一種主從式節能環保型電源插座的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種主從式節能環保型電源插座，該電源插座以微控制器為核心，集鍵盤、顯示、信號處理、存儲等于一體，提供了良好的人機交互環境。能實時準確地判斷電源插座主機區的待機狀態并切斷主機區和從機區電源，減少待機能耗的浪費；用戶可以通過按鍵靈活地設置用電器待機預掉電延時時間；同時當用電器發生變化的時候，通過按鍵，系統可以檢測變化的用電器的待機電流并進行存儲，具有掉電數據保護的功能。本電源插座經過反復測試，可靠穩定，對減小環境壓力、節能環保等具有積極的意義，具有廣闊的發展前景，值得廣泛推廣。
【專利說明】
一種主從式節能環保型電源插座
技術領域
[0001]本實用新型屬于節電環保領域，具體涉及一種主從式智能節能電源插座。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展，現代生活電器日新月異，用電器已經成為人們生活的一部分，用電器的能耗也成為人們常常關注的問題。通常用電器在工作的時候有兩種狀態，一種是正常工作狀態，一種是待機狀態。當用電器處于待機狀態時，并不會切斷與電源插座之間的電源，仍舊處于等待狀態，勢必消耗一部分能量，造成能源浪費。據牛津大學一項社會調查顯示，家庭待機能耗水平平均占用耗電總量的8%，各國因待機而消耗的能量約占能耗總數的3%?13%，我國的待機能耗普遍高于國際平均水平。因此，設計一種節能插座，能在用電器待機的情況下有效地切斷插座電源對于緩解環境壓力、節能和減少家庭消費等具有積極的意義。
【發明內容】
[0003]針對目前存在的待機能耗浪費的問題，本實用新型提供一種主從式節能環保型電源插座，相比一般的節能插座，該插座面板分為主機區和從機區。主機區為經常待機用電器如電視機、電腦等供電;從機區接一些外設設備，如顯示器、打印機、音箱、機頂盒、DVD、功放等。
[0004]該主從式節能環保型電源插座可以實時地監測主機區的工作狀態，當監測到主機區處于待機狀態時，延時一段時間，自動關閉主機區和從機區的電源，避免待機狀態下能源的浪費；同時，該主從式節能環保型電源插座的待機預掉電延時時間可以通過按鍵靈活的設置，并且具有掉電數據保護的功能。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0006]—種主從式節能環保型電源插座，包括:
[0007]殼體，位于殼體的面板下方區域的主機區和從機區，以及位于殼體的面板上方區域的按鍵區；
[0008]所述主機區包括主機輸出插口群，所述從機區包括從機輸出插口群，所述按鍵區包括啟動開關，指示燈以及微型按鍵；
[0009 ]還包括內嵌于殼體內的智能關機控制電路。
[0010]在本實用新型的一個優選實施例中，所述主機輸出插口群包括若干個主機輸出插口，所述從機輸出插口群包括若干個從機輸出插口 ；
[0011]所述主機輸出插口和從機輸出插口通過繼電器常開觸點與電源線L級相連，主機輸出插口 N級通過康銅絲和電源線的N級連接，所有從機輸出插口的N級與電源線的N級直接相連，并安裝于所述殼體內。
[0012]在本實用新型的一個優選實施例中，所述微型按鍵有長按鍵和短按鍵之分，長按該微型按鍵進入到待機電流檢測界面，短按微型按鍵進入到待機預掉電延時時間設置界面。
[0013]在本實用新型的一個優選實施例中，所述智能關機控制電路主要包括微控制器、電源電路、繼電器驅動電路、I/V轉換電路、存儲電路、按鍵電路以及LED指示電路。
[0014]所述電源電路通過繼電器驅動電路連接在微控制器上，為整個系統提供電源；
[0015]所述I/V轉換電路連接在微控制器的Pl.0和Pl.1引腳進行電壓信號輸入，并通過微控制器內部運算將電壓信號放大后，通過Pl.2引腳輸出；
[0016]所述存儲電路AT24C01通過12C總線的SDA與SCL弓I腳連接在微控制器上；
[0017]所述按鍵電路連接在微控制器的P0.0引腳上，所述LED指示電路通過P1.3、P1.4、Pl.5引腳連接在微控制器上。
[0018]在本實用新型的一個優選實施例中，所述指示燈數量為三個。
[0019]在本實用新型的一個優選實施例中，所述主機區零線串聯康銅絲后將電流轉換為電壓信號，經過電壓信號調理之后進入微控制器的AD通道，所述微控制器根據電壓信號判斷主機區用電器的工作狀態。
[0020]在本實用新型的一個優選實施例中，所述微控制器的型號為S8NP2743。
[0021]通過上述技術方案，本實用新型的有益效果是:
[0022]本實用新型通過監測主機區的電流，判斷主機區是否處于待機狀態，根據當前的工作狀態控制插座電源的閉合和關斷，從而避免了用電器長期處于待機狀態而造成的能源浪費；
[0023]同時該實用新型還可以靈活地檢測并存儲用電器的待機電流，尤其是當更換用電器的時候，需要獲取一個新用電器的待機電流，可將用電器切換到它的待機狀態，通過長按鍵獲取當前用電器的待機電流進行存儲并覆蓋之前用電器的數據參數，之后退出待機狀態，插座即可正常工作；
[0024]該節能環保型電源插座以微控制器為核心，集信號處理、鍵盤、顯示于一體，提供了良好的人機交互環境，能實時準確的判斷電源插座主機區的待機狀態并切斷主機區和從機區電源，減少待機能耗的浪費。本實用新型提供了一個實用經濟的解決待機能耗的方案，對家庭消費、節能和環保等起到積極的促進作用。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本實用新型的外觀圖。
[0027]圖2為本實用新型的系統框圖。
[0028]圖3為本實用新型的微控制器的電路圖。
[0029]圖4為本實用新型的指示燈的電路圖。
[0030]圖5為本實用新型繼電器控制電路圖。
[0031]圖6為本實用新型I/V轉換電路圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本實用新型的結構原理，工作原理作更詳細的說明。
[0033]參照圖1，一種主從式節能環保型電源插座，包括:殼體，位于殼體的面板下方區域的主機區和從機區，以及位于殼體的面板上方區域的按鍵區；所述主機區包括主機輸出插口群，所述從機區包括從機輸出插口群，所述按鍵區包括啟動開關，指示燈以及微型按鍵；還包括內嵌于殼體內的智能關機控制電路。
[0034]主機區為經常待機用電器如電視機、電腦等供電。從機區為外設設備供電，如顯示器、打印機、音箱、機頂盒、DVD、功放等設備。
[0035]圖1中的啟動開關用來啟動系統電源，用戶按下啟動開關后，220V交流電經電源變換為系統供電。
[0036]圖1中的指示燈用于指示系統的工作狀態，在用電器正常的工作情況下，第三個指示燈通過3S閃爍一次來指示系統正常工作;在系統檢測待機電流的情況下，第三個指示燈會以10ms的速度閃爍;如果系統檢測到用電器處于待機狀態時，第三個指示燈則以Is的速度閃爍，告知用戶系統已經進入到待機預掉電狀態，如果在此期間一直檢測到用電器處于待機狀態，則系統延時一段時間后直接控制繼電器切斷主機區和從機區的電源，從而避免待機能耗的浪費；圖1中前兩個指示燈只有在系統設置待機預掉電延時時間的時候會點亮，三個指示燈從右至左代表三個待機預掉電延時時間長短等級，此等級代表的具體時間在程序中可以進行設置。
[0037]圖1中微型按鍵有長按鍵和短按鍵之分。長按該微型按鍵可以使系統進入到待機電流檢測界面，短按該微型按鍵可使系統進入到待機預掉電延時時間設置界面。該檢測界面以及設置界面具體在電源插座的指示燈的亮滅狀態以及閃爍頻率來體現。
[0038]參照圖2，所述智能關機控制電路主要包括微控制器、電源電路、繼電器驅動電路、I/V轉換電路、存儲電路、按鍵電路以及LED指示電路。所述電源電路通過繼電器驅動電路連接在微控制器上，為整個系統提供電源;所述I/V轉換電路連接在微控制器的Pl.0和Pl.1引腳進行電壓信號輸入，并通過微控制器內部運算將電壓信號放大后，通過Pl.2引腳輸出；所述存儲電路AT24C01通過I2C總線的SDA與SCL引腳連接在微控制器上;所述按鍵電路連接在微控制器的P0.0引腳上，所述LED指示電路通過Pl.3、P1.4、P1.5引腳連接在微控制器上;本實施例中微控制器的型號為S8NP2743。
[0039]圖2中存儲電路可以將各種不同功率用電器的系統參數存儲在外部EEPROM中，如用電器待機電流數據、待機預掉電延時時間等。存儲用電器的待機電流，是當更換用電器的時候，在獲取新用電器的待機電流后可以實時存儲并覆蓋之前用電器的數據參數，可以使插座廣泛適應于不同的用電器;存儲待機預掉電延時時間可以根據不同預掉電時間進行斷電，增加插座使用的靈活性。
[0040]參照圖3，為本實用新型的微控制器的電路圖。
[0041]參照圖4，為本實用新型的指示燈的電路圖，從中可以看出具體指示燈如何與微控制器連接。
[0042]參照圖5，本實用新型的繼電器驅動電路通過一個啟動按鍵實現繼電器自鎖控制，達到系統啟動并運行的目的。啟動開關按下后，系統接入220V電源，由電源電路轉化為5V后產生壓差，繼電器線圈導通，實現繼電器的自鎖控制；當系統進入待機狀態時，待機預掉電延時時間到達后，系統電源為O，繼電器線圈斷開，實現自動斷電。
[0043]參照圖6，本實用新型的關鍵是主機區能耗的監測，監測主機區的工作狀態即監測其功率消耗，主機區的電流隨用電器狀態變化而變化，交流電壓?220V不變，因此可將電流作為能耗監測的指標。本實用新型采用康銅絲監測通過插座的電流，康銅絲具有電阻溫度系數低的特性，其阻值隨溫度變化影響較小。將0.01 Ω的康銅絲串聯在市電的零線與主機插座的零線中，將兩端的交流電壓經過單片機內部集成運算放大器OPO進行整流、放大后輸入到微控制器的A/D接口實現電流的采樣并與設定值進行比較，通過流經主機的電壓大小判斷用電器的工作狀態。
[0044]用電器的待機能耗相比其正常工作的能耗低，故檢測到信號的幅值會有較明顯差異。而不同用電器的待機狀態功耗差異大，對于小功率的用電器，其正常工作功耗可能比大功率用電器的待機功耗還要大。待機狀態下，由于在康銅絲上的壓降極小，而信號的噪聲可能比信號本身的幅度還要大，因此簡單地通過采集到的A/D轉換結果很難比較準確判斷用電器的工作狀態。
[0045]本實用新型中將放大器輸出的信號進行采樣，并通過FFT變換，并獲取功率譜在頻率為50HZ幅度與存儲的閾值進行比較，以此判斷用電器的工作狀態，從而消除噪聲對用電器工作狀態判斷的影響。
[0046]該主從式節能環保型電源插座在啟動之后，能實時監測主機區功耗，其功耗與流過主機區電流I成正比，通過主機區零線串聯康銅絲的方式將電流轉換為電壓信號，經過信號調理之后進入微控制器的AD通道，微控制器通過AD對信號進行采樣，并進行FFT變換，在頻域下對信號分析處理，從而判斷主機區用電器的工作狀態，若主機區處于待機狀態，微控制器則控制繼電器模塊直接切斷主機區和從機區的電源，使整個系統斷電，從而避免待機能耗的浪費。
[0047]基于微控制器的主從式節能環保型電源插座分為主機區和從機區，集鍵盤、顯示、信號處理、存儲等于一體，能夠實現主機區、從機區自動斷電，用戶可以通過按鍵靈活的設置用電器待機預掉電延時時間，同時當用電器發生變化的時候，通過按鍵，系統可以檢測變化的用電器的待機電流并進行存儲。本電源插座經過反復測試，可靠穩定，對減小環境壓力、節能環保等具有積極的意義，具有廣闊的發展前景，值得廣泛推廣。
[0048]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種主從式節能環保型電源插座，包括: 殼體，位于殼體的面板下方區域的主機區和從機區，以及位于殼體的面板上方區域的按鍵區； 所述主機區包括主機輸出插口群，所述從機區包括從機輸出插口群，所述按鍵區包括啟動開關，指示燈以及微型按鍵； 還包括內嵌于殼體內的智能關機控制電路。2.根據權利要求1所述的一種主從式節能環保型電源插座，其特征在于:所述主機輸出插口群包括若干個主機輸出插口，所述從機輸出插口群包括若干個從機輸出插口 ； 所述主機輸出插口和從機輸出插口通過繼電器常開觸點與電源線L級相連，主機輸出插口 N級通過康銅絲和電源線的N級連接，所有從機輸出插口的N級與電源線的N級直接相連，并安裝于所述殼體內。3.根據權利要求1所述的一種主從式節能環保型電源插座，其特征在于:所述微型按鍵有長按鍵和短按鍵之分，長按該微型按鍵進入到待機電流檢測界面，短按微型按鍵進入到待機預掉電延時時間設置界面;所述待機預掉電:一直檢測到用電器處于待機狀態，則系統延時一段時間后直接控制繼電器切斷主機區和從機區的電源。4.根據權利要求1至3任意一項所述的一種主從式節能環保型電源插座，其特征在于:所述智能關機控制電路主要包括微控制器、電源電路、繼電器驅動電路、I/V轉換電路、存儲電路、按鍵電路以及LED指示電路； 所述電源電路通過繼電器驅動電路連接在微控制器上，為整個系統提供電源;所述I/V轉換電路連接在微控制器的Pl.0和Pl.1引腳進行電壓信號輸入，并通過微控制器內部運算將電壓信號放大后，通過Pl.2引腳輸出；所述存儲電路AT24C01通過I2C總線的SDA與SCL引腳連接在微控制器上;所述按鍵電路連接在微控制器的P0.0引腳上，所述LED指示電路通過Pl.3,Pl.4,Pl.5引腳連接在微控制器上。5.根據權利要求1所述的一種主從式節能環保型電源插座，其特征在于:所述指示燈數量為三個。6.根據權利要求2所述的一種主從式節能環保型電源插座，其特征在于:所述主機區零線串聯康銅絲后將電流轉換為電壓信號，經過電壓信號調理之后進入微控制器的AD通道，所述微控制器根據電壓信號判斷主機區用電器的工作狀態。7.根據權利要求4所述的一種主從式節能環保型電源插座，其特征在于:所述微控制器的型號為S8NP2743。
【文檔編號】H01R13/70GK205666393SQ201620210738
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】張玉杰, 董晨宇, 張婷婷, 郭向陽
【申請人】陜西科技大學