智能插座的制作方法

本实用新型涉及将用电设备连接到电源上的插座，尤其涉及一种能够远程切断或接通对应用电设备的智能插座。

背景技术：

插座是一种给电器提供电源接口的电气设备，广泛用于住宅、商场、楼宇等的电气设计中。如，家电设备、家居设备、办公电子设备等均需要经过插座连接到电源上。随着互联网技术的发展，各种智能化家电设备、家居设备、办公电子设备品类越来越多，也出现了一些采用无线传输模式实现自动通断的智能插座，然而，采用无线传输模式的智能插座，组网稳定性较差，只能在较小范围内传送，且信号抗干扰能力差。

技术实现要素：

为了解决现有存在的技术问题，本实用新型实施例提供一种能够实现远距离稳定传输、可远程通断控制以及自动监控的智能插座。

本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：

一种智能插座，包括：微控制器模块、电源模块、继电器模块、电能计量模块及通讯模块，所述电源模块为所述微控制器模块、所述继电器模块、所述电能计量模块及所述通讯模块供电，所述电能计量模块用于采集用电设备的电压和/电流发送给所述微控制器模块，所述微控制器模块根据所述电压和/或电流对所述用电设备的异常工作状态进行监控，所述继电器模块包括继电器线圈和继电器触点，所述继电器线圈与所述用电设备的供电电路串接，所述微控制器模块控制所述继电器线圈通断电以控制所述继电器触点于闭合或断开之间切换，相应控制所述用电设备于开启或关闭之间切换，所述通讯模块包括电力载波通讯模块，所述微控制器模块通过电力载波通讯传输技术接收对应的监控终端发送的控制指令，根据所述控制指令相应控制所述继电器线圈的通断电。

其中，所述电能计量模块包括电流采样电路、电压采样电路及电能计量芯片，所述电流采样电路和所述电压采样电路通过所述继电器模块与所述用电设备连接，所述电能计量芯片将所述电流采样电路和所述电压采样电路与所述微控制器模块连接。

其中，所述电流采样电路包括串联于所述用电设备的供电电路的火线之间的采样电阻、以及分别连接于所述采样电阻的两端与地之间的阻容电路，所述采样电阻为猛铜电阻，所述阻容电路中限流电阻和限流电容之间的结点分别与所述电能计量芯片的两个电流采集端连接。

其中，所述电压采样电路包括分别连接于所述电能计量芯片的两个电压采集端与地之间的滤波电路、以及串联于其中一个所述电压采集端和所述用电设备的供电电路的零线之间的多个分压电阻。

其中，所述电能计量芯片通过串口与所述微控制器模块连接，所述微控制器模块接收所述电能计量芯片采集到的电流和电压，根据所述电流和电压对所述用电设备的异常工作状态进行监控。

其中，所述继电器模块还包括与所述继电器线圈连接的驱动电路，所述驱动电路包括连接于所述继电器线圈的一端与所述微控制器模块的io口之间的开关元件、连接于所述继电器线圈的另一端与地之间的第一电容以及与所述继电器线圈并联的电阻和第二电容。

其中，还包括与所述微控制器模块连接的温湿度检测模块，所述温湿度检测模块包括温湿度传感器。

其中，所述微控制器模块获取所述温湿度传感器检测的温湿度数据，根据所述温湿度数据控制用于调节环境的温湿度的智能家居设备的开启或关闭。

其中，所述电源模块包括市电交流输入电路、交流转直流变换电路以及直流降压变换电路，所述交流转直流变换电路将市电转换为5v直流电压向所述通讯模块和所述继电器模块供电，所述直流降压变换电路将所述5v直流电压转换为3.3v直流电压向所述微控制器模块供电。

其中，所述微控制器模块还用于通过电力载波通讯传输技术将对用电设备的监测数据传输给所述监控终端。

上述实施例所提供的智能插座，至少包括如下优点：

第一、智能插座通过电能计量模块采集用电设备的电压和/电流发送给微控制器，便于根据所述电压和/或电流对所述用电设备的异常工作状态进行监控，从而便于通过所述智能插座实现对用电设备的自动监控；

第二、智能插座通过继电器线圈串入用户设备的供电电路中，相应控制用电设备的开启或关闭，从而便于通过所述智能插座实现对用电设备的自动远程通断控制；

第三、智能插座采用电力载波通讯模块作为通讯模块，无需射频信号，利用电力线进行数据传输，抗干扰能力强，传输距离更长，增加了所述智能插座所在组网系统的稳定性。

附图说明

图1为本申请一实施例中智能插座的应用环境的示意图；

图2为本申请一实施例中智能插座的结构示意图；

图3为图2所示智能插座中电流采样电路的示意图；

图4为图2所示智能插座中电压采样电路的示意图；

图5为图2所示智能插座中电能计量芯片的示意图；

图6为图2所示智能插座中继电器模块的电路示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本实用新型技术方案做进一步的详细阐述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”的表述，其描述了所有可能实施例的子集，但是应当理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

请参阅图1，本申请实施例提供一种智能插座10，该智能插座10连接于用电设备30与市电电源20之间，该智能插座10通过通讯模块19与该用电设备30对应的监控终端40通讯连接，可以接收监控终端40发送的控制指令，根据控制指令远程控制用电设备30的开启或关闭，以及将监测到的对用电设备30的数据发送给所述监控终端40，便于监控终端40根据接收到的数据对用电设备30进行控制。该用电设备30可以家用电器，如空凋、加湿器、洗衣机、电饭煲等为例。

请参阅图2，该智能插座10包括微控制器(mcu)模块11、电源模块13、继电器模块15、电能计量模块17及通讯模块19，所述电源模块13为所述微控制器模块11、所述继电器模块15、所述电能计量模块17及所述通讯模块19供电，所述电能计量模块17用于采集用电设备30的电压和/电流发送给所述微控制器模块11，所述微控制器模块11根据所述电压和/或电流对所述用电设备30的异常工作状态进行监控，所述继电器模块15包括继电器线圈151和继电器触点152，所述继电器线圈151与所述用电设备30的供电电路串接，所述微控制器模块11控制所述继电器线圈151通断电以控制所述继电器触点152于闭合或断开之间切换，相应控制所述用电设备30于开启或关闭之间切换，所述通讯模块19包括电力载波通讯(plc)模块，所述微控制器模块11通过电力载波通讯传输技术接收对应的监控终端40发送的控制指令，根据所述控制指令相应控制所述继电器线圈151的通断电。

上述实施例中，智能插座10通过电能计量模块17采集用电设备30的电压和/电流发送给微控制器，便于根据所述电压和/或电流对所述用电设备30的异常工作状态进行监控，从而便于通过所述智能插座10实现对用电设备30的自动监控；其次，该智能插座10通过继电器线圈151串入用户设备的供电电路中，相应控制用电设备30的开启或关闭，从而便于通过所述智能插座10实现对用电设备30的自动远程通断控制；进一步的，智能插座10采用电力载波通讯模块19作为通讯模块19，无需射频信号，利用电力线进行数据传输，抗干扰能力强，传输距离更长，增加了所述智能插座10所在组网系统的稳定性。

在一些实施例中，所述电能计量模块17同时采集用电设备30的电压和电流发送给所述微控制器模块11。所述电能计量模块17包括电流采样电路、电压采样电路及电能计量芯片，所述电流采样电路和所述电压采样电路通过所述继电器模块15与所述用电设备30连接，所述电能计量芯片将所述电流采样电路和所述电压采样电路与所述微控制器模块11连接。其中电流采样电路利用功率电阻实现，电压采样电路利用电阻分压电路实现，可以起到对用电设备30的过流过载保护，防止用电设备30工作异常导致火灾等事故发生。可选的，电能计量芯片可以选用型号为rn8209c的电能计量芯片。

请结合参阅图3和图5，所述电流采样电路包括串联于所述用电设备30的供电电路的火线之间的采样电阻sr1、以及分别连接于所述采样电阻sr1的两端与地gnd之间的阻容电路，所述采样电阻sr1为猛铜电阻，两个所述阻容电路中限流电阻和限流电容之间的结点分别与所述电能计量芯片的两个电流采集端v1n、v1p连接。具体的，阻容电路可以分为第一阻容电路和第二阻容电路，第一阻容电路包括连接于所述采样电阻sr1的一端与地gnd之间的电流采样电路ri9和第一限流电容c7，第二阻容电路包括连接于所述采样电阻sr1的另一端与地gnd之间的第二限流电阻ri10和第二限流电容c9。采样电阻sr1的阻值远远小于阻容电路中的限流电阻，可选的，所述采样电阻sr1的阻值为0.003欧，所述限流电阻的阻值为100欧。电能计量芯片通过两个电流采集端v1n、v1p获得采样电阻sr1两端的压降，根据采样电阻sr1上压降与采样电阻sr1的阻值获取采样电流值。

请结合参阅图4和图5，所述电压采样电路包括分别连接于所述电能计量芯片的两个电压采集端v3n、v3p与地gnd之间的滤波电路、以及串联连接于其中一个所述电压采集端v3p和所述用电设备30的供电电路的零线之间的多个分压电阻。具体的，滤波电路可以分为第一滤波电路和第二滤波电路，所述第一滤波电路包括并联连接于一个电压采集端v3p和地gnd之间的第一滤波电阻ri1和第一滤波电容c3，所述第二滤波电路包括并联连接于另一个电压采集端v3n和地gnd之间的第二滤波电阻ri8和第二滤波电容c4。所述分压电阻包括串联连接的第一分压电阻ri2、第二分压电阻ri3、第三分压电阻ri4、第四分压电阻ri5、第五分压电阻ri6和第六分压电阻ri7。电能计量芯片通过电压采集端v3n、v3p获得分压电阻上的电流，根据两个电压采集端v3n、v3p获取到的电流的差值以及所述分压电阻的阻值计算获取采样电压值。

请参阅图5，所述电能计量芯片包括与电流采样电路连接的两个电流采集端v1n、v1p、与电压采样电路连接的两个电压采集端v3n、v3p。所述电能计量芯片通过串口与所述微控制器模块11连接，所述微控制器模块11接收所述电能计量芯片采集到的电流和电压，根据所述电流和电压对所述用电设备30的异常工作状态进行监控。具体的，微控制器模块11可以根据电流和电压的值是否异常，来确定用电设备30是否处于异常工作状态，实现对用电设备30的过流过载保护。

请参阅图6，所述继电器模块15还包括与所述继电器线圈151连接的驱动电路，所述驱动电路包括连接于所述继电器线圈151的一端与所述微控制器模块11的io口之间的开关元件q1、连接于所述继电器线圈151的另一端与地gnd之间的第一电容c1以及与所述继电器线圈151并联的电阻rr1和第二电容c2。可选的，开关元件q1为npn型三极管，该三极管的基极与微控制单元的io口连接，集电极与所述继电器线圈151的一端连接，发射极与地gnd连接。用户可以通过监控终端40向所述智能插座10发送开启或关闭的控制指令，微控制器模块11可以通过电力载波通讯传输技术接收对应的监控终端40发送的控制指令，当控制指令为开启时，微控制器模块11的io口输出高电平，开关元件q1闭合，继电器线圈151通电且继电器触点152闭合，相应控制所述用电设备30与电源导通；反之，当控制指令为关闭时，微控制器模块11的io口输出低电平，开关元件q1断开，继电器线圈151断电且继电器触点152打开，相应控制所述用电设备30与电源断开。

在一些实施例中，智能插座10还包括与所述微控制器模块11连接的温湿度检测模块12，所述温湿度检测模块12包括温湿度传感器。其中，所述温湿度传感器可以能够用于检测周围环境温度和湿度的已知传感器。所述微控制器模块11获取所述温湿度传感器检测的温湿度数据，根据所述温湿度数据控制用于调节环境的温湿度的智能家居设备的开启或关闭。如，当检测到的温度高于设定温度值或超出所需的温度值范围时，微控制器模块11可以控制与空调对应的智能插座10而相应控制空调开启，当温度低于设定温度值或符合所需的温度值范围时，微控制器模块11可以控制与空调对应的智能插座10而相应控制空调关闭。又如，当检测到的湿度低于设定湿度值时，微控制器模块11可以控制与加湿器对应的智能插座10而相应控制加湿器开启；反之，当湿度低于设定湿度值时，微控制器模块11可以控制与加湿器对应的智能插座10而相应控制加湿器关闭。

在一些实施例中，所述电源模块13包括市电交流输入电路、交流转直流变换电路以及直流降压变换电路，所述交流转直流变换电路将市电转换为5v直流电压向所述通讯模块19和所述继电器模块15供电，所述直流降压变换电路将所述5v直流电压转换为3.3v直流电压向所述微控制器模块11供电。其中，市电交流输入电路与市电ac220v电源连接。5v直流电压通过dcsv输出端分别与通讯模块19、继电器模块15连接。3.3v直流电压通过dc3.3v输出端与微控制器模块11和温湿度检测模块12连接。

其中，所述微控制器模块11还用于通过电力载波通讯传输技术将对用电设备30的监测数据传输给所述监控终端40。这里，监测数据可以包括如前面实施例所述的电能计量模块17采集到的电流和电压，以及温湿度检测模块12采集到的温度和湿度数据等。微控制器模块11通过电力载波通讯传输技术与用电设备30的对应的监控终端40通讯连接，相比已知的wifi、蓝牙等无线传输技术而言，传输距离更长，信号更稳定，且抗干扰能力强，可以避免由于无线信号受到干扰问题而导致智能插座10失控。可选的，电力载波通讯模块19可以选用型号为kq-130e的电力载波通讯模块。

其中，监控终端40可以是手机、ipad等移动终端、或是专用于对用于设备进行远程控制的遥控器终端等。移动终端中可以安装有用于对用户设备进行远程控制的客户端程序，通过在客户端程序中绑定相应待控制的用户设备的设备标识号，实现对相应用户设备的统一管理。这里，需要说明的是，对用户设备进行远程控制的客户端程序可以采用已知的远程控制软件实现，本实用新型要求保护的技术方案的改进并不在于此。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围以准。