状态数据，并根据以下逻辑判断来控制继电开出模块的通断：A、过流保护：控制器将光电隔离电路传来的信号经过处理后，得到被测回路中的电流值I1。当该电流值大于预先设定的过流阈值Imax时，控制器开始计时；经过时间T1后，控制器接收到的信号经过处理后，若得到的I2仍大于过流阈值Imax时，那么控制器发出断开继电开出模块命令，回路断开，防止被测回路过流。B、过压保护：控制器将光电隔离电路传来的信号经过处理后，得到被测回路中的电压值U1。当该电压值大于预先设定的过压阈值Umax时，控制器开始计时。经过时间T2后，控制器接收到的信号经过处理后，若得到的U2仍大于过压阈值Umax时，那么控制器发出断开继电开出模块命令，回路断开，防止被测回路过压。C、节能：控制器将光电隔离电路传来的信号经过处理后，得到被测回路中的电压值U3/I3。当该电压值/电流值小于预先设定的阈值Umin/Imin时，微处理器开始计时，经过时间T3后，控制器接收到的信号经过处理后，若得到的U3/I3仍小于阈值Umin/Imin时，那么控制器发出断开继电开出模块命令，回路断开，避免用电器进入待机模式，节能环保。

应当理解，上述的T1、T2和T3可以为任意实数，可以为0，当为0时，表示控制器一检测出存在过流、过压以及电能浪费时即可发出断开继电开出模块的命令。另外，上述回路断开逻辑是“或”的关系，彼此互不影响，只要任意一条满足条件，那么回路将被断开。上述条件中的阈值I_max、U_max、U_min、I_min以及时间T1、T2以及T3等，可以使用出厂预设的经验值，也可以由用户根据实际情况自行设置

采用上述方式，将上述各个模块集成在一起，可以精确控制每一个用电器，防止出现过流过压等情况，可以智能化地对该智能插座进行控制，从而达到过压、过流保护以及节约能源的目的。

可选的，继电开出模块包括继电器和放大电路，其中继电器经过放大电路与微处理器(即控制器)其中的一个IO连接，继电器与智能插座上的开关串联，微处理器可发送预先设定好的信号控制继电器的通断，进而控制智能插座电路的通断。

在一个实施例中，还包括：通信模块；控制器通过通信模块连接远程控制终端；控制器用于将电量状态数据发送至远程控制终端，并接收远程控制终端的控制指令，控制继电开出模块与被测回路/被控回路的断开或接通。

在一些可选的实施例中，通信模块为WiFi模块，可选的，WiFi模块包括MT7628N芯片，其中MT7628N芯片的SEL、SCLK、MOSI、MISO管脚分别和微处理器的PB12、PB13、PB14、PB15管脚连接。微处理器将电量状态数据如电流、电压、电量、功率、漏电、谐波、触点温度等数据通过CAN总线单元发送至WiFi模块中的MT7628N芯片，再由其将数据发送至远程控制终端。用户也可以通过控制远程终端，发送控指令给WiFi模块，WiFi模块再将命令发送给微处理器，微处理器根据控制指令控制继电器与被控回路/被测回路的通断，或者设置相应的参数(即配置参数)。采用该方式可以远程监控用电信息、控制电路通断。

在一个实施例中，请参照图2，还包括存储模块，存储模块连接控制器；存储模块用于存储配置参数和电量状态数据；控制器用于根据配置参数对信号采集模块和保护逻辑判断模块进行初始化。

可选的，存储模块可以是EEPROM存储器，其中EEPROM存储器的SCL和SDA管脚分别与微处理器(即控制器)的PB8、PB9管脚连接，与微处理器通过I2C协议通讯。EEPROM存储器用来存储设置参数和电量状态数据，即使电源关闭也不会丢失。配置参数包括过压阈值、欠压阈值、过流阈值以及采样频率等。微处理器也可以将采集到的电量状态数据如电流、电压、电量、功率以及出点温度等储存在EEPROM中，供用户或者专业人士查看分析。

在一个实施例中，请参照图2，还包括显示模块；显示模块连接控制器；显示模块用于显示电量状态数据和/或智能插座的工作状态。

可选的，显示模块可以是LCD显示模块，其中LCD显示模块中的LCD显示屏的正极与微处理器PB1连接，负极接公共地，用于循环显示当前工作状态；也可以用来显示电量状态数据，以便用户或专业人士查看分析。

在一个实施例中，请参照图2，还包括电源模块；电源模块分别连接被测回路/被控回路、微处理器和继电开出模块。

具体的，电源模块可将AC220V转换为DC3.3V/5V，为微处理器和继电开出模块提供工作电源。

在一个实施例中，还包括看门狗电路，看门狗电路连接微处理器。

具体而言，请参照图2，智能插座中还包括看门狗电路，进一步保护整个模块工作的稳定性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种智能插座，其特征在于，包括：信号采集模块、微处理器和继电开出模块，所述微处理器分别连接所述信号采集模块和所述继电开出模块；所述信号采集模块和所述继电开出模块分别连接于被测回路/被控回路；

所述微处理器对所述数字电压信号进行计算、分析得到电量状态数据，将电量状态数据与配置参数相比较，根据比较结果发送控制指令至所述继电开出模块，控制所述继电开出模块与所述被测回路/被控回路的断开或接通；

所述信号采集模块包括电流互感器、降压电路、依次连接的多路选择器、数据采集变送器、AD转换电路和光电隔离电路；其中，所述电流互感器、所述降压电路的一端分别连接所述多路选择器，另一端分别连接于所述被测回路/被控回路；所述光电隔离电路连接所述微处理器；

2.根据权利要求1所述的智能插座，其特征在于，所述数据采集变送器包括压力变送器和电流/电压转换电阻电路；

3.根据权利要求2所述的智能插座，其特征在于，所述微处理器包括控制器和保护逻辑判断模块，其中所述控制器分别连接光电隔离电路和所述保护逻辑判断模块；

所述控制器用于根据所述数字电压信号进行计算、分析得到所述电量状态数据；

所述保护逻辑判断模块用于将所述电量状态数据和配置参数进行比较，来判断所述电量状态数据是否异常；

4.根据权利要求3所述的智能插座，其特征在于，还包括：通信模块；所述控制器通过所述通信模块连接远程控制终端；

5.根据权利要求4所述的智能插座，其特征在于，还包括存储模块，所述存储模块连接所述控制器；

所述存储模块用于存储配置参数和电量状态数据；

6.根据权利要求5所述的智能插座，其特征在于，还包括显示模块；所述显示模块连接所述控制器；

7.根据权利要求1-6任一项所述的智能插座，其特征在于，还包括电源模块；所述电源模块分别连接所述被测回路/被控回路、所述微处理器和所述继电开出模块。

8.根据权利要求7所述的智能插座，其特征在于，还包括看门狗电路，所述看门狗电路连接所述微处理器。

9.根据权利要求3-6任一项所述的智能插座，其特征在于，所述控制器为STM32F030C8T6控制器。