一种智能安全插座的制作方法

本发明涉及一种插座，具体涉及一种智能安全插座。

背景技术：

目前市场上已经出现了多种不同功能的智能插座，包括漏电保护型、定时型、主路控制型、计量型等多种类型。这几类智能插座内部均集成了微处理器芯片，可进行智能处理，个别产品还能做到远程控制、定时延时等功能。但目前市场上智能插座都仍存在安全缺陷，仍无法从根源上彻底消除触电隐患，例如：

（1）用户用手将电器（如热水壶、电吹风、热水器、冰箱）的插头插入智能插座的插孔，插座输出电源，在电器得电运行但手未离开的时刻中存在电器故障而发生触电的可能；

（2）用户用湿手插拔电器的电源插头，或者用户在潮湿（如游泳馆、卫生间等潮湿的环境中）中插拔电器的电源插头，均有可能发生触电。

有鉴于此，本实用新型提供一种集防触电功能、过热保护功能、远程控制功能于一体的多功能智能插座以保证智能插座的使用安全和使用方便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种集防触电功能、过热保护功能、远程控制功能于一体的智能安全插座。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种智能安全插座，包括设有用于与电器的插头连接的插孔的插座本体，所述插座本体内设有与插孔相连的火线、零线；所述插座本体内还设有微处理器、用于检测有无导电物体靠近并产生相应的开关信号的接近开关、用于控制火线通断的继电器、用于检测环境温度和环境湿度并产生相应的温度信号和湿度信号的温湿度传感器、用于检测电器漏电的电流大小并产生相应的第一信号的漏电检测装置、用于与智能手机无线连接并根据智能手机的指令产生相应的控制信号的无线通信模块、为微处理器、接近开关、漏电检测装置、温湿度传感器、继电器、无线通信模块提供工作电压的电源模块；

所述电源模块的输入端与火线输入端相连；所述继电器连接于所述插座本体的火线输入端和火线输出端之间，所述继电器的控制端与微处理器相连，所述接近开关、温湿度传感器、漏电检测装置、无线通信模块分别与微处理器相连；所述微处理器根据漏电检测装置、温湿度传感器各自的预设值以及接近开关的开关信号、无线通信模块的控制信号控制所述继电器的通断。

所述继电器为常开式继电器，所述继电器的公共端与火线输入端连接，闭合端与火线输出端连接，控制端通过继电器驱动电路连接微处理器。

所述继电器驱动电路包括MOSFETQ1、电阻R8和二极管D6，所述MOSFETQ1的通过电阻R8连接微处理器，源极接地，漏极连接继电器的控制端，继电器的控制端同时还连接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接电源。

所述插座本体还设有分别与微处理器相连的蜂鸣器和报警指示灯。

所述报警指示灯包括分别与微处理器相连的红色LED灯、黄色LED灯、绿色LED灯、蓝色LED灯、橙色LED灯。

所述插座本体还设有与微处理器相连的复位按键。

所述接近开关为电容式接近开关或者电感式接近开关。

所述漏电检测装置包括穿心式电流互感器U9、外部取样电阻R1和运算放大器U3，插座本体的火线L和零线N穿过穿心式电流互感器U9的穿孔，穿心式电流互感器U9的输出端VOUT经由外部取样电阻R1接地，同时该输出端VOUT还连接运算放大器的U3的输入端VIN；运算放大器U3的输出端VOUT则连接微处理器。

采用上述方案后，本实用新型的微处理器根据漏电检测装置、温湿度传感器各自的预设值以及接近开关的开关信号、无线通信模块的控制信号控制所述继电器的通断进而控制火线的通断来控制是否切断插孔的电力输出，使得本实用新型具有以下特点：

1、本实用新型通过接近开关、漏电检测装置、温湿度传感器、微处理器、继电器使得在用户插拔电器的插头时或者电器漏电时或者环境湿度过大时切断插孔的电力输出以避免用户触电，实现防触电功能；

2、本实用新型通过温湿度传感器、微处理器、继电器可以在环境温度过高时切断插孔的电力输出，实现过热保护功能，可以避免过热导致电器或者插座本体起火而引起火灾；

3、本实用新型通过无线通信模块、微处理器、继电器使得在用户可以通过智能手机控制是否切断插孔的电力输出，实现远程遥控功能，方便用户使用。

因此，本实用新型一种智能安全插座集防触电功能、过热保护功能、远程控制功能于一体。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图3为本实用新型的继电器即继电器驱动电路的电路原理图。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示，本实用新型揭示了一种智能安全插座，包括设有用于与电器的插头连接的插孔A的插座本体，所述插座本体内设有与插孔A相连的火线L、零线N。

所述插座本体内还设有微处理器1、接近开关2、继电器3、温湿度传感器4、漏电检测装置5、无线通信模块6、电源模块7；其中所述电源模块7的输入端与火线L的火线输入端L1相连并用于为微处理器1、接近开关2、继电器3、温湿度传感器4、漏电检测装置5、无线通信模块6提供工作电压；所述电源模块7为电子电路领域中常见的交流转直流电路。

所述继电器3连接于所述插座本体的火线L的火线输入端L1和火线输出端L2之间以用于控制火线L的通断；所述继电器3的控制端与微处理器1相连以使得微处理器1可以控制继电器3的通断进而控制火线L的通断来控制是否切断插孔A的电力输出；具体的，所述继电器3为常开式继电器，所述微处理器1通过继电器驱动电路31与常开式继电器的控制端相连。

所述接近开关2与微处理器1相连；所述接近开关2用于检测有无导电物体（如人体、金属体）靠近并产生相应的开关信号输出给微处理器1，微处理器1根据接近开关2的开关信号控制继电器3的通断，所述接近开关2为电容式接近开关或者电感式接近开关均可。

所述漏电检测装置5与微处理器1相连；所述漏电检测装置5用于检测电器漏电的电流大小并产生相应的第一信号输出给微处理器1，微处理器1根据漏电检测装置5的预设值控制继电器3的通断。

所述无线通信模块6与微处理器1相连；所述无线通信模块6用于与智能手机无线连接，用户可以通过智能手机的APP输出指令给无线通信模块6，无线通信模块6根据智能手机的指令产生相应的控制信号输出给微处理器1，微处理器1再根据无线通信模块6的控制信号控制继电器3的通断，具体的，所述无线通信模块6可以为WiFi模块或蓝牙模块以便与智能手机通过WiFi或者蓝牙连接。

所述温湿度传感器4用于检测环境温度和环境湿度并产生相应的温度信号和湿度信号输出给微处理器1，微处理器1再根据温湿度传感器4的预设值控制继电器3的通断，温湿度传感器4的预设值包括第一温度预设值和第一湿度预设值；微处理器1还可将温度信号和湿度信号通过无线通信模块6发送到智能手机以便用户了解插座本体的环境湿度和环境温度；优选地，所述温湿度传感器4为DHT11数字温湿度传感器以保证本实用新型检测的温湿度的可靠性和长期稳定性。

如图2所示，上述电源模块采用AC-DC转换器U1实现，该AC-DC转换器U1的型号为LDE05-20B05W，AC-DC转换器U1的两AC输入端分别连接插座的零线N和火线L，DC+输出端输出直流电源信号VCC，DC-输出端接地。上述微处理器1采用单片机U4实现，单片机U4的型号为Atmega328。

如图3所示，继电器3的型号为HFE20-/5-1HST-L1，而继电器驱动电路继电器驱动电路包括MOSFETQ1、电阻R8和二极管D6，MOSFETQ1为控制开关，电阻R8用来限制开关切换产生的噪声，二极管D6为续流二极管，用来钳位保护MOSFETQ1，以避免线圈关断时产生过电压击穿。MOSFETQ1的通过电阻R8连接微处理器的D3引脚，源极接地，漏极连接继电器的控制端，继电器的控制端同时还连接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接电源。正常情况下，继电器3处于闭合状态，当单片机U4的D3引脚输出高电平时，三极管Q1导通，继电器3通电，驱动其公共端和常闭端断开。

接近开关2采用电容式接近开关U6实现，该电容式接近开关U6的型号为TTP223，该电容式接近开关U6的SIG引脚连接单片机U4的D7引脚。

漏电检测装置5包括穿心式电流互感器U9（型号为ZHTCT203）、外部取样电阻R1和运算放大器U3（型号为LM258），插座本体的火线L和零线N穿过穿心式电流互感器U9的穿孔，穿心式电流互感器U9的输出端VOUT经由外部取样电阻R1接地，同时该输出端VOUT还连接运算放大器的U3的输入端VIN。运算放大器U3的输出端VOUT连接单片机U4的A7引脚。穿心式电流互感器U9的输出端VOUT经外部取样电阻R1将电流信号转换成电压输出信号接入运算放大器U3的输入端VIN进行信号放大，放大后的输出信号由单片机U4的A/D转换器进行采样处理。当电器漏电时，火线L和零线N的电流不等而使得穿心式电流互感器U9产生感应电流，感应电流在外部取样电阻R1上形成感应电压信号，感应电压信号再通过运算放大器U3进行放大形成第一信号输出给单片机U4，单片机U4控制继电器驱动电路，使得继电器3的公共端和闭合端断开。

无线通信模块采用无线收发器U2实现，其型号为PSF-B01，该无线收发器U2的WIFI_DO引脚连接单片机U4的D2引脚，无线收发器U2的RELAY引脚连接单片机U4的D3引脚，无线收发器U2的KEY引脚连接单片机U4的D4引脚。

温湿度传感器4包括内部温湿度传感器U7和外部温湿度传感器U8，该内部温湿度传感器U7和外部温湿度传感器U8的型号均为AM2302，其中内部温湿度传感器U7的DATA引脚连接单片机U4的D8引脚，外部温湿度传感器U8的DATA引脚连接单片机U4的D9引脚。

本实用新型在实施时，用户可以通过智能手机与无线通信模块6无线连接并使用智能手机上的APP控制无线通信模块6，无线通信模块6根据智能手机的指令产生控制信号输出给微处理器1，微处理器1根据控制信号控制继电器3的通断来控制是否切断插孔A的电力输出，实现远程遥控功能，方便用户使用。而在用户用手将电器的插头插入插孔A的过程中或者将电器的插头从插孔A中拔出的过程中，由于人体靠近接近开关2而使得接近开关2产生开关信号并将开关信号输出给微处理器1，微处理器1认定人体靠近则将继电器3断开来切断插孔A的电力输出；当接近开关2没有开关信号输出给微处理器1时，微处理器1认定人体远离或者绝缘足够则将继电器3闭合，不切断插孔A的电力输出；因此本实用新型可以实现一个一级防触电功能。

而当电器的插头插入插孔A后，插孔A有电力输出使得电器工作，此时漏电检测装置5检测电器漏电的电流大小，当电器有漏电时，漏电检测装置5产生第一信号并将第一信号输出给微处理器1，微处理器1判断第一信号超过设定的漏电检测装置5的预设值时，认为漏电的电流将危害人体则将继电器3断开来切断插孔A的电力输出；当第一信号小于漏电检测装置5的预设值时，认定漏电的电流处于安全范围以内则将继电器3闭合，不切断插孔A的电力输出；因此本实用新型还可以实现一个二级防触电功能。

而且本实用新型还通过温湿度传感器4检测环境湿度并将产生的湿度信号输出给微处理器1，当湿度信号大于设定的温湿度传感器4的第一湿度预设值时，微处理器1判定环境湿度过大则将继电器3断开来切断插孔A的电力输出；当湿度信号小于温湿度传感器4的第一湿度预设值时，微处理器1判定环境湿度正常则将继电器3闭合，不切断插孔A的电力输出。

因此本实用新型还可以实现一个三级防触电功能。本实用新型的温湿度传感器4还能检测环境温度并将产生的温度信号输出给微处理器1，当温度信号大于设定的温湿度传感器4的第一温度预设值时，微处理器1判定环境温度过高则将继电器3断开来切断插孔A的电力输出；当温度信号小于温湿度传感器4的第一温度预设值时，微处理器1判定环境温度正常则将继电器3闭合，不切断插孔A的电力输出；因此本实用新型还可以实现一个过热保护功能，可以避免过热导致电器或者插座本体起火而引起火灾。综合起来，本实用新型一种智能安全插座集防触电功能、过热保护功能、远程控制功能于一体。

进一步，所述插座本体还设有分别与微处理器1相连的蜂鸣器8（即U5，其型号为12095 5v有源蜂鸣器）和报警指示灯9，通过报警指示灯9可以便于用户了解插孔A没有电力输出的原因并通过蜂鸣器8发出声音提醒人们。所述报警指示灯9包括分别与微处理器1相连的红色LED灯91、黄色LED灯92、绿色LED灯93、蓝色LED灯94；本实用新型可以是红色LED灯91亮表示电器漏电，黄色LED灯92亮表示人体靠近、绿色LED灯93亮表示环境温度过高、蓝色LED灯94亮表示环境湿度过大、橙色LED灯95为插座开关的输出状态指示。

所述微处理器1中可以设定小于温湿度传感器4的第一湿度预设值的温湿度传感器4的第二湿度预设值，当温度信号处于温湿度传感器4的第一湿度预设值和第二湿度预设值之间时，插孔A仍然有电力输出，蜂鸣器8发出声音提醒人们可能要断电以便用户进行操作，避免突然断电带来的不必要损失。同样的，所述微处理器1中可以设定小于温湿度传感器4的第一温度预设值的温湿度传感器4的第二温度预设值，当温度信号处于温湿度传感器4的第一温度预设值和第二温度预设值之间时，插孔A仍然有电力输出，蜂鸣器8发出声音提醒人们可能要断电以便用户进行操作。为避免蜂鸣器8一直发出声音，所述插座本体还设有与微处理器1相连的复位按键10，用户按压复位按键10，微处理器1则关闭蜂鸣器8。

报警指示灯的红色LED灯采用二极管D1实现，二极管D1的阳极通过电阻R3连接单片机U4的D18/A4引脚，阴极接地。报警指示灯的黄色LED灯采用二极管D2实现，二极管D2的阳极通过电阻R4连接单片机U4的D17/A3引脚，阴极接地。报警指示灯的绿色LED灯采用二极管D3实现，该二极管D3的阳极通过电阻R5连接单片机U4的D16/A2引脚，阴极接地。报警指示灯的蓝色LED灯采用二极管D4实现，二极管D4的阳极通过电阻R6连接单片机U4的D15/A1引脚，阴极接地。

复位按键10采用按钮开关S1实现，按钮开关S1的一端接地，另一端通过电阻R2连接电源VCC，同时还连接单片机U4的D6引脚。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。