CN216529682U - 一种智能节能插座 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种智能节能插座，包括：插板以及布置在所述插板中的零线插套和火线插套，所述零线插套与市电220V中的零线连接，所述火线插套与市电220V中的火线连接，电流检测模块，第一比较模块和第二比较模块，逻辑运算模块，节能控制模块，低压电源模块，所述低压电源模块的输入端直接接入市电220V，所述低压电源模块的输出端分别与电流检测模块、第一比较模块、第二比较模块、逻辑运算模块和节能控制模块的电源端连接；本实用新型提供的智能节能插座，通过电流检测与比较，识别出用电器的状态，在待机状态的时候切换主回路，在主回路中串入电阻降低能耗。
Description
技术领域
本实用新型属于智能家电技术领域，具体涉及一种智能节能插座。
背景技术
由于各类家用电器长时间处于待机状态所造成的电能浪费和火宅事故已经达到了触目惊心的地步。据国际权威机构统计，家用电器待机能耗已占民用电力消耗的3％到13％，约占总发电量的2％。火灾损失中有3成以上是由电气火灾引起的，其中大部分是由于家用电器长时间处于待机状态所造成的。所以用户使用普通插座，不但造成了大量的能源浪费，而且用电设备在待机状态下会产生对人体有害的电磁干扰，同时也减少了电器的使用寿命。
目前市场上出现的一些节能插座，需要利用按钮或者遥控控制节能，依赖人工参与，极为不便，无法实现待机状态后的自动节能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种智能节能插座，旨在解决接入插座的用电器转为待机状态后自动节能的问题。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：
本实用新型提供了一种智能节能插座，包括：插板以及布置在所述插板中的零线插套和火线插套，所述零线插套与市电220V中的零线连接，所述火线插套与市电220V中的火线连接，还包括：
电流检测模块，所述电流检测模块贴近与火线插套相连的火线，用于检测火线回路电流并输出电压信号；
第一比较模块，所述第一比较模块的输入端与电流检测模块的输出端相连，所述第一比较模块设置有用电器正常工作时的第一参考电压，用于与电流检测模块输出的电压信号进行比较，所述第一比较模块仅在用电器正常工作时输出高电平信号；
第二比较模块，所述第二比较模块的输入端与电流检测模块的输出端相连，所述第二比较模块设置有用电器待机时的第二参考电压，用于与电流检测模块输出的电压信号进行比较，所述第二比较模块在用电器正常工作以及待机时输出高电平信号；
逻辑运算模块，所述逻辑运算模块的两个输入端分别与第一比较模块的输出端、第二比较模块的输出端连接，用于在用电器处于待机状态时，将第一比较模块、第二比较模块输入的信号进行运算后输出高电平信号，用电器处于其他状态时不输出信号；
节能控制模块，所述节能控制模块串接在与火线插套相连的火线中，所述节能控制模块的控制端还与逻辑运算模块的输出端连接，所述逻辑运算模块输出高电平时节能控制模块切换回路，用电器处于其他状态时节能控制模块不动作；
低压电源模块，所述低压电源模块的输入端直接接入市电220V，所述低压电源模块的输出端分别与电流检测模块、第一比较模块、第二比较模块、逻辑运算模块和节能控制模块的电源端连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述电流检测模块包括：霍尔电流传感器 U3和第一放大器A1，所述霍尔电流传感器U3的电源端与低压电源模块的输出端连接，霍尔电流传感器U3的接地端接入地线GND，霍尔电流传感器U3输出端与第一放大器A1的同相端连接；所述第一放大器A1的反相端与输出端连接，第一放大器A1的电源端与低压电源模块的输出端连接，第一放大器A1的接地端接入地线GND。
作为本实用新型的进一步改进，所述第一比较模块包括：第二放大器A2、第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一电阻R1的一端与低压电源模块的输出端连接,第一电阻R1的另一端分别与第二放大器A2的反相端、第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端接入地线，所述第二放大器A2的同相端与第一放大器A1的输出端连接,第二放大器A2的正电源端与低压电源模块的输出端连接，第二放大器A2的负电源端接入地线GND，所述第一电阻和第二电阻的电阻值比例为1：9；
所述第二比较模块包括：第三放大器A3、第三电阻R3和第四电阻R4；所述第三电阻R3的一端与低压电源模块的输出端连接,第三电阻R3的另一端分别与第三放大器A3的反相端、第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端接入地线，所述第三放大器A3的同相端与第一放大器A1的输出端连接,第三放大器A3的正电源端与低压电源模块的输出端连接，第三放大器A3的负电源端接入地线GND；所述第三电阻和第四电阻的电阻值比例为4.4：5.6。
作为本实用新型的进一步改进，所述逻辑运算模块包括：非门G1、与门G2 和三极管Q1，所述非门G1的输入端与第二放大器A2的输出端连接，所述非门 G1的输出端以及第三放大器A3的输出端分别和与门G2的两个输入端连接，所述与门G2的输出端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极与低压电源模块的输出端连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述节能控制模块包括：继电器KA，所述继电器KA的线圈的一端与三极管Q1的发射极连接，继电器KA的线圈的另一端接入地线GND；所述继电器KA的常开触点与限流电阻R0串联再与常闭触点并联后串入火线。
作为本实用新型的进一步改进，所述低压电源模块包括：AC/DC转换器U1 和7805稳压器U2，所述AC/DC转换器U1的交流输入端分别接入市电220V，AC/DC 转换器U1的输出端的负极接入地线GND，AC/DC转换器U1的输出端的正极与7805 稳压器U2的输入端连接，所述7805稳压器U2的接地端接入地线GND，7805稳压器U2的输出端提供+5V电源。
本实用新型的优点：
本实用新型提供的智能节能插座，通过电流检测与比较，识别出用电器的状态，在待机状态的时候切换主回路，在主回路中串入大电阻降低能耗。
附图说明
图1为本实用新型所述的智能节能插座的结构框图；
图2为本实用新型所述的智能节能插座的电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型的实施例中提供了一种智能节能插座，如图1所示，包括：插板101以及布置在插板101中的零线插套1011和火线插套1012，零线插套1011 与市电220V中的零线连接，火线插套1012与市电220V中的火线连接，还包括：
电流检测模块104，电流检测模块104贴近与火线插套1012相连的火线，用于检测火线回路电流并输出电压信号；
第一比较模块105，第一比较模块105的输入端与电流检测模块104的输出端相连，第一比较模块105设置有用电器正常工作时的第一参考电压，用于与电流检测模块104输出的电压信号进行比较，第一比较模块105仅在用电器正常工作时输出高电平信号；
第二比较模块106，第二比较模块106的输入端与电流检测模块104的输出端相连，第二比较模块106设置有用电器待机时的第二参考电压，用于与电流检测模块106输出的电压信号进行比较，第二比较模块106在用电器正常工作以及待机时输出高电平信号；
逻辑运算模块107，逻辑运算模块107的两个输入端分别与第一比较模块 105的输出端、第二比较模块106的输出端连接，用于在用电器处于待机状态时，将第一比较模块105、第二比较模块106输入的信号进行运算后输出高电平信号，用电器处于其他状态时不输出信号；
节能控制模块102，节能控制模块102串接在与火线插套1012相连的火线中，节能控制模块102的控制端还与逻辑运算模块107的输出端连接，逻辑运算模块107输出高电平时节能控制模块102切换到节能回路，实现节能，用电器处于其他状态时节能控制模块102不动作；
低压电源模块103，低压电源模块103的输入端直接接入市电220V，低压电源模块103的输出端分别与电流检测模块104、第一比较模块105、第二比较模块106、逻辑运算模块107和节能控制模块102的电源端连接；
当用电器处于待机状态时，逻辑运算模块107输出高电平信号，驱动节能控制模块102切换至节能回路实现节能，当用电器处于其他状态时，逻辑运算模块107不输出信号或输出低电平信号，节能控制模块102不做出动作。
在一个实施例中，电流检测模块104包括：用于贴近火线并检测火线回路电流的霍尔电流传感器U3，用于缓冲隔离的第一放大器A1，霍尔电流传感器U3 的电源端与低压电源模块的输出端+5V电源连接，霍尔电流传感器U3的接地端接入地线GND，霍尔电流传感器U3输出端与第一放大器A1的同相端连接；第一放大器A1的反相端与输出端连接，第一放大器A1的电源端与低压电源模块的输出端连接，第一放大器A1的接地端接入地线GND；霍尔电流传感器U3输出电压为2.5V～4.5V，插座回路不接通或者用电器停机时霍尔电流传感器U3输出电压为2.5V，用电器待机时霍尔电流传感器U3输出电压为3.0V，用电器正常工作时，霍尔电流传感器U3输出电压为4.5V，第一放大器A1配置成电压跟随器用于缓冲隔离以及阻抗转换。
在一个实施例中，用于检测用电器是否处于正常工作状态的第一比较模块 105包括：第二放大器A2、第一电阻R1和第二电阻R2；第一电阻R1的一端与低压电源模块的输出端连接,第一电阻R1的另一端分别与第二放大器A2的反相端、第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端接入地线，第二放大器 A2的同相端与第一放大器A1的输出端连接,第二放大器A2的正电源端与低压电源模块的输出端连接，第二放大器A2的负电源端接入地线GND；第二放大器 A2的反相端设置的用电器正常工作时的第一参考电压略小于霍尔电流传感器U3的输出电压4.5V，大于用电器待机时霍尔电流传感器U3的输出电压3.0V；示例性地，可以取参考电压为4V，对应配置第一电阻R1和第二电阻R2的比值R1： R2＝1：9，则第二电阻R2的分压为4V；当用电器处于正常工作状态时，第二放大器A2的输出端输出为+5V，当用电器处于停机状态、待机状态或者插座回路不接通时，第二放大器A2的输出端输出为0；
用于检测用电器是否处于待机或正常工作状态的第二比较模块106包括：第三放大器A3、第三电阻R3和第四电阻R4；第三电阻R3的一端与低压电源模块的输出端连接,第三电阻R3的另一端分别与第三放大器A3的反相端、第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端接入地线，第三放大器A3的同相端与第一放大器A1的输出端连接,第三放大器A3的正电源端与低压电源模块的输出端连接，第三放大器A3的负电源端接入地线GND；第三放大器A3的反相端设定的用电器待机时的第二参考电压小于用电器待机时霍尔电流传感器U3的输出电压3.0V，大于插座回路不接通或者用电器停机时霍尔电流传感器U3的输出电压2.5V；示例性地，可以取参考电压为2.8V，对应配置第三电阻R3和第四电阻R4的比值R3：R4＝4.4：5.6，则第四电阻R4的分压为2.8V；当用电器处于正常工作状态时，第三放大器A3的输出端输出为+5V，当用电器处于待机状态时，第三放大器A3的输出端输出依然为+5V；当用电器处于停机状态或者插座回路不接通时，第三放大器A3的输出端输出为0。
在一个实施例中，逻辑运算模块107包括：非门G1、与门G2和三极管Q1，非门G1的输入端与第二放大器A2的输出端连接，非门G1的输出端以及第三放大器A3的输出端分别和与门G2的两个输入端连接，与门G2的输出端与三极管 Q1的基极连接，三极管Q1的集电极与低压电源模块的输出端连接；当用电器未接入插座或者拔出插座时，第二放大器A2和第三放大器A3输出均为0，经过非门G1、与门G2后，三极管Q1的基极输入为0，三极管Q1截止，发射极无法导通；当用电器正常工作时，第二放大器A2和第三放大器A3输出均为5V，经过非门G1、与门G2后，三极管Q1的基极输入为0，三极管Q1的发射极无法导通；当用电器切换为待机状态时，第二放大器A2输出为0，第三放大器A3输出为+5V，经过非门G1、与门G2后，三极管Q1的基极输入为+5V，三极管Q1发射极导通。
在一个实施例中，节能控制模块102包括：继电器KA，继电器KA的线圈的一端与三极管Q1的发射极连接，继电器KA的线圈的另一端接入地线GND；继电器KA的常开触点与限流电阻R0串联再与常闭触点并联后串入火线；当用电器未接入插座或者拔出插座时，三极管Q1截止，继电器KA的线圈处于三极管Q1 的发射极无法导通，继电器KA的常闭触点接入火线回路；
当用电器正常工作状态时，三极管Q1依然截止，继电器KA的线圈处于三极管Q1的发射极无法导通，继电器KA的常闭触点依然接入火线回路；当用电器切换为待机状态时，三极管Q1发射极导通，继电器KA的线圈接通，继电器 KA的常闭触点断开，继电器KA的常开触点闭合，继电器KA的常开触点与限流电阻R0串联后接入火线回路，限流电阻R0一般可以采用10KΩ的大电阻，会使得回路电流急剧下降，从而实现自动节能。其具体状态输出如表1所示：
表1电路器件在用电器各个工作状态下的输出表
在一个实施例中，低压电源模块包括：AC/DC转换器U1和7805稳压器U2， AC/DC转换器U1的交流输入端分别接入市电220V，AC/DC转换器U1的输出端的负极接入地线GND，AC/DC转换器U1的输出端的正极与7805稳压器U2的输入端连接，7805稳压器U2的接地端接入地线GND，7805稳压器U2的输出端提供 +5V电源。
本实施例中的元器件均为市售产品，霍尔电流传感器U3可以采用YS49E芯片，AC/DC转换器U1可以采用同步整流芯片U7319，7805稳压器U2可以采用 LM7805芯片，第一至第三放大器可以采用LM324芯片，非门G1可以采用74LS14 芯片，与门G2可以采用7408TTL芯片。
本说明书中针对“一些实施例”、“一个实施例”、或“实施例”等的参考指代的是结合实施例所描述的特定特征、结构、或性质包括在至少一个实施例中。因此，短语“在一些实施例中”、“在一个实施例中”、或“在实施例中”等在整个说明书中各地方的出现并非必须指代相同的实施例。此外，特定特征、结构、或性质可以在一个或多个实施例中以任何合适方式组合。另外，本申请附图中的各个元素仅仅为了示意说明，并非按比例绘制。
由此描述了本实用新型的至少一个实施例的几个方面，可以理解，对本领域技术人员来说容易地进行各种改变、修改和改进。这种改变、修改和改进意于在本实用新型的精神和范围内。
Claims (6)
1.一种智能节能插座，包括：插板以及布置在所述插板中的零线插套和火线插套，所述零线插套与市电220V中的零线连接，所述火线插套与市电220V中的火线连接，其特征在于，还包括：
电流检测模块，所述电流检测模块贴近与火线插套相连的火线，用于检测火线回路电流并输出电压信号；
第一比较模块，所述第一比较模块的输入端与电流检测模块的输出端相连，所述第一比较模块设置有用电器正常工作时的第一参考电压，用于与电流检测模块输出的电压信号进行比较，所述第一比较模块仅在用电器正常工作时输出高电平信号；
第二比较模块，所述第二比较模块的输入端与电流检测模块的输出端相连，所述第二比较模块设置有用电器待机时的第二参考电压，用于与电流检测模块输出的电压信号进行比较，所述第二比较模块在用电器正常工作以及待机时输出高电平信号；
逻辑运算模块，所述逻辑运算模块的两个输入端分别与第一比较模块的输出端、第二比较模块的输出端连接，用于在用电器处于待机状态时，将第一比较模块、第二比较模块输入的信号进行运算后输出高电平信号，用电器处于其他状态时不输出信号；
节能控制模块，所述节能控制模块串接在与火线插套相连的火线中，所述节能控制模块的控制端还与逻辑运算模块的输出端连接，所述逻辑运算模块输出高电平时节能控制模块切换回路，用电器处于其他状态时节能控制模块不动作；
低压电源模块，所述低压电源模块的输入端直接接入市电220V，所述低压电源模块的输出端分别与电流检测模块、第一比较模块、第二比较模块、逻辑运算模块和节能控制模块的电源端连接。
2.如权利要求1所述的智能节能插座，其特征在于，所述电流检测模块包括：霍尔电流传感器U3和第一放大器A1，所述霍尔电流传感器U3的电源端与低压电源模块的输出端连接，霍尔电流传感器U3的接地端接入地线GND，霍尔电流传感器U3输出端与第一放大器A1的同相端连接；所述第一放大器A1的反相端与输出端连接，第一放大器A1的电源端与低压电源模块的输出端连接，第一放大器A1的接地端接入地线GND；用电器待机时，霍尔电流传感器输出电压为3.0V，用电器正常工作时，霍尔电流传感器输出电压为4.5V，用电器处于其他状态时，霍尔电流传感器输出电压为2.5V。
3.如权利要求2所述的智能节能插座，其特征在于：
所述第一比较模块包括：第二放大器A2、第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一电阻R1的一端与低压电源模块的输出端连接,第一电阻R1的另一端分别与第二放大器A2的反相端、第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端接入地线，所述第二放大器A2的同相端与第一放大器A1的输出端连接,第二放大器A2的正电源端与低压电源模块的输出端连接，第二放大器A2的负电源端接入地线GND,所述第一电阻和第二电阻的电阻值比例为1：9；
所述第二比较模块包括：第三放大器A3、第三电阻R3和第四电阻R4；所述第三电阻R3的一端与低压电源模块的输出端连接,第三电阻R3的另一端分别与第三放大器A3的反相端、第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端接入地线，所述第三放大器A3的同相端与第一放大器A1的输出端连接,第三放大器A3的正电源端与低压电源模块的输出端连接，第三放大器A3的负电源端接入地线GND；所述第三电阻和第四电阻的电阻值比例为4.4：5.6。
4.如权利要求3所述的智能节能插座，其特征在于，所述逻辑运算模块包括：非门G1、与门G2和三极管Q1，所述非门G1的输入端与第二放大器A2的输出端连接，所述非门G1的输出端以及第三放大器A3的输出端分别和与门G2的两个输入端连接，所述与门G2的输出端与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极与低压电源模块的输出端连接。
5.如权利要求4所述的智能节能插座，其特征在于，所述节能控制模块包括：继电器KA，所述继电器KA的线圈的一端与三极管Q1的发射极连接，继电器KA的线圈的另一端接入地线GND；所述继电器KA的常开触点与限流电阻R0串联再与常闭触点并联后串入火线。
6.如权利要求1所述的智能节能插座，其特征在于，所述低压电源模块包括：AC/DC转换器U1和7805稳压器U2，所述AC/DC转换器U1的交流输入端分别接入市电220V，AC/DC转换器U1的输出端的负极接入地线GND，AC/DC转换器U1的输出端的正极与7805稳压器U2的输入端连接，所述7805稳压器U2的接地端接入地线GND，7805稳压器U2的输出端提供+5V电源。
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