一种主从式节能环保型电源插座的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种主从式节能环保型电源插座，该电源插座以微控制器为核心，集键盘、显示、信号处理、存储等于一体，提供了良好的人机交互环境。能实时准确地判断电源插座主机区的待机状态并切断主机区和从机区电源，减少待机能耗的浪费；用户可以通过按键灵活地设置用电器待机预掉电延时时间；同时当用电器发生变化的时候，通过按键，系统可以检测变化的用电器的待机电流并进行存储，具有掉电数据保护的功能。本电源插座经过反复测试，可靠稳定，对减小环境压力、节能环保等具有积极的意义，具有广阔的发展前景，值得广泛推广。
【专利说明】
一种主从式节能环保型电源插座
技术领域
[0001]本实用新型属于节电环保领域，具体涉及一种主从式智能节能电源插座。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，现代生活电器日新月异，用电器已经成为人们生活的一部分，用电器的能耗也成为人们常常关注的问题。通常用电器在工作的时候有两种状态，一种是正常工作状态，一种是待机状态。当用电器处于待机状态时，并不会切断与电源插座之间的电源，仍旧处于等待状态，势必消耗一部分能量，造成能源浪费。据牛津大学一项社会调查显示，家庭待机能耗水平平均占用耗电总量的8%，各国因待机而消耗的能量约占能耗总数的3%?13%，我国的待机能耗普遍高于国际平均水平。因此，设计一种节能插座，能在用电器待机的情况下有效地切断插座电源对于缓解环境压力、节能和减少家庭消费等具有积极的意义。
【发明内容】
[0003]针对目前存在的待机能耗浪费的问题，本实用新型提供一种主从式节能环保型电源插座，相比一般的节能插座，该插座面板分为主机区和从机区。主机区为经常待机用电器如电视机、电脑等供电;从机区接一些外设设备，如显示器、打印机、音箱、机顶盒、DVD、功放等。
[0004]该主从式节能环保型电源插座可以实时地监测主机区的工作状态，当监测到主机区处于待机状态时，延时一段时间，自动关闭主机区和从机区的电源，避免待机状态下能源的浪费；同时，该主从式节能环保型电源插座的待机预掉电延时时间可以通过按键灵活的设置，并且具有掉电数据保护的功能。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0006]—种主从式节能环保型电源插座，包括:
[0007]壳体，位于壳体的面板下方区域的主机区和从机区，以及位于壳体的面板上方区域的按键区；
[0008]所述主机区包括主机输出插口群，所述从机区包括从机输出插口群，所述按键区包括启动开关，指示灯以及微型按键；
[0009 ]还包括内嵌于壳体内的智能关机控制电路。
[0010]在本实用新型的一个优选实施例中，所述主机输出插口群包括若干个主机输出插口，所述从机输出插口群包括若干个从机输出插口 ；
[0011]所述主机输出插口和从机输出插口通过继电器常开触点与电源线L级相连，主机输出插口 N级通过康铜丝和电源线的N级连接，所有从机输出插口的N级与电源线的N级直接相连，并安装于所述壳体内。
[0012]在本实用新型的一个优选实施例中，所述微型按键有长按键和短按键之分，长按该微型按键进入到待机电流检测界面，短按微型按键进入到待机预掉电延时时间设置界面。
[0013]在本实用新型的一个优选实施例中，所述智能关机控制电路主要包括微控制器、电源电路、继电器驱动电路、I/V转换电路、存储电路、按键电路以及LED指示电路。
[0014]所述电源电路通过继电器驱动电路连接在微控制器上，为整个系统提供电源；
[0015]所述I/V转换电路连接在微控制器的Pl.0和Pl.1引脚进行电压信号输入，并通过微控制器内部运算将电压信号放大后，通过Pl.2引脚输出；
[0016]所述存储电路AT24C01通过12C总线的SDA与SCL弓I脚连接在微控制器上；
[0017]所述按键电路连接在微控制器的P0.0引脚上，所述LED指示电路通过P1.3、P1.4、Pl.5引脚连接在微控制器上。
[0018]在本实用新型的一个优选实施例中，所述指示灯数量为三个。
[0019]在本实用新型的一个优选实施例中，所述主机区零线串联康铜丝后将电流转换为电压信号，经过电压信号调理之后进入微控制器的AD通道，所述微控制器根据电压信号判断主机区用电器的工作状态。
[0020]在本实用新型的一个优选实施例中，所述微控制器的型号为S8NP2743。
[0021]通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是:
[0022]本实用新型通过监测主机区的电流，判断主机区是否处于待机状态，根据当前的工作状态控制插座电源的闭合和关断，从而避免了用电器长期处于待机状态而造成的能源浪费；
[0023]同时该实用新型还可以灵活地检测并存储用电器的待机电流，尤其是当更换用电器的时候，需要获取一个新用电器的待机电流，可将用电器切换到它的待机状态，通过长按键获取当前用电器的待机电流进行存储并覆盖之前用电器的数据参数，之后退出待机状态，插座即可正常工作；
[0024]该节能环保型电源插座以微控制器为核心，集信号处理、键盘、显示于一体，提供了良好的人机交互环境，能实时准确的判断电源插座主机区的待机状态并切断主机区和从机区电源，减少待机能耗的浪费。本实用新型提供了一个实用经济的解决待机能耗的方案，对家庭消费、节能和环保等起到积极的促进作用。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本实用新型的外观图。
[0027]图2为本实用新型的系统框图。
[0028]图3为本实用新型的微控制器的电路图。
[0029]图4为本实用新型的指示灯的电路图。
[0030]图5为本实用新型继电器控制电路图。
[0031]图6为本实用新型I/V转换电路图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图对本实用新型的结构原理，工作原理作更详细的说明。
[0033]参照图1，一种主从式节能环保型电源插座，包括:壳体，位于壳体的面板下方区域的主机区和从机区，以及位于壳体的面板上方区域的按键区；所述主机区包括主机输出插口群，所述从机区包括从机输出插口群，所述按键区包括启动开关，指示灯以及微型按键；还包括内嵌于壳体内的智能关机控制电路。
[0034]主机区为经常待机用电器如电视机、电脑等供电。从机区为外设设备供电，如显示器、打印机、音箱、机顶盒、DVD、功放等设备。
[0035]图1中的启动开关用来启动系统电源，用户按下启动开关后，220V交流电经电源变换为系统供电。
[0036]图1中的指示灯用于指示系统的工作状态，在用电器正常的工作情况下，第三个指示灯通过3S闪烁一次来指示系统正常工作;在系统检测待机电流的情况下，第三个指示灯会以10ms的速度闪烁;如果系统检测到用电器处于待机状态时，第三个指示灯则以Is的速度闪烁，告知用户系统已经进入到待机预掉电状态，如果在此期间一直检测到用电器处于待机状态，则系统延时一段时间后直接控制继电器切断主机区和从机区的电源，从而避免待机能耗的浪费；图1中前两个指示灯只有在系统设置待机预掉电延时时间的时候会点亮，三个指示灯从右至左代表三个待机预掉电延时时间长短等级，此等级代表的具体时间在程序中可以进行设置。
[0037]图1中微型按键有长按键和短按键之分。长按该微型按键可以使系统进入到待机电流检测界面，短按该微型按键可使系统进入到待机预掉电延时时间设置界面。该检测界面以及设置界面具体在电源插座的指示灯的亮灭状态以及闪烁频率来体现。
[0038]参照图2，所述智能关机控制电路主要包括微控制器、电源电路、继电器驱动电路、I/V转换电路、存储电路、按键电路以及LED指示电路。所述电源电路通过继电器驱动电路连接在微控制器上，为整个系统提供电源;所述I/V转换电路连接在微控制器的Pl.0和Pl.1引脚进行电压信号输入，并通过微控制器内部运算将电压信号放大后，通过Pl.2引脚输出；所述存储电路AT24C01通过I2C总线的SDA与SCL引脚连接在微控制器上;所述按键电路连接在微控制器的P0.0引脚上，所述LED指示电路通过Pl.3、P1.4、P1.5引脚连接在微控制器上;本实施例中微控制器的型号为S8NP2743。
[0039]图2中存储电路可以将各种不同功率用电器的系统参数存储在外部EEPROM中，如用电器待机电流数据、待机预掉电延时时间等。存储用电器的待机电流，是当更换用电器的时候，在获取新用电器的待机电流后可以实时存储并覆盖之前用电器的数据参数，可以使插座广泛适应于不同的用电器;存储待机预掉电延时时间可以根据不同预掉电时间进行断电，增加插座使用的灵活性。
[0040]参照图3，为本实用新型的微控制器的电路图。
[0041]参照图4，为本实用新型的指示灯的电路图，从中可以看出具体指示灯如何与微控制器连接。
[0042]参照图5，本实用新型的继电器驱动电路通过一个启动按键实现继电器自锁控制，达到系统启动并运行的目的。启动开关按下后，系统接入220V电源，由电源电路转化为5V后产生压差，继电器线圈导通，实现继电器的自锁控制；当系统进入待机状态时，待机预掉电延时时间到达后，系统电源为O，继电器线圈断开，实现自动断电。
[0043]参照图6，本实用新型的关键是主机区能耗的监测，监测主机区的工作状态即监测其功率消耗，主机区的电流随用电器状态变化而变化，交流电压?220V不变，因此可将电流作为能耗监测的指标。本实用新型采用康铜丝监测通过插座的电流，康铜丝具有电阻温度系数低的特性，其阻值随温度变化影响较小。将0.01 Ω的康铜丝串联在市电的零线与主机插座的零线中，将两端的交流电压经过单片机内部集成运算放大器OPO进行整流、放大后输入到微控制器的A/D接口实现电流的采样并与设定值进行比较，通过流经主机的电压大小判断用电器的工作状态。
[0044]用电器的待机能耗相比其正常工作的能耗低，故检测到信号的幅值会有较明显差异。而不同用电器的待机状态功耗差异大，对于小功率的用电器，其正常工作功耗可能比大功率用电器的待机功耗还要大。待机状态下，由于在康铜丝上的压降极小，而信号的噪声可能比信号本身的幅度还要大，因此简单地通过采集到的A/D转换结果很难比较准确判断用电器的工作状态。
[0045]本实用新型中将放大器输出的信号进行采样，并通过FFT变换，并获取功率谱在频率为50HZ幅度与存储的阈值进行比较，以此判断用电器的工作状态，从而消除噪声对用电器工作状态判断的影响。
[0046]该主从式节能环保型电源插座在启动之后，能实时监测主机区功耗，其功耗与流过主机区电流I成正比，通过主机区零线串联康铜丝的方式将电流转换为电压信号，经过信号调理之后进入微控制器的AD通道，微控制器通过AD对信号进行采样，并进行FFT变换，在频域下对信号分析处理，从而判断主机区用电器的工作状态，若主机区处于待机状态，微控制器则控制继电器模块直接切断主机区和从机区的电源，使整个系统断电，从而避免待机能耗的浪费。
[0047]基于微控制器的主从式节能环保型电源插座分为主机区和从机区，集键盘、显示、信号处理、存储等于一体，能够实现主机区、从机区自动断电，用户可以通过按键灵活的设置用电器待机预掉电延时时间，同时当用电器发生变化的时候，通过按键，系统可以检测变化的用电器的待机电流并进行存储。本电源插座经过反复测试，可靠稳定，对减小环境压力、节能环保等具有积极的意义，具有广阔的发展前景，值得广泛推广。
[0048]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种主从式节能环保型电源插座，包括: 壳体，位于壳体的面板下方区域的主机区和从机区，以及位于壳体的面板上方区域的按键区； 所述主机区包括主机输出插口群，所述从机区包括从机输出插口群，所述按键区包括启动开关，指示灯以及微型按键； 还包括内嵌于壳体内的智能关机控制电路。2.根据权利要求1所述的一种主从式节能环保型电源插座，其特征在于:所述主机输出插口群包括若干个主机输出插口，所述从机输出插口群包括若干个从机输出插口 ； 所述主机输出插口和从机输出插口通过继电器常开触点与电源线L级相连，主机输出插口 N级通过康铜丝和电源线的N级连接，所有从机输出插口的N级与电源线的N级直接相连，并安装于所述壳体内。3.根据权利要求1所述的一种主从式节能环保型电源插座，其特征在于:所述微型按键有长按键和短按键之分，长按该微型按键进入到待机电流检测界面，短按微型按键进入到待机预掉电延时时间设置界面;所述待机预掉电:一直检测到用电器处于待机状态，则系统延时一段时间后直接控制继电器切断主机区和从机区的电源。4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种主从式节能环保型电源插座，其特征在于:所述智能关机控制电路主要包括微控制器、电源电路、继电器驱动电路、I/V转换电路、存储电路、按键电路以及LED指示电路； 所述电源电路通过继电器驱动电路连接在微控制器上，为整个系统提供电源;所述I/V转换电路连接在微控制器的Pl.0和Pl.1引脚进行电压信号输入，并通过微控制器内部运算将电压信号放大后，通过Pl.2引脚输出；所述存储电路AT24C01通过I2C总线的SDA与SCL引脚连接在微控制器上;所述按键电路连接在微控制器的P0.0引脚上，所述LED指示电路通过Pl.3,Pl.4,Pl.5引脚连接在微控制器上。5.根据权利要求1所述的一种主从式节能环保型电源插座，其特征在于:所述指示灯数量为三个。6.根据权利要求2所述的一种主从式节能环保型电源插座，其特征在于:所述主机区零线串联康铜丝后将电流转换为电压信号，经过电压信号调理之后进入微控制器的AD通道，所述微控制器根据电压信号判断主机区用电器的工作状态。7.根据权利要求4所述的一种主从式节能环保型电源插座，其特征在于:所述微控制器的型号为S8NP2743。
【文档编号】H01R13/70GK205666393SQ201620210738
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】张玉杰, 董晨宇, 张婷婷, 郭向阳
【申请人】陕西科技大学