CN216133185U - 智能插座电源插头插入状态检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种智能插座电源插头插入状态检测系统，包括电源电路、主控芯片电路、负载输入检测电路、整流滤波电路、高压隔离传输电路、检波储能电路、可扩展的网络电路，电源电路为整个系统提供稳定的电压，负载输入检测电路控制整流滤波电路，整流滤波电路控制高压隔离传输电路，高压隔离传输电路控制检波储能电路，检波储能电路控制主控芯片电路，主控芯片电路与可扩展的网络电路双向控制，本实用新型功耗低、成本低、使用简便，具有良好的市场价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及插座领域，尤其设计一种智能插座电源插头插入状态检测系统领域。
背景技术
目前常用的电源负载设备种类繁多如电灯、电视等家用电器，统一归类分为感性、荣容性、阻性负载，用户如何判断负载插头是否接触良好的常用方法有两种：一、通过人工目测观察电源指示灯；二：通过控制电路远程控制接通电源并判断电流是否增大确定负载插头是否连接可靠，人工目测方式虽然准确性较高，但是用户带来极大的不方便，通过设备功耗判断方式虽然可行，但是通过数据下发、判断、接收在控制链路上冗余大，最大的问题是必须在设备负载通电的情况下才能准确判断连接状态，如负载设备功耗大则会产生用电功耗，这两种方法已经不能正常满足低功耗、低成本、实用简便的检测需求。
实用新型内容
本实用新型针对已有的检测插头方法的不足，提供一种检测电路可配合控制器在通过网络方式实时发送到云端服务器，用户可以通过手机或者智能设备连接互联网后就可一键查看连接状态，本检测电路无需消耗电能就可实现负载连接状态实时检测的功能。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：提供一种智能插座电源插头插入状态检测系统，包括电源电路、主控芯片电路、负载输入检测电路、整流滤波电路、高压隔离传输电路、检波储能电路、可扩展的网络电路，电源电路为整个系统提供稳定的电压，负载输入检测电路控制整流滤波电路，整流滤波电路控制高压隔离传输电路，高压隔离传输电路控制检波储能电路，检波储能电路控制主控芯片电路，主控芯片电路与可扩展的网络电路双向控制。
进一步地，所述电源电路包含电压调整器VR3、变换器U6、稳压芯片VR1、VR2，火线L经过电容C23、电阻R19、二极管D1输出5V VDC，所述电容C23两端与电阻R20两端连接，所述电阻R19两端与电阻R21 两端连接，所述二极管D1正极设置有箝位二极管D3、负极设置有箝位二极管D2，所述5V VDC经所述电压调整器VR3输出3.3V VDC，所述火线L、零线N分别接所述变换器U6的5、4管脚输入，输出+12V电压，所述+12V电压经所述稳压芯片VR1输入，输出+5V电压，经过所述稳压芯片VR2输入，输出3.3V电压，所述电压调整器VR3的型号为XC6206P332MR，所述变换器U6的型号为AC-DC12V/400m A，所述稳压芯片VR1、VR2的型号分别为1117-5.0V、1117-3.3V。
进一步地，所述主控芯片电路包含芯片U2、U4、U5，所述芯片U2 的1管脚第一引线接电池VBAT、第二引线经电容C16接地，5管脚经电容C17接地，6管脚经电容C18接地，5、6管脚之间设置有晶振Y1，7 管脚第一引线经电阻R1接所述3.3V电压、第二引线经电容C12接地，9、 10管脚分别接LED0指示灯的1、3管脚，所述LED0指示灯的2管脚第一引线经电阻R2接所述3.3V电压、第二引线经电阻R3接地，所述芯片U2 的12、18、31、47、63管脚接地，13管脚第一引线接所述3.3V电压、第二引线经电容C19接地，19、32、48、64管脚接所述3.3V电压，26管脚第一引线经双刀单掷开关S2接地、第二引线经电阻R18接所述 3.3V电压，27管脚第一引线经双刀单掷开关S1接地、第二引线经电阻 R17接所述3.3V电压，所述双刀单掷开关S1、S2型号为SW-DPST，所述芯片U2的28管脚经电阻R15接地，29、30管脚分别与接口P5的3、2管脚连接，所述接口P5的4管脚接地，1管脚接所述3.3V电压，2管脚经电阻R16接所述3.3V电压，所述芯片U2的36、38、45管脚分别连接经发光二极管LED2、LED1、LED0和电阻EL3、RL2、RL1接所述3.3V电压， 39、40管脚分别与LED1指示灯的1、3管脚连接，所述LED1指示灯的2管脚第一引线经电阻R8接所述3.3V电压、第二引线经电阻R9接地，所述芯片U2的46、49管脚分别与接口P2的2、3管脚连接，所述接口P2 的1管脚接地，4管脚接所述3.3V电压，所述芯片U2的51、52、53管脚分别经电阻R7、R6、R5连接所述芯片U4的3、2、1管脚连接，所述芯片U4的8管脚接地，7、5管脚分别与接口P6的2、1管脚连接，6管脚第一引线接所述+5V电压，第二引线经电容C20接地，所述芯片U2的55、 56、57、58管脚分别连接芯片U5的6、5、2、1管脚连接，所述芯片U5 的3管脚接所述3.3V电压，4管脚接地，7、8管脚第一引线接所述3.3V 电压、第二引线经电容C21接地，所述芯片U2的60管脚经电阻R4接地，所述芯片U2的型号为STM32F103RET6，所述芯片U4的型号为WTN6XX，所述芯片U5的型号为W25Q16。
进一步地，所述负载输入检测电路包含继电器K1、K2、芯片U10，火线L连接所述继电器K1开关的一端，所述继电器K1开关的另一端接 L1输出端，所述火线L、L1输出端之间设置有电阻RA3、整流桥D7，N1 输出端经电阻R24接交流电的零线，所述继电器K1的线圈两端设置有二极管D5，所述继电器K1线圈的一端第一引线经电容C32接地、第二引线经电感L3接所述+12V电压，另一端接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的发射极接地，所述火线L接所述继电器K2开关的一端，所述继电器开关K2的另一端接火线L2输出，所述火线L、L2输出端之间设置有整流桥D8、电阻RA6，N2输出经电阻R33接所述交流电的零线NG，所述继电器K2的线圈两端设置有二极管D9，所述继电器K2线圈的一端第一引线接所述+12V电压、第二引线接地，另一端接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的发射极接地，所述芯片U10的1管脚接所述3.3V VDC，3管脚经电阻R27接所述N1输出端，4管脚经电阻R30接所述交流电的零线NG，3、4管脚之间设置有两个电容C34、C35，5管脚经电阻 R34接N2输出端，6管脚经电阻R35接所述交流电的零线NG，5、6管脚之间设置有两个电容C36、C37，7管脚第一引线经电阻R40、R39、R38、 R37、R36接所述火线L、第二引线经电阻R41接所述交流电的零线NG，所述电阻R41两端与电容C38两端连接，8管脚接所述交流电的零线NG， 15管脚接光耦U9的2管脚，14管脚第一引线经电阻R31接所述5V VDC、第二引线接光耦U11的1管脚，所述光耦U9的1管脚经电阻R28第一引线接所述5V VDC、第二引线经电容CZ1接地，4管脚第一引线经电阻R29 接所述3V电压、第二引线接所述主控芯片U2的USART2 RX管脚，3管脚接地，所述光耦U11的2管脚接地，4管脚经电阻R32接所述3.3V电压， 3管脚接所述主控芯片USART2 TX管脚，所述整流桥D7、D8型号为 Bridgel，所述继电器K1、K2的型号为HF-115F-012-1ZS3，所述芯片U10的型号为BL0939，所述光耦U9、U11的型号为EL817。
进一步地，所述整流滤波电路包含二极管D4、D6，所述高压隔离传输电路包含光耦U7、U8，所述二极管D4的阴极第一引线经电容CA2 的一端、电阻R22接所述整流桥D7的INSC1管脚、第二引线经电阻R23 接所述光耦U7的1管脚，所述二极管D4的正极第一引线经所述电容CA2 的另一端接所述整流桥D7的INS GND1管脚、第二引线接所述光耦U7 的2管脚，所述光耦U7的4管脚接所述3.3V电压，所述二极管D6的阴极第一引线经电容CA3的一端、电阻R25接所述整流桥D8的INS C2管脚、第二引线经电阻R26接所述光耦U8的1管脚，所述二极管D6的正极第一引线经所述电容CA3的另一端所述整流桥D8的INS GND2管脚、第二引线接所述光耦U8的2管脚，所述光耦U8的4管脚接所述3.3V电压，所述二极管D4、D6的型号为MMSZ4679，所述光耦U7、U8的型号为EL817。
进一步地，所述检波储能电路包含三极管QA1、QA2，所述三极管 QA1的集电极接所述3.3V电压，基极第一引线接所述光耦U7的3管脚、第二引线经电阻RA1接地，发射极第一引线接所述主控芯片U2的INS CHECK1管脚、第二引线经电阻RA2接地，所述电阻RA1、RA2之间设置有电容CA1，所述三极管QA2的集电极接所述3.3V电压，基极第一引线接所述光耦U8的3管脚、第二引线经电阻RA4接地，发射极第一引线接所述主控芯片U2的INS CHECK2管脚、第二引线经电阻RA5接地，所述电阻RA4、RA5之间设置有电容CA4，所述三极管QA1、QA2的型号为 S8050。
进一步地，所述可扩展的网络电路包含芯片U1、U3、接口P4，所述芯片U1的1、2管脚接所述3.3V电压，6、11、12、15管脚分别连接所述芯片U3的2、7、8、9管脚，9、13、18管脚接地，所述芯片U3的1 管脚接地，2管脚经电阻R14接地，10、11管脚接所述3.3V电压，16 管脚第一引线接所述3.3V电压、第二引线经电容C14接地、第三引线经电容C13接地，所述接口P4的1管脚第一引线接所述33V电压、第二引线经电容C15接地，3管脚接地，2、4、5、6、7、8管脚分别接所述主控芯片U2的RC522 RST、RC522 IRQ、RC522 MISO、RC522 MOSI、 RC522 CSK、RC522NSS管脚，所述芯片U1的型号为ESP-WROOM-02，所述芯片U3的型号为ESP-12F，所述接口P4的型号为RFID-RC522。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：更低的成本、低功耗的实时在线检测，通过主电路辅助后避免因容性、感性负载的波动干扰造成误报的现象，可扩展的网络电路采用WIFI网络传输方案更方便将检测系统接入互联网，主控电路和可扩展的网络电路采用电流检测的方法辅助本检测电路克服了设备通电监测忙点。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为本实用新型电源电路结构示意图；
图2为本实用新型主控芯片电路结构示意图；
图3为本实用新型负载输入检测电路结构示意图；
图4为本实用新型整流滤波电路结构示意图；
图5为本实用新型高压隔离传输电路、检波储能电路结构示意图；
图6为本实用新型可扩展的网络电路结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。
实施例1，附图1为本实用新型主控芯片电路结构示意图，采用意法半导体STM32F103RET6系列控制器，该处理器为中低端的32位 ARM微控制器，其内核是Cortex-M3；最高72MHz工作频率；在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHZ(DhrystONe2.1)；单周期乘法和硬件除法满足本系统设计，处理来自IO的开关电平，从而更加准确得出插头连接状态，STM32F103RET6。
实施例2，附图3为本实用新型负载输入检测电路结构示意图，采用电阻和设备负载串联在电网中，当由设备插头插入检测电路中后，通过欧姆定律I＝U/R得出，流过负载的电流由电阻值确定，本电路设计阻抗为200K阻抗，设电网电压为220V则流过负载设备的电流为I＝220/200000＝1.1mA满足检测低功耗要求；当设备需要供电时则闭合继电器，此时将采用电流方式判断是否接入设备负载。
实施例3，附图4为本实用新型整流滤波电路结构示意图，采用全桥整流器和设备负载串联，整流输出后的电压经过稳压滤波处理，将获得的脉冲检测信号变换为处理器能直接识别的直流信号输出。
实施例4，附图5为本实用新型高压隔离传输电路、检波储能电路结构示意图，高压隔离传输电路采用光耦EL817直接隔离传输， EL817具有低成本、动态新能好的有点，广泛应用于隔离控制系统，检波储能电路采用三极管射级跟随器放大电路，将得到的脉冲光信号进行放大并滤波处理，经过滤波后的直流开关信号直接送入MCU检测 IO即可准确判断负载连接状态。
实施例5，附图6为本实用新型可扩展的网络结构示意图，采用芯片ESP8266作为传输扩展，负责将检测到的插座连接状态发送到互联网，进而远程实时监控、操控控制设备。
本实用新型的工作原理：
用户插头连上智能插座后,在无需通电的情况下本系统将对插座进行隔离滤波处理，获得状态后由主控芯片控制WTN6XX芯片进行连接状态的实时播报，用户也可以通过手机或者智能设备连接互联网后一键查看连接状态。
Claims (7)
1.一种智能插座电源插头插入状态检测系统，包括电源电路、主控芯片电路、负载输入检测电路、整流滤波电路、高压隔离传输电路、检波储能电路、可扩展的网络电路，电源电路为整个系统提供稳定的电压，负载输入检测电路控制整流滤波电路，整流滤波电路控制高压隔离传输电路，高压隔离传输电路控制检波储能电路，检波储能电路控制主控芯片电路，主控芯片电路与可扩展的网络电路双向控制。
2.根据权利要求1所述一种智能插座电源插头插入状态检测系统，其特征在于，所述电源电路包含电压调整器VR3、变换器U6、稳压芯片VR1、VR2，火线L经过电容C23、电阻R19、二极管D1输出5V VDC，所述电容C23两端与电阻R20两端连接，所述电阻R19两端与电阻R21两端连接，所述二极管D1正极设置有箝位二极管D3、负极设置有箝位二极管D2，所述5V VDC经所述电压调整器VR3输出3.3V VDC，所述火线L、零线N分别接所述变换器U6的5、4管脚输入，输出+12V电压，所述+12V电压经所述稳压芯片VR1输入，输出+5V电压，经过所述稳压芯片VR2输入，输出3.3V电压，所述电压调整器VR3的型号为XC6206P332MR，所述变换器U6的型号为AC-DC12V/400m A，所述稳压芯片VR1、VR2的型号分别为1117-5.0V、1117-3.3V。
3.根据权利要求1所述一种智能插座电源插头插入状态检测系统，其特征在于，所述主控芯片电路包含芯片U2、U4、U5，所述芯片U2的1管脚第一引线接电池VBAT、第二引线经电容C16接地，5 管脚经电容C17接地，6管脚经电容C18接地，5、6管脚之间设置有晶振Y1，7管脚第一引线经电阻R1接所述3.3V电压、第二引线经电容C12接地，9、10管脚分别接LED0指示灯的1、3管脚，所述LED0指示灯的2管脚第一引线经电阻R2接所述3.3V电压、第二引线经电阻R3接地，所述芯片U2的12、18、31、47、63管脚接地，13管脚第一引线接所述3.3V电压、第二引线经电容C19接地，19、32、48、64管脚接所述3.3V电压，26管脚第一引线经双刀单掷开关S2接地、第二引线经电阻R18接所述3.3V电压，27管脚第一引线经双刀单掷开关S1接地、第二引线经电阻R17接所述3.3V电压，所述双刀单掷开关S1、S2型号为SW-DPST，所述芯片U2的28管脚经电阻R15接地，29、30管脚分别与接口P5的3、2管脚连接，所述接口P5的4管脚接地，1管脚接所述3.3V电压，2管脚经电阻R16接所述3.3V电压，所述芯片U2的36、38、45管脚分别连接经发光二极管LED2、LED1、LED0和电阻EL3、RL2、RL1接所述3.3V电压，39、40管脚分别与LED1指示灯的1、3管脚连接，所述LED1指示灯的2管脚第一引线经电阻R8接所述3.3V电压、第二引线经电阻R9接地，所述芯片U2的46、49管脚分别与接口P2的2、3管脚连接，所述接口P2的1管脚接地，4管脚接所述3.3V电压，所述芯片U2的51、52、53管脚分别经电阻R7、R6、R5连接所述芯片U4的3、2、1管脚连接，所述芯片U4的8管脚接地，7、5管脚分别与接口P6的2、1管脚连接，6管脚第一引线接所述+5V电压，第二引线经电容C20 接地，所述芯片U2的55、56、57、58管脚分别连接芯片U5的6、5、2、1管脚连接，所述芯片U5的3管脚接所述3.3V电压，4管脚接地，7、8管脚第一引线接所述3.3V电压、第二引线经电容C21接地，所述芯片U2的60管脚经电阻R4接地，所述芯片U2的型号为STM32F103RET6，所述芯片U4的型号为WTN6XX，所述芯片U5的型号为W25Q16。
4.根据权利要求1所述一种智能插座电源插头插入状态检测系统，其特征在于，所述负载输入检测电路包含继电器K1、K2、芯片U10，火线L连接所述继电器K1开关的一端，所述继电器K1开关的另一端接L1输出端，所述火线L、L1输出端之间设置有电阻RA3、整流桥D7，N1输出端经电阻R24接交流电的零线NG，所述继电器K1的线圈两端设置有二极管D5，所述继电器K1线圈的一端第一引线经电容C32接地、第二引线经电感L3接+12V电压，另一端接三极管Q1的集电极，所述三极管Q1的发射极接地，所述火线L接所述继电器K2开关的一端，所述继电器开关K2的另一端接火线L2输出，所述火线L、L2输出端之间设置有整流桥D8、电阻RA6，N2输出经电阻R33接所述交流电的零线NG，所述继电器K2的线圈两端设置有二极管D9，所述继电器K2线圈的一端第一引线接所述+12V电压、第二引线接地，另一端接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的发射极接地，所述芯片U10的1管脚接3.3V VDC，3管脚经电阻R27接所述N1输出端，4管脚经电阻R30接所述交流电的零线NG，3、4管脚之间设置有两个电容C34、C35，5管脚经电阻R34接N2输出端，6管脚经电阻R35接所述交流电的零线NG，5、6管脚之间设置有两个电容C36、C37，7管脚第一引线经电阻R40、R39、R38、R37、R36接所述火线L、第二引线经电阻R41接所述交流电的零线NG，所述电阻R41两端与电容C38两端连接，8管脚接所述交流电的零线NG，15管脚接光耦U9的2管脚，14管脚第一引线经电阻R31接5V VDC、第二引线接光耦U11的1管脚，所述光耦U9的1管脚经电阻R28第一引线接所述5V VDC、第二引线经电容CZ1接所述交流电的零线NG，4管脚第一引线经电阻R29接3V电压、第二引线接所述主控芯片U2的USART2 RX管脚，3管脚接地，所述光耦U11的2管脚接所述交流电的零线NG，4管脚经电阻R32接3.3V电压，3管脚接所述主控芯片USART2 TX管脚，所述整流桥D7、D8型号为Bridgel，所述继电器K1、K2的型号为HF-115F-012-1ZS3，所述芯片U10的型号为BL0939，所述光耦U9、U11的型号为EL817。
5.根据权利要求1所述一种智能插座电源插头插入状态检测系统，其特征在于，所述整流滤波电路包含二极管D4、D6，所述高压隔离传输电路包含光耦U7、U8，所述二极管D4的阴极第一引线经电容CA2的一端、电阻R22接整流桥D7的INS C1管脚、第二引线经电阻R23接所述光耦U7的1管脚，所述二极管D4的正极第一引线经所述电容CA2的另一端接所述整流桥D7的INS GND1管脚、第二引线接所述光耦U7的2管脚，所述光耦U7的4管脚接3.3V电压，所述二极管D6的阴极第一引线经电容CA3的一端、电阻R25接整流桥D8的INS C2管脚、第二引线经电阻R26接所述光耦U8的1管脚，所述二极管D6的正极第一引线经所述电容CA3的另一端所述整流桥D8的INS GND2管脚、第二引线接所述光耦U8的2管脚，所述光耦U8的4管脚接所述3.3V电压，所述二极管D4、D6的型号为MMSZ4679，所述光耦U7、U8的型号为EL817。
6.根据权利要求1所述一种智能插座电源插头插入状态检测系统，其特征在于，所述检波储能电路包含三极管QA1、QA2，所述三极管QA1的集电极接3.3V电压，基极第一引线接光耦U7的3管脚、第二引线经电阻RA1接地，发射极第一引线接主控芯片U2的INSCHECK1管脚、第二引线经电阻RA2接地，所述电阻RA1、RA2之间设置有电容CA1，所述三极管QA2的集电极接所述3.3V电压，基极第一引线接光耦U8的3管脚、第二引线经电阻RA4接地，发射极第一引线接所述主控芯片U2的INS CHECK2管脚、第二引线经电阻RA5接地，所述电阻RA4、RA5之间设置有电容CA4，所述三极管QA1、QA2的型号为S8050。
7.根据权利要求1所述一种智能插座电源插头插入状态检测系统，其特征在于，所述可扩展的网络电路包含芯片U1、U3、接口P4，所述芯片U1的1、2管脚接3.3V电压，6、11、12、15管脚分别连接所述芯片U3的2、7、8、9管脚，9、13、18管脚接地，所述芯片U3的1管脚接地，2管脚经电阻R14接地，10、11管脚接所述3.3V电压，16管脚第一引线接所述3.3V电压、第二引线经电容C14接地、第三引线经电容C13接地，所述接口P4的1管脚第一引线接3.3V电压、第二引线经电容C15接地，3管脚接地，2、4、5、6、7、8管脚分别接所述主控芯片U2的RC522 RST、RC522 IRQ、RC522 MISO、RC522 MOSI、RC522 CSK、RC522 NSS管脚，所述芯片U1的型号为ESP-WROOM-02，所述芯片U3的型号为ESP-12F，所述接口P4的型号为RFID-RC522。
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