CN216901403U - 一种基于lora通信的智能插座控制系统 - Google Patents

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肖俭伟
宋邦焱
王德顺
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Abstract

本实用新型公开一种基于LORA通信的智能插座控制系统。通过各个模块相互协作，实现基于LORA的无线通信、电能计量、充电用户管理以及充电保护等功能。能够对充电设备的功率进行测量，对功耗进行计量。使用电更加安全。通过RFID模块对充电用户进行管理，并且通过插头检测模块能对充电设备插头插入情况进行检测，防止被恶意充电。

Description

一种基于LORA通信的智能插座控制系统
技术领域
本实用新型涉及插座技术领域，具体涉及一种基于LORA通信的智能插座控制系统。
背景技术
在生活以及工作中，为了提高电能效率以及防止电力资源被浪费，就需要对只提供电能而不具备其他功能的传统插座进行改进。
目前市面上已经有通过WiFi或4G网络进行通信的智能插座，但存在没有用电安全检测、没有电能计量功能、不能对充电用户进行管理以及没有充电保护等缺点。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种基于LORA通信的智能插座控制系统没有用电安全检测、没有电能计量功能、不能对充电用户进行管理以及没有充电保护等问题。
为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案如下：
一种基于LORA通信的智能插座控制系统，其特征在于，包括功率控制系统、智能控制系统，所述功率控制系统包括保险丝、第一采样电阻、第二采样电阻、第一继电器、第二继电器、第一插座、第二插座与转换电路模块，所述智能控制系统包括单片机、LORA模块、语音模块、RFID模块、继电器控制模块、电压采样电阻模块、计量电路模块、插头检测电路模块、调试接口模块、存储器模块与指示灯模块，所述保险丝连接于市电火线上，并在保险丝后分为两路连接第一插座与第二插座，第一采样电阻、第一继电器与第一插座连接，第二采样电阻、第二继电器与第二插座连接，电压采样电阻模块与零线连接，第一采样电阻、第二采样电阻、电压采样电阻模块的输出端与计量电路模块连接，插头检测电路模块分别连接于第一继电器与第二继电器两端，转换电路模块与市电输出端连接，用于为智能控制系统、第一继电器与第二继电器供电；调试接口模块、存储器模块、RFID模块、计量电路模块与单片机双向通讯连接，指示灯模块、LORA模块、语音模块、继电器控制电路模块与单片机输出端通讯连接，插头检测电路模块与单片机输入端通讯连接。
优选的，所述计量电路模块使用电能计量芯片CSE7761，引脚2-引脚6分别连接第一采样电阻、第二采样电阻、电压采样电阻模块，采集电压、电流信息，分别用于计算电压有效值、电流有效值、有功功率、视在功率、功率因数以及用电量。
优选的，所述所述第一采样电阻、第二采样电阻还串接有阻值为2mΩ的高精度合金电阻。
优选的，所述插头检测电路模块采用MB10F-46MTL整流桥，所述整流桥的输出端与多个电阻串联连接，所述整流桥的输入端连接光耦与滤波电容。
优选的，所述RFID模块采用SKY1311T读写芯片，所述读写芯片工作频率为13.56MHZ。
优选的，所述单片机采用STM32WLE5CC作为SoC，所述SoC内嵌有用于LORA通信的SX126X芯片。
优选的，所述存储模块为SPIFlash存储芯片。
优选的，所述转换电路包括第一转换电路与第二转换电路，所述第一转换电路的输出电压为12VDC，并为第一继电器、第二继电器与第二转换电路供电，第二转换电路与第一转换电路的输出端连接。
本实用新型的首要改进之处为通过各个模块相互协作，实现基于LORA的低功耗低成本无线通信、电能计量、充电用户管理以及充电保护等功能。
能够对充电设备的功率进行测量，对功耗进行计量。在检测到电流涓流完成后，能够自动断电防止过充并且能对大功率设备的用电进行限制，使用电更加安全。
通过RFID模块对充电用户进行管理，并且通过插头检测模块能对充电设备插头插入情况进行检测，防止被恶意充电。
附图说明
图1为本实用新型所述基于LORA通信的智能插座的控制系统的框图；
图2为第一转换电路示意图；
图3为第二转换电路示意图；
图4为计量电路模块电路图；
图5为插头检测模块电路图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1所示，一种基于LORA通信的智能插座的控制系统，包括功率控制系统、智能控制系统，所述功率控制系统包括保险丝、第一采样电阻、第二采样电阻、第一继电器、第二继电器、第一插座与第二插座，所述智能控制系统包括单片机、LORA模块、语音模块、RFID模块、继电器控制模块、电压采样电阻模块、计量电路模块、插头检测电路模块、调试接口模块、存储器模块与指示灯模块，所述保险丝连接于市电火线上，并在保险丝后分为两路连接第一插座与第二插座，第一采样电阻、第一继电器于与第一插座连接，第二采样电阻、第二继电器与第二插座连接，电压采样电阻模块与零线连接，第一采样电阻、第二采样电阻、电压采样电阻模块的输出端与计量电路模块连接，插头检测电路模块分别连接于第一继电器与第二继电器两端，转换电路与市电输出端连接，为智能控制系统、第一继电器与第二继电器供电，调试接口模块、存储器模块、RFID模块、计量电路模块与单片机双向通讯连接、指示灯模块、LORA模块、语音模块、继电器控制电路模块与单片机输出端通讯连接，插头检测电路模块与单片机输入端通讯连接。
如图2所示，第一转换电路为AC-DC电路，在第一转换电路的输入端加有热敏电阻RT1、共模电感LB1、压敏电阻RP1来保护电路以及提高系统的电磁兼容性，所述热敏电阻采用WMZ13A-10A300-600RM，压敏电阻采用S20K420E2，并且使用电源控制芯片MP173AGJ来对电源进行控制，第一转换电路输入端的最大输入电压为380VAC，其输出电压为12VDC，为第一继电器、第二继电器以及第二转换电路供电。
第二转换电路为DC-DC电路，采用BD9677G降压芯片对输入电压进行降压，将12VDC降至3.3VDC，并给系统其他组件供电。
如图3所示，本申请提供优选实施例采用高精度电能计量芯片CSE7761实现电能计量功能，芯片引脚1连接3.3V电压电源，引脚2-3连接第一采样电阻，引脚4-5连接第二采样电阻，引脚6连接电压采样电阻模块，GND引脚接地，VREF引脚连接基准比较电路，所述第一采样电阻与第二采样电阻连接N线圈，在第一采样电阻、第二采样电阻与火线之间分别串接一个2mΩ高精度合金电阻，用于采集电流信息，并通过电阻分压的方式采集电压信息。通过计量芯片采集到的电压、电流信息，可精确计算电压有效值、电流有效值、有功功率、视在功率、功率因数以及用电量，根据上述数据，可以实现插座对输出的欠压保护、过压保护、过流保护以及零电流断电功能。
如图4所示，插头检测模块采用MB10F-46MTL整流桥，所述整流桥输出端与电阻R13、电阻R15、电阻R17串联连接，输入端连接EL817光耦与滤波电容C75，当用户将用电器插头插入插座后，且继电器未闭合时，通过插头检测模块对滤波电容进行充电，光耦导通，单片机检测到低电平，若用电器插头未插入插座，则光耦不导通，单片机检测到高电平，实现了插头检测的功能，确保了用户使用的安全性。
RFID模块采用SKY1311T读写芯片，其工作频率为13.56MHZ，支持ISO014443TypeA/B标准协议，通过所述读写芯片，能够实现非接触式的RFID读写功能。
在本申请提供的优选实施例中，单片机使用STM32WLE5CC作为SoC，其中内嵌了Semtech的SX126X芯片实现LORA通信，可以通过外置网关与主站通信，实现扫码和远程控制功能。
其中还内置了SPIFlash存储芯片，用于存储各类数据。
本实施例的语音功能通过语音模块中的语音芯片实现，可根据使用场景进行实时语音反馈，同时配合指示灯模块块，可显示输出端口状态、插座运行状态以及LORA网络质量。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。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的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于LORA通信的智能插座控制系统，其特征在于，包括功率控制系统、智能控制系统，所述功率控制系统包括保险丝、第一采样电阻、第二采样电阻、第一继电器、第二继电器、第一插座、第二插座与转换电路模块，所述智能控制系统包括单片机、LORA模块、语音模块、RFID模块、继电器控制模块、电压采样电阻模块、计量电路模块、插头检测电路模块、调试接口模块、存储器模块与指示灯模块，所述保险丝连接于市电火线上，并在保险丝后分为两路连接第一插座与第二插座，第一采样电阻、第一继电器与第一插座连接，第二采样电阻、第二继电器与第二插座连接，电压采样电阻模块与零线连接，第一采样电阻、第二采样电阻、电压采样电阻模块的输出端与计量电路模块连接，插头检测电路模块分别连接于第一继电器与第二继电器两端，转换电路模块与市电输出端连接，用于为智能控制系统、第一继电器与第二继电器供电；调试接口模块、存储器模块、RFID模块、计量电路模块与单片机双向通讯连接，指示灯模块、LORA模块、语音模块、继电器控制电路模块与单片机输出端通讯连接，插头检测电路模块与单片机输入端通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于LORA通信的智能插座控制系统，其特征在于，所述计量电路模块使用电能计量芯片CSE7761，引脚2-引脚6分别连接第一采样电阻、第二采样电阻、电压采样电阻模块，采集电压、电流信息，分别用于计算电压有效值、电流有效值、有功功率、视在功率、功率因数以及用电量。
3.根据权利要求1所述的一种基于LORA通信的智能插座控制系统，其特征在于，所述第一采样电阻、第二采样电阻还串接有阻值为2mΩ的高精度合金电阻。
4.根据权利要求1所述的一种基于LORA通信的智能插座控制系统，其特征在于，所述插头检测电路模块采用MB10F-46MTL整流桥，所述整流桥的输出端与多个电阻串联连接，所述整流桥的输入端连接光耦与滤波电容。
5.根据权利要求1所述的一种基于LORA通信的智能插座控制系统，其特征在于，所述RFID模块采用SKY1311T读写芯片，所述读写芯片工作频率为13.56MHZ。
6.根据权利要求1所述的一种基于LORA通信的智能插座控制系统，其特征在于，所述单片机采用STM32WLE5CC作为SoC，所述SoC内嵌有用于LORA通信的SX126X芯片。
7.根据权利要求1所述的一种基于LORA通信的智能插座控制系统，其特征在于，所述存储器模块为SPIFlash存储芯片。
8.根据权利要求1所述的一种基于LORA通信的智能插座控制系统，其特征在于，所述转换电路包括第一转换电路与第二转换电路，所述第一转换电路的输出电压为12VDC，并为第一继电器、第二继电器与第二转换电路供电，第二转换电路与第一转换电路的输出端连接。
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