一种智能电源排插装置的制作方法

本发明涉及排插装置，更具体地，涉及一种智能电源排插装置。

背景技术：

智能化用电监控越来越显得重要，用电设备在实际应用当中，需要节能，减少不必要的浪费。用电设备的电源已经是安装设定好，后续改造增加用电监控难度大，成本高。排插是日常生活中配合电源来使用的装置，传统的排插仅有通断的功能，没有测量系统，无法完成对电源处各连接设备的用电进行监控。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种能够对电源处用电情况进行监控的智能电源排插装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种智能电源排插装置，包括主控制器系统、交流电输入端以及两端分别连接主控制器系统、交流电输入端的电压采样电路、电流采样电路、温度检测单元、电能计量单元、开关电源供电单元。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明的智能电源排插装置可以用在用电设备电源处来监控交流电压的用电情况，该排插装置设置了电压采样电路、电流采样电路、温度检测单元和电能计量单元，结合主控制器系统可以及时检测电源处的用电电压、用电电流、用电功率，还可以对用电环境的温度进行检测，很好地监控了每个单独用电设备的用电情况，从而可以根据检测到的数据采取一些节能措施，起到节能的作用。

附图说明

图1为本发明一种智能电源排插装置具体实施例的电路架构图。

图2为本发明一种智能电源排插装置具体实施例的电路架构图的具体电路图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

在本发明的描述中，需要理解的是，此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，为本发明一种智能电源排插装置具体实施例的电路架构图。参见图1，本具体实施例一种智能电源排插装置具体包括主控制器系统101、交流电输入端102以及两端分别连接主控制器系统101、交流电输入端102的电压采样电路103、电流采样电路104、温度检测单元105、电能计量单元106、开关电源供电单元107。

本具体实施例是在普通交流排插内置入智能控制电路，实时地监控检测从排插取电的用电设备的电能参数，该具体实施例通过电流采样电路、电压采样电路、温度检测单元、电能计量单元采集到的信号输入到主控制器系统中，主控制器系统经过计算所采数据，得出用电设备的电能参数，实时监控用电设备各个参数的正确性，随时存取数据。

在具体实施过程中，本具体实施例的排插装置还包括与主控制器系统101连接的显示单元108用于显示主控制器系统101计算得到的各个用电参数。

在具体实施过程中，本具体实施例的排插装置还包括与主控制器系统101连接的usb快充单元109，通过该ubs快充单元109可以为手机、pad等小型电气提供电源。

在具体实施过程中，主控制器系统101为mcu控制单元，可以采用w79e183asg微控制器实现。

如图2所示，交流电输入端102经过spd防浪涌突波器后再连接电压采样电路103、电流采样电路104、温度检测单元105、电能计量单元106、开关电源供电单元107。

其中，开关电源供电单元107包括顺次连接的全桥整流电路bd2、电解电容ec48、dc-dc直流模块，交流电输入端102的交流电火线ac/l和交流电零线ac/n连接全桥整流电路bd2，dc-dc直流模块产生直流电压vd，直流电压vd给智能电源排插装置各个单元提供电能。开关电源供电单元107中的全桥整流bd2连接ac/l接入交流电，然后全桥整流电路bd2连接电解电容ec48的正负端后给dc-dc直流模块供电，dc-dc直流模块供电产生直流电源vd，vd给这种的各个单元提供电能。具体实施过程中，全桥整流电路bd2为由四个整流二极管组成的桥堆，四个整流二极管组成的桥堆所形成的交流输入端连接ac/l和ac/n，所形成的直流输出端连接电解电容ec48的正负极，电解电容ec48的正极连接dc-dc直流模块，dc-dc直流模块输出直流电源vd。

其中，电流采样电路104包括acs712芯片u60、电阻r426、电阻r427、电容c233、运算放大器u61a、电阻r428、电容c234；

u60的第1和第2引脚连接交流电火线ac/l，交流电经过u60内部后从u60的第3和第4引脚输出到负载端load；u60的输出端out引脚连接r426的一端，r426的另一端连接运算放大器u61a的正向输入端，r427的一端连运算放大器u61a的反向输入端，r427的另一端连接地，c233一端连接u60的地，c233的另一端连接u60的fl引脚，起到过滤讯杂的目的；运算放大器u61a的输出端连接r428一端，c234的一端接地，r428另一端和c234另一端连接后将采样信号送给主控制器系统的输入口，r428和c234组成滤波电路，采样信号经u61a放大后通过r428和c234滤波，将滤波后的采样信号再输入到主控制器系统的u62中，如图2所示，r428另一端和c234另一端连接到u62的第1引脚；u60的vcc引脚接开关电源供电单元，即连接直流电压vd。本具体利用电流测试芯片acs712进行电流采样，电路结构简单。

如图2所示，电压采样电路103包括电阻r429、电阻r430、电阻r431、电阻r432、电阻r433、电阻r434、运算放大器u64a、电阻r435、电容c236，r429、r430、r431串联连接，r429一端连接交流电火线ac/l，r431一端连接运算放大器u64a的正向输入端；r432、r433、r434串联连接，r432一端连接交流电零线ac/n，r434的一端连接运算放大器u64a的反向输入端；运算放大器u64a的输出端连接r435一端，c236的一端接地，r435另一端和c236另一端连接后将交流采样电压送给主控制器系统的输入口，如图2所示，r435另一端和c236另一端连接后具体连接到u62的第3引脚。电阻r429、电阻r430、电阻r431、电阻r432、电阻r433、电阻r434、运算放大器u64a、电阻r435、电容c236构成的电压采样电路采样交流采样电压后输入到u62中进行电压计算。

电能计量单元105用于计量用电设备的电量参数，如图2所示，电能计量单元105包括电阻r437、电容c238、电容c239、电阻r438、电阻r436、电阻r439、电阻r440、电容c242、电阻r441、电容c243、电容c237、rn8209芯片u65、光耦opto、电容c240、电容c241、晶振x1；

r437一端与r436一端相连，r437另一端与c238一端连接，再与rn8209u65的v1p引脚连接，c238另一端接地，r437与c238构成rc低通滤波电路；r438一端与r436另一端连接，r438另一端与c239一端连接，再与rn8209u65的v1n引脚连接，c239另一端接地，r438、c239组成rc低通滤波电路，r436是连接在交流电火线ac/l上采样电阻，其两端串联连接在交流电火线上，为u65计量电流提供信号；

r439、r440、c242、r441、c243、u65构成电能计量电路电压的测量点，其中r439一端连接在交流电火线ac/l上，r439另一端与r440一端、c242一端、rn8209u65的v2p引脚连接，r440和c242的另一端接地；r441和c243一端接地，r441和c243另一端连接rn8209u65的v2n引脚；

c237一端接rn8209u65的ref引脚，另一端接地；

晶振x1、c240、c241构成u65的无源时钟输入电路，其中晶振x1一端与rn8209u65的osci引脚、c240一端连接，晶振x1的另一端与rn8209u65的osco引脚、c241一端连接，c240和c241的另一端接地；

rn8209u65的tx、rx引脚经过光耦opto后将信号送给主控制器系统中，即连接到u62的第14和15引脚，利用u62内部计算所采信号，得出电能参数，利用显示单元108可以输出显示计算结果。

rn8209的gnd引脚接地，其av和dv引脚均接开关电源供电单元。

rn8209内部包含三路adc（模数转换器）电路，一路用于相线电流采样，一路用于零线电流采样，一路用于电压采样。adc采用全差分方式输入，将测量到的数据转到rn8209内部电能计量单元与对应的寄存器内，内部寄存器有相应的寄存器，包括系统控制寄存器、计量控制寄存器、有功功率寄存器、无功功率寄存器等一系列计量用途的寄存器，u62通过控制程序对各个寄存器内的测量数据执行算术及逻辑运算，将计算结果送给u62保存并显示出来。因此电能计量单元105采用rn8209芯片实现具体电量计量功能，可以测量有功功率、无功功率、有功能量、无功能量，并能同时提供两路独立的有功功率和有效值，使得本专利的装置能够很好地监控每个独立用电设备的用电情况。

如图2所示，温度检测单元105包括mcp9700芯片u63、电容c235，mcp9700u63的vo引脚连接主控制器系统，即连接到u62的第16引脚，其gnd引脚接地，其vcc引脚连接开关电源供电单元（即vd电压）以及连接c235的一端，c235的另一端接地。温度检测单元105采用mcp9700芯片实现温度数据的采样，mcp9700芯片将采样到的温度数据输入u62中进行保存和显示。

如图2所示，所述usb快充单元109包括usb接口jp1、tps2065d芯片u77、电容c686、电阻r442、电阻r444、vcc_5.0v；

其中usb接口的usb_dp、usb_dn引脚连接至主控制器系统，如图2所示，usb接口的usb_dp、usb_dn连接到u62的第22和20引脚，用来传输数据的；usb接口的vbus引脚与tps2065du77的out-1、out-2、out-3引脚连接，为后端提供500ma的工作电流；r442一端接地，r442另一端与r444一端、tps2065du77的en引脚连接，r444的另一端与主控制器系统，如图2所示，r444的另一端连接到u62的第23引脚，用来给输出端jp1使能；u77起到usb过流保护的租用，其有一个flag的信号接回去给u62，当负载拉的电流太大，就会切断usb的输出。

tps2065du77的vin-1、vin-2引脚均连接vcc_5.0v并与c686的一端连接，c686的另一端接地。

本专利设置了电压采样电路103、电流采样电路104、温度检测单元105、电能计量单元106实现对用电设备的用电电流、用电电压、温度数据和用电功率的检测，能够很好地监控用电设备的用电情况，随时关闭用电设备，起到节能的作用。而且本专利还设置了显示单元对采集的数据进行显示，以及设置了usb快充单元为手机、pad等电气提供电源。整个电路结构简单，采用的芯片成本较低，而且本专利实际检测了用电设备的电能参数，方便使用者掌握实际使用情况。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。