专利名称：基于rfid的智能电源插座及插头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及插座及插头技术领域，具体涉及基于RFID的智能电源插座及插头。
背景技术：
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID系统由RFID阅读器(读写器)和RFID电子标签组成。RFID阅读器(读写器)通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，已广泛应用在交通、安防、工控等领域。目前公知的插座普遍只具有简单的供电功能，部分插座带有保险装置，智能程度很低。其缺陷在于，当插座未被插入时，插孔里的电极是带电的，这就容易引起一些触电事故，例如小孩将手指伸进插孔。而目前插座所带的保险装置多为物理装置，例如保险管、空气开关，灵敏度不够高。此外现有的插座不能识别所插入的电器信息，不能针对不同的电器做不同的操作，例如不同的电器具有不同的最大电流值，插座可根据每个电器的最大电流值对其进行过流保护。
实用新型内容本实用新型的目的在于至少克服现有技术存在的众多上述不足之一，提供基于RFID的智能电源插座及插头，具体技术方案如下。基于RFID的智能电源插座，具体是在现有电源插座中内置RFID读写器、微控制器和继电器，RFID读写器和继电器分别与微控制器连接，所述RFID读写器用于读取设置在电器插头上的RFID标签；继电器串接在电源插座的火线中，用于控制电器插头的通断电；RFID读写器和继电器的工作均由微控制器控制；插座中的RFID读写器能读取设置在电器插头上的RFID标签的数据，并能根据RFID标签的数据对所插入的电器进行监控和通断电控制。进一步改进的，上述基于RFID的智能电源插座还包括一个电流检测模块，用于检测所插入电器的工作电流，电流检测模块与微控制器连接。进一步改进的，所述RFID读写器的读写距离(读距)满足:当插头完全插入插座时，RFID读写器会读取到插头上的RFID标签，当插头未完全插入插座时，RFID读写器读取不到插头上的RFID标签。进一步改进的，当RFID读写器没有读到有效的RFID标签，继电器为断开状态，当RFID读写器读到有效的RFID标签，则微控制器控制继电器闭合，为插入的电器通电。进一步改进的，微控制器通过电流检测模块检测所插入电器的工作电流，与RFID读写器所读到的插头上RFID标签中含有的最大电流值比较，如果工作电流大于所述最大电流值，则微控制器控制继电器断开，停止对电器供电。本实用新型还提供了一种适用于所述基于RFID的智能电源插座的插头，所述插头上设置有RFID标签。 进一步改进的，所述RFID标签设置在插头电极之间。进一步改进的，RFID标签内置的信息包括电器插头所属电器的最大电流、最大功率、电器名称、标识号、型号、生产厂家、品牌信息中的一种以上。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和技术效果:当插座没有插上用电器时插座插孔不带电，而通过电流检测来实施过流保护具有更高的灵敏度，从而使插座更有安全保障。而且插座可以识别到所插入用电器的信息，从而可以针对不同用电器独立地实施监控和通断电操作。
图1是实施方式中插座与插头的基本原理图。图2是实例中插座的外观图。图3a是实例中插座的内部结构主视图。图3b是实例中插座的内部结构左视图图4a和图4b分别是实例中插头的正视图和侧视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的实施作进一步说明，但本实用新型的实施和保护范围不限于此。如图1基于RFID的智能电源插座，其特征是在电源插座102中内置RFID读写器、微控制器和继电器，RFID读写器和继电器分别与微控制器连接，所述RFID读写器用于读取设置在电器插头上的RFID标签；继电器串接在电源插座的火线中，用于控制电器插头101的通断电；RFID读写器和继电器的工作均由微控制器控制；插座中的RFID读写器能读取设置在电器插头上的RFID标签105的数据，并能根据RFID标签的数据对所插入的电器进行监控和通断电控制。图1中还包括一个电流检测模块，用于检测所插入电器的工作电流，电流检测模块与微控制器连接。电源插座102内部控制电路由微控制器、电流检测模块、继电器和RFID读写器、RFID读写器天线104组成。电器插头101由金属插脚103和RFID标签105组成，即在正常的电器插头上加了一个RFID标签105。RFID读写器不断从天线105发射射频信号以尝试读取标签信息，随着电器插头的插入，RFID标签105贴近读写器天线104，读写器识别到RFID标签105，当成功读取RFID标签105中的数据之后，微控制器控制继电器连通，同时通过电流检测模块实时读取用电器的电流。插座102中的RFID读写器始终都在发送射频信号读取RFID标签105，无论插座102是否有电器插入。当电器插头101被用户拔出，电器插头101上的RFID标签105离开读写器天线104，RFID读写器无法感应到RFID标签105，则将指令发送到微控制器，微控制器得知电器被拔出，则控制继电器断开，插座插孔不带电。本插座能够对不同的电器实施针对性的过流保护。当电器插头101插入插座102，RFID读写器读取到RFID标签105中的最大电流值，不同的用电器有不同的最大电流值。当继电器连通之后，电流检测模块实时测量用电器的电流值，当电流值超过所读取的最大电流值，微控制器立即控制继电器断开，从而给用电器断电。图2为插座的外观图，图4为电器插头正视图和侧视图。RFID标签105为小体积无源标签，置于电器插头三个插脚之间，可采用不同的方式附着于电器插头101上，例如采用不干胶粘贴在电器插头101表面，或者由生产厂商内置于电器插头101中。插座102外表面有插孔202，屏幕201和按钮203。屏幕201用于显示用电器的名称及实时功率。按钮203用于对插座进行简单的设置及对显示内容进行翻页。设置有是否开启插图通电及拔出断电、是否开启过流保护等。图3为插座的内部构造。其中强电的线路分布为:火线从插座插孔202分成两路，一路与继电器302串联，再从继电器302连接到电流检测模块304，另一路连接到直流稳压源303 ;零线从插座插孔202连接到直流稳压源。直流低压供电部分为:直流稳压源303输出5伏或者3.3伏的直流电压，分别送往RFID读写器301、微控制器305、继电器302、电流检测模块304和屏幕201。数据线路分布为:微控制器305连接RFID读写器301、继电器302、电流检测模块304和屏幕201。此外还有RFID读写器301连接RFID天线104。RFID读写器301与RFID天线104的细节为:RFID天线置于插孔202下方，射频信号发射方向从内往外垂直于插座表面。RFID读写器301和RFID天线104工作于13.56MHz的频率，遵循IS014443、IS015639协议。RFID读写器301的发射功率与RFID天线104的增益、与插座表面的距离的配合应遵从一定的原则，即使RFID读写器301的感应距离很短，从插座表面算起，往外不超过1cm。电流检测模块304的细节为:最大容许电压和电流不小于AC-220V/20A，测量精度至少达到50mA。电流检测模块304通过数据线连接到微控制器305上的A/D转换器，由A/D转换器将电流值换算为数字值。A/D转换器的精度应该至少8位。继电器302的细节为:最大容许电压和电流不小于AC-220V/20A。继电器302应为常开型，保证当继电器302与微控制器305断开连接或者继电器302的直流供电断开时，继电器302能够断开，以保证安全。微控制器305的细节为:具有A/D转换器，精度优选至少8位；控制RFID读写器301实时读取RFID标签105状态，保证第一时间感应到RFID标签105或者第一时间知道RFID标签105丢失；根据RFID读写器301的读取结果，如果正确读取到标签105的值，则控制继电器302连通，如果标签105丢失，则控制继电器302断开；控制A/D转换器与电流检测模块304，实时监测线路的电流，获取用电器的电流，并实时与RFID标签105所读出的最大电流值做比较，一旦实时电流值超过最大电流值，则立即控制继电器302断开；将实时电流值换算为功率值，显示在屏幕201上。
权利要求1.基于RFID的智能电源插座，其特征是在电源插座中内置RFID读写器、微控制器和继电器，RFID读写器和继电器分别与微控制器连接，所述RFID读写器用于读取设置在电器插头上的RFID标签；继电器串接在电源插座的火线中，用于控制电器插头的通断电；RFID读写器和继电器的工作均由微控制器控制；插座中的RFID读写器能读取设置在电器插头上的RFID标签的数据，并能根据RFID标签的数据对所插入的电器进行监控和通断电控制；当RFID读写器没有读到有效的RFID标签，继电器为断开状态，当RFID读写器读到有效的RFID标签，则微控制器控制继电器闭合，为插入的电器通电。
2.根据权利要求1所述的基于RFID的智能电源插座，其特征是还包括一个电流检测模块，用于检测所插入电器的工作电流，电流检测模块与微控制器连接。
3.一种适用于权利要求1所述基于RFID的智能电源插座的插头，其特征是所述插头上设置有RFID标签。
4.根据权利要求3所述的插头，其特征在于所述RFID标签设置在插头电极之间。
专利摘要本实用新型公开基于RFID的智能电源插座及插头，在电源插座中内置RFID读写器、微控制器和继电器，RFID读写器和继电器分别与微控制器连接，RFID读写器用于读取设置在电器插头上的RFID标签；继电器串接在电源插座的火线中；插座中的RFID读写器能读取设置在电器插头上的RFID标签的数据，并能根据RFID标签的数据对所插入的电器进行监控和通断电控制。当插座读取到正确的信息之后，微控制器控制继电器使插座通电，否则继电器断开，插座插孔不带电。插座内置电流检测模块，可以实时监测用电器的电流，一旦电流值超出从RFID标签读取到的最大电流值，微控制器立即控制继电器断开，从而在危险发生之前将电器断电。
文档编号H01R13/70GK202940392SQ20122047853
公开日2013年5月15日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者李聪, 徐向民, 黄霖, 曹威克 申请人:华南理工大学