一种基于蓝牙的智能插座的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于蓝牙的智能插座，包括IAP处理器、EEPROM存储器、电源模块、电流采样电路、电压采样电路、电能计量IC、HC?06蓝牙通信模块、继电器模块、蜂鸣器、数码管显示、实时时钟，其特征是，所述电源模块、EEPROM存储器、实时时钟、数码管显示部分、HC?06蓝牙通信模块、蜂鸣器与IAP处理器双向连接；所述电能计量IC数据端与IAP处理器和校准脉冲接口相连，模拟端口部分与电流采样电路和电压采样电路连接；所述继电器模块输入端与IAP处理器相连，输出端与继电器动作部分相连；优点：对电能实现实时监控和测量通断报警，具备稳定低功耗蓝牙接入方式，实现插座智能化以及和安卓客户端协议化通信。
【专利说明】
一种基于蓝牙的智能插座
技术领域
[0001]本实用新型专利属于智能家居仪器仪表领域，并与智能电网领域有一定的结合应用，特别涉及一种基于蓝牙的智能插座。
【背景技术】
[0002]作为新一代信息技术的重要组成部分，物联网在人们的生活中扮演着越来越重要的作用，因此，相应的终端智能设备正一步步走向更广的市场。然而，过于依赖互联网的物联网终端在相当一部分移动互联网并不完善的区域(例如无WLAN覆盖及其他相应环境)其应用大大受限，无法发挥功用，因此，基于小范围随机互联技术的终端设备在这些地方长时间内将扮演不可或缺的角色。而电源一直是日常家居必关注的方面，因此实现对电源实时监测与控制的电源插座成为本实用的重点。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于蓝牙的智能插座，能够对电能实现实时监控和测量通断报警功能，并具备稳定低功耗蓝牙接入方式，实现插座的智能化以及和安卓客户端的协议化通信。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于蓝牙的智能插座，包括IAP处理器、EEPROM存储器、电源模块、电流采样电路、电压采样电路、电能计量IC、HC-06蓝牙通信模块、继电器模块、蜂鸣器、数码管显示、实时时钟，其特征是，所述电源模块、EEPROM存储器、实时时钟、数码管显示部分、HC-06蓝牙通信模块、蜂鸣器与IAP处理器双向连接;所述电能计量IC数据端与IAP处理器和校准脉冲接口相连，模拟端口部分与电流采样电路和电压采样电路连接;所述继电器模块输入端与IAP处理器相连，输出端与继电器动作部分相连;所述HC-06蓝牙模块数据端口与IAP处理器相连;所述电流采样电路、电压采样电路、继电器模块外端与插座对应接线端子相连。
[0005]进一步的，所述电流采样电路包括一只20mA/2mA电流互感器，该互感器测单相交流电，该互感器输出端并接22欧0.1%精度0805封装电阻，电阻两端分别串接IK欧姆0805封装电阻，并接入电能测量芯片ADE7755电压输入通道的正极和负极，通道输入端正负极各并入33纳法0805封装陶瓷电容到零线参考地平面。
[0006]进一步的，所述电压采样电路输入端子正极串接125k欧姆且功率为2瓦的绕线电阻，绕线电阻另一端连接到到电压互感器输入端阳极，电压互感器输入端阴极连接到电路端子的零线参考地平面，电压互感器输出端的阴极连接运算放大器反相输入端，电压互感器输出端的阳极连接运算放大器的同相输出端并连接模拟参考地，运算放大器的反相输入端分别串接0.47微法的电容，2.2k欧姆的电阻和200欧姆的电位器，22纳法的电容和250k欧姆的电位器到运算放大器的输出端并连接到ADE7755的V2P端，然后连一个0.47微法的电容接地;上述运算放大器反相端连接的2.2k欧姆的电阻和200欧姆的电位器串接，22纳法的电容和250k欧姆的电位器串接;然后0.47微法的电容与2.2k欧姆的电阻和200欧姆的电位器串接的电路并联，再与22纳法的电容和250k欧姆的电位器串联的电路并联，上述电压互感器米用2mA/2mA电压互感器。
[0007]进一步的，所述电源模块采用直接220V取电变换为5V后为整个系统供电，变换部分采用广州金升阳公司的LS03-15B05SR2 SIP封装AC/DC变换模块，具有100-240V输入、5V/500mA稳定输出的功能，且体积小巧(35.00mm*18.00mm*11.0Omm)，适用于小型仪表供电使用。
[0008]进一步的，所述IAP处理器采用IAP15F2K61S2。
[0009]进一步的，所述EEPROM存储器采用AT24C16。
[0010]进一步的，所述电能计量IC采用ADE7755。
[0011]进一步的，所述数码管采用74HC595。
[0012]进一步的，所述实时时钟采用DS1302。
[0013]进一步的，所述该智能插座通过蓝牙与安卓客户端连接，并通过安卓手机对插座进行控制操作。
[0014]本实用新型所达到的有益效果:使用时无需对主机作任何设置，插入市电插座即可开始使用，用户只需使用安卓手机进行蓝牙连接。在安卓终端点击相应按钮即可实现插座即时开断，定时打开关闭，时间同步查看及设置，当日功率查看及月记录导出，修改蓝牙参数，过功率阈值设置甚至闹钟功能。整机用户只需远距离手机操作，方便快捷，蓝牙数据传输均采用校验和算法处理，误码误操作严格控制，可靠性高。使用熔断器配合自动过功率检测断电功能，安全性高。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的系统结构框图；
[0016]图2是IAP主控部分电路示意图；
[0017]图3是电流米样电路不意图；
[0018]图4是电压米样电路不意图；
[0019]图5是功率计量电路示意图；
[0020]图6是蓝牙通讯模块电路示意图；
[0021]图7是数码管显示电路示意图；
[0022]图8是实时时钟电路和存储器电路示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
[0024]如图1所示本实用新型的系统结构框图，一种基于蓝牙的智能插座，包括IAP处理器、EEPROM存储器、电源模块、电流采样电路、电压采样电路、电能计量IC、HC-06蓝牙通信模块、继电器模块、蜂鸣器、数码管显示、实时时钟，其特征是，所述电源模块、EEPROM存储器、实时时钟、数码管显示部分、HC-06蓝牙通信模块、蜂鸣器与IAP处理器双向连接;所述电能计量IC数据端与IAP处理器和校准脉冲接口相连，模拟端口部分与电流采样电路和电压采样电路连接;所述继电器模块输入端与IAP处理器相连，输出端与继电器动作部分相连;所述HC-06蓝牙模块数据端口与IAP处理器相连;所述电流采样电路、电压采样电路、继电器模块外端与插座对应接线端子相连。本实用新型能够对电能实现实时监控和测量通断报警功能，并具备稳定低功耗蓝牙接入方式，以实现插座的智能化以及和安卓客户端的协议化通
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[0025]所述IAP 处理器采用 IAP15F2K61S2。
[0026]所述电流采样电路包括一只20A/2mA电流互感器，该互感器可测单相交流电，该互感器输出端并接22欧0.1%精度0805封装电阻，电阻两端分别串接IK欧姆0805封装电阻，并接入电能测量芯片ADE7755电压输入通道的正极和负极，通道输入端正负极各并入33纳法0805封装陶瓷电容到零线参考地平面。
[0027]所述电压采样电路输入端子正极串接125k欧姆且功率为2瓦的绕线电阻，绕线电阻另一端连接到到电压互感器输入端阳极，电压互感器输入端阴极连接到电路端子的零线参考地平面，电压互感器输出端的阴极连接运算放大器反相输入端，电压互感器输出端的阳极连接运算放大器的同相输出端并连接模拟参考地，运算放大器的反相输入端分别串接
0.47微法的电容，2.2k欧姆的电阻和200欧姆的电位器，22纳法的电容和250k欧姆的电位器到运算放大器的输出端并连接到ADE7755的V2P端，然后连一个0.47微法的电容接地;上述运算放大器反相端连接的2.2k欧姆的电阻和200欧姆的电位器串接，22纳法的电容和250k欧姆的电位器串接;然后0.47微法的电容与2.2k欧姆的电阻和200欧姆的电位器串接的电路并联，再与22纳法的电容和250k欧姆的电位器串联的电路并联，上述电压互感器采用2mA/2mA电压互感器。
[0028]所述电源模块采用直接220V取电变换为5V后为整个系统供电，变换部分采用广州金升阳公司的LS03-15B05SR2 SIP封装AC/DC变换模块，具有100-240V输入、5V/500mA稳定输出的功能，且体积小巧(35.00mm*18.00mm*11.0Omm),适用于小型仪表供电使用。
[0029]所述EEPROM存储器采用AT24C16。
[0030]所述电能计量IC采用ADE7755。
[0031]所述该智能插座系统通过蓝牙与安卓客户端连接，并通过安卓手机对插座进行控制操作。
[0032]所述数码管采用74HC595。
[0033]所述实时时钟采用DS1302。
[0034]如图2所示，本系统使用STC公司的IAP15F2K61S2微控制器(LQFP44封装)作为基本控制平台，自身即是仿真器，相较其他IT单片机大大提高了调试开发效率，且无需外置仿真器，节约了成本。IAP15F2K61S2可采用内部振荡器作为系统工作时钟，可有效节约板上空间并且振荡频率可调使得开发更为灵活。
[0035]如图3、4所示，相较于传统的功率电阻分压取样电压、小阻值康铜或锰铜采样电阻取样电流，本系统采用2mA/2mA电压互感器、20A/20mA电流互感器进行用电器电流、电压取样。传统取样方式外界强电信号与内部弱电信号互联，系统对外界强电干扰无法实现有效隔离。而电压、电流互感器基于磁线圈的互感耦合原理，可以有效实现大信号向小信号的电气隔离转换。本系统选用精密仪用互感器，线性度较好，可有效减小信号变换过程中的误差，以实现更高的测量精度。
[0036]如图5所示，本系统功率计量选用ADI公司的高精度电能计量IC ADE7755做为功率计量核心。其Vinl与Vin2输入回路内置16bit sigma-delta ADC，以及900KHz的过采样率，保证测量的准确性。
[0037]如图6所示，通信部分采用HC-06蓝牙模块，与单片机串口相连，实现数据收发以及AT指令进行蓝牙通信配置功能。
[0038]如图7所示，数码管显示使用两片74HC595实现串并转换，动态显示。只需占用单片机三个1口，大大提高1使用效率，同时IAPl5F2K61S2的高速率保证数码管数据刷新足够流畅，极少出现代码阻塞现象。
[0039]如图8所示，本系统采用DS1302作为系统同步时钟，确保所测量功率信息以及用户操作最能盖上有效正确的时间戳，功能设定上依据实时时钟实现每天定点将当天统计信息写入非易失存储器。外置可更换3V锂离子纽扣电池实现实时时钟的主电源掉电保护。AT24C16为2048*8 EEPR0M，一天的信息存储量为3字节，则其可至少可存储多达两年的数据记录，并由外界指令导出到手机设备上。继电器驱动电路实现插座回路的通断，以打开或切断电路电源。
[0040]本系统的使用无需对主机作任何设置，插入市电插座即可开始使用，用户只需使用安卓手机进行蓝牙连接。在安卓终端点击相应按钮即可实现插座即时开断，定时打开关闭，时间同步查看及设置，当日功率查看及月记录导出，修改蓝牙参数，过功率阈值设置甚至闹钟功能。整机用户只需远距离手机操作，方便快捷，蓝牙数据传输均采用校验和算法处理，误码误操作严格控制，可靠性高。使用熔断器配合自动过功率检测断电功能，安全性高。
[0041]本系统弥补了智能终端低端低成本领域的空白，真正实现无论何地均能可靠使用的优点。成熟的蓝牙技术大大降低通信成本。功能实用，方便快捷，安全可靠，是本系统的最大特色;本系统PCB布局可进一步做紧凑处理，将体积进一步减小。
[0042]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于蓝牙的智能插座，包括IAP处理器、EEPROM存储器、电源模块、电流采样电路、电压采样电路、电能计量IC、HC-06蓝牙通信模块、继电器模块、蜂鸣器、数码管显示、实时时钟，其特征是，所述电源模块、EEPROM存储器、实时时钟、数码管显示部分、HC-06蓝牙通信模块、蜂鸣器与IAP处理器双向连接;所述电能计量IC数据端与IAP处理器和校准脉冲接口相连，模拟端口部分与电流采样电路和电压采样电路连接;所述继电器模块输入端与IAP处理器相连，输出端与继电器动作部分相连;所述HC-06蓝牙模块数据端口与IAP处理器相连;所述电流采样电路、电压采样电路、继电器模块外端与插座对应接线端子相连。2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的智能插座，其特征是，所述电流采样电路包括一只20A/2mA电流互感器，该互感器可测单相交流电，该互感器输出端并接22欧0.1%精度0805封装电阻，电阻两端分别串接IK欧姆0805封装电阻，并接入电能测量芯片ADE7755电压输入通道的正极和负极，通道输入端正负极各并入33纳法0805封装陶瓷电容到零线参考地平面。3.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的智能插座，其特征是，所述电压采样电路输入端子正极串接125k欧姆且功率为2瓦的绕线电阻，绕线电阻另一端连接到到电压互感器输入端阳极，电压互感器输入端阴极连接到电路端子的零线参考地平面，电压互感器输出端的阴极连接运算放大器反相输入端，电压互感器输出端的阳极连接运算放大器的同相输出端并连接模拟参考地，运算放大器的反相输入端分别串接0.47微法的电容，2.2k欧姆的电阻和200欧姆的电位器，22纳法的电容和250k欧姆的电位器到运算放大器的输出端并连接到ADE7755的V2P端，然后连一个0.47微法的电容接地;上述运算放大器反相端连接的2.2k欧姆的电阻和200欧姆的电位器串接，22纳法的电容和250k欧姆的电位器串接;然后0.47微法的电容与2.2 k欧姆的电阻和2 O O欧姆的电位器串接的电路并联，再与2 2纳法的电容和250k欧姆的电位器串联的电路并联，上述电压互感器采用2mA/2mA电压互感器。4.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的智能插座，其特征是，所述电源模块采用直接220V取电变换为5V后为整个系统供电，变换部分采用LS03-15B05SR2 SIP封装AC/DC变换模块。5.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的智能插座，其特征是，所述IAP处理器采用IAP15F2K61S2。6.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的智能插座，其特征是，所述EEPROM存储器采用AT24C16o7.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的智能插座，其特征是，所述电能计量IC采用ADE7755。8.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的智能插座，其特征是，所述数码管采用74HC595。9.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的智能插座，其特征是，所述实时时钟采用DS1302o10.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的智能插座，其特征是，所述该智能插座通过蓝牙与安卓客户端连接，并通过安卓手机对插座进行控制操作。
【文档编号】H01R13/70GK205543539SQ201620354980
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】周晓彦, 严越, 黄杰, 张宏群, 朱节中
【申请人】南京信息工程大学