一種智能電源插座的製作方法

2023-10-11 11:54:59

本實用新型涉及一種電源插座，特別是一種智能電源插座。

背景技術：

中國專利公開了一種安全電源插座，它通過在電源插頭對應的下面設計一個光敏電阻和發光管，當電源插頭插入插座對應孔時，光敏電阻阻值加大，外接電源（如交流220V或交流110V）與插頭電連接，使設備供電。而當人手直接觸模電源插座內的電極或通過金屬觸模電源插座內的電極時，無法完全遮擋光敏電阻的開孔，光敏電阻值較低，外接電源（如交流220V或交流110V）與插頭電斷開，達到安全使用的目的。

當在光線較暗的情況下，為了達到安全的目的，在光敏電阻一側裝有發光器件，非插頭插入情況下，人手靠近插座，發光器件的散射光會作用於光敏電阻，使光敏電阻阻值較低，外接電源與插頭電斷開，以保護人體安全。

雖然這種方案能實現一定條件下安全使用的目的，但在要求環境較高的使用領域還是有安全隱患。如在戶外應用領域則經常出現漏電，電路短路的問題。

此外，現有的安全電源插座只考慮人體接觸插座插孔導致的安全隱患，並沒有考慮用電電器出現問題而產生的安全問題。目前對這一問題處理的辦法是通過插座內的保險管進行保護，保險管的過載電流要遠遠大於負載本身，當負載設備出現大的電流過擊時，保險才起作用，這時設備已發生損壞。

隨著智能電器的日益發展，電源插座作為智能電器的一個入口端，其重要性越來越顯的重要。

技術實現要素：

本實用新型的一個目的是提供一種智能電源插座，以便防止人體不小心操作時，發生觸電引發安全事故。

本實用新型的另一個目的是提供一種智能電源插座，以便用電設備發生過載時，能及時保護用電環境安全。

本實用新型的第三個目的是提供一種智能電源插座，以方便為智能電器提供接口。

為實現上述目的，本實用新型的目的是這樣實現的，一種智能電源插座，其特徵是：至少包括：微處理器、到位狀態檢測單元、控制開關；控制開關連接在交流輸入電壓與插座的插孔電極之間，微處理器的I/O接口與控制開關控制口電連接，到位狀態檢測單元與微處理器的A/D接口電連接。

所述的到位狀態檢測單元至少包括微距離探測單元，所述的微距離探測單元由第一路微距離探測電路和第二路微距離探測電路兩部分組成，微距離測量範圍是1-3mm；所述第一路微距離探測電路或/和第二路微距離探測電路是由紅外對管或雷射距離傳感器或三合一環境光探測器構成。

所述的到位狀態檢測單元或包括微距離探測單元和人體接近探測單元，人體接近探測單元採用紅外對管或採用光電式心率傳感器。

所述的到位狀態檢測單元或包括微距離探測單元、人體接近探測單元和遮擋度探測單元，遮擋度探測單元為光敏接收器件。

所述的微處理器分別通過接口電連接用電電器待機檢測單元、過載檢測單元、漏電檢測單元、狀態指示單元、無線網絡單元。

所述的過載檢測單元採用電流電壓計量晶片及其外圍電路。

所述的用電電器待機檢測單元採用電流電壓計量晶片及其外圍電路。

所述的無線網絡單元通過無線網絡與用戶的APP聯接。

本實用新型將控制開關連接在交流輸入電壓與插座的插孔電極之間，控制開關用於控制交流輸入電壓輸出到插座的插孔電極電壓接通；微處理器的I/O接口與控制開關控制口電連接，微處理器通過接口控制控制開關，微處理器通過輸入口檢測到位狀態檢測單元的輸出信號，到位狀態檢測單元包括微距離探測單元、人體接近探測單元、遮擋度探測單元；到位狀態檢測單元不僅增加了安全檢測環節，同時增加了過載檢測單元、漏電檢測單元、無線網絡單元，充分保證了人觸擊電極的安全性，也使用電電器產生意外時能得到保護。此外，在智能電源插座內加入無線網絡單元，使電器工作智能化。

附圖說明

下面結合實施例附圖對本實用新型作進一步說明：

圖1是電源插座外部結構圖；

圖2是電源插座控制電路原理圖；

圖3是距離探測示意圖；

圖4是實施例1電路原理圖；

圖5是實施例2電路原理圖；

圖6是實施例3電路原理圖；

圖7是實施例4電路原理圖。

圖中，1、微處理器；2、微距離探測單元；3、人體接近探測單元；4、遮擋度探測單元；5、AC/DC電源單元；6、電器待機檢測單元；7、過載檢測單元；8、漏電檢測單元；9、狀態指示單元；10、無線網絡單元；11、第一路微距離探測電路；12、第二路微距離探測電路；13、插座；14、插孔；15、控制開關；16、用電電器插頭。

具體實施方式

實施例1

參見圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種智能電源插座：至少包括：微處理器 1、到位狀態檢測單元、控制開關；到位狀態檢測單元用於檢測用電電器插頭與插座插孔之間連接到位狀態，控制開關連接在交流輸入電壓與插座13的插孔電極之間，控制開關15用於控制交流輸入電壓輸出到插座13的插孔電極電壓接通；微處理器 1的I/O接口與控制開關控制口電連接，微處理器 1通過接口控制控制開關15，微處理器 1通過輸入口檢測到位狀態檢測單元的輸出信號，確定控制開關15導通狀態；當用電電器插頭16與插座13的插孔14之間連接到位狀態檢到位時，微處理器 1通過接口控制控制開關15的導通；當用電電器插頭16與插座13的插孔14之間連接到位狀態檢不到位時，微處理器 1通過接口控制控制開關15一直斷開。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，用電電器插頭16與插座13的插孔14之間連接到位狀態檢測單元至少包括微距離探測單元2，所述的微距離探測單元2由第一路微距離探測電路11和第二路微距離探測電路12兩部分組成，微距離測量範圍是1-3mm，第一路微距離探測電路11和第二路微距離探測電路12用於評判用電電器插頭16與插座13的插孔14之間連接到位的狀態，當第一路微距離探測電路11和第二路微距離探測電路12同時給出電器插頭16到插座13的插孔14之間的距離小於1-3mm時，說明這時的插孔14不會有人體觸及，滿足了交流輸入電壓輸出到插座插孔電極的條件，微處理器 1控制控制開關15導通，交流輸入電壓與插座插孔電極通過控制開關15導通。

所述第一路微距離探測電路11和第二路微距離探測電路12是由紅外對管或雷射距離傳感器或三合一環境光探測器（如CNY70，AP3216等）構成的微距離探測電路。

為了進一步的提高該條件的可靠性，所述第一路微距離探測電路11和第二路微距離探測電路12在插座13的插孔14中間兩個錯開的位置，以避免在實際使用中由於用電電器插頭插入插座插孔的位置偏差而造成的影響。

實施例2

如圖1、圖2、圖3、圖5所示，用電電器插頭16與插座13的插孔14之間連接到位狀態檢測單元至少包括微距離探測單元2和人體接近探測單元3，所述的微距離探測單元2由第一路微距離探測電路11和第二路微距離探測電路12兩部分組成，微距離測量範圍是1-3mm，第一路微距離探測電路11和第二路微距離探測電路12用於評判用電電器插頭16與插座13的插孔14之間連接到位的狀態，當第一路微距離探測電路11和第二路微距離探測電路12同時給出電器插頭16到插座13的插孔14之間的距離小於1-3mm時，說明這時的插孔14不會有人體觸及，滿足了交流輸入電壓輸出到插座插孔電極的條件，微處理器 1控制控制開關15導通，交流輸入電壓與插座插孔電極通過控制開關15導通。

所述第一路微距離探測電路11和第二路微距離探測電路12是由紅外對管或雷射距離傳感器或三合一環境光探測器（如CNY70，AP3216等）構成的微距離探測電路。

與微距離探測單元2不同，所述的人體接近探測單元3用於探測插座插孔在未插入用電電器插頭時，離插座插孔一定範圍內是否有人體接觸，當人體接近探測單元3檢測的信號小於閥值時，控制電路滿足交流輸入電壓輸出到插座插孔電極的第二個條件。而人手接近插孔時，微處理器切斷插孔的電源，以絕對保證人員安全。

所述的人體接近探測單元3有紅外對管或光電心率傳感器，安裝在插座圖1所示的位置。

人體接近探測單元3採用紅外對管，當人體組織(比如人手)接近紅外對管時，人體血液隨脈搏的泵動會吸收一部分紅外對管發出的光線，從而導致紅外對管的輸出信號帶有與人體脈搏頻率相一致的交流分量，微處理器通過提取並分析該信號的交流分量便可得知是否有人體接近。

人體接近探測單元3採用光電式心率傳感器，當人體組織比如人手接近該探測器附近時，其會輸出人體的脈搏信號，微處理器收到該信號時便可得知有人體過於接近。並以此作為本插座插孔是否送電的另一條件。

當微距離探測單元2和人體接近探測單元3同時滿足用電電器插頭與插座的插孔之間連接到位狀態條件時，微處理器 1通過接口控制控制開關15導通。

實施例3

如圖1、圖2、圖3、圖6所示，用電電器插頭16與插座13的插孔14之間連接到位狀態檢測單元至少包括微距離探測單元2、人體接近探測單元3和遮擋度探測單元4，微距離探測單元2和人體接近探測單元3的位置及作用在實施例1和2中作了說明，下面只對遮擋度探測單元4進行說明。

所述的遮擋度探測單元4用於輔助檢測評判用電電器插頭與本插座插孔之間的連接到位的狀態，遮擋度探測單元4為光敏接收器件，光敏接收器件安裝在插座所示的位置。見圖1所示。若用電電器插頭已緊密插入本插座的插孔，光敏器件接收到的外界光線很小，光敏器件從而產生一個能對應反映該影響的信號輸出，這一輸出信號作為微處理器評判滿足用電電器插頭與插座插孔之間連接到位狀態時另一個條件，當微距離探測單元2、人體接近探測單元3和遮擋度探測單元4同時滿足用電電器插頭與插座插孔之間連接到位狀態條件時，微處理器 1通過接口控制控制開關15的導通。

實施例4

如圖7所示，在實施例3的基礎上，微處理器 1分別通過接口電連接有用電電器待機檢測單元6、過載檢測單元7、漏電檢測單元8、狀態指示單元9、無線網絡單元10。

所述的漏電檢測單元8用於檢測用電電器是否有漏電，當檢測到某一插孔的用電電器有漏電時，微處理器 1通過接口控制控制開關15的斷開。

為了實現這一目的，在電電器插頭與插座插孔之間連接線上有電電流互感器，電流互感器的輸出信號經處理電路處理輸入到微處理器 1，微處理器 1判定確實漏電時，切斷該插孔的供電，通過微處理器 1控制的狀態指示單元9切換為漏電狀態。進一步的，若漏電故障消除後，則插座會重新判定各條件狀態以決定是否重新上電。

所述的狀態指示單元9用於指示插座各插孔的實時狀態，其狀態包括供電狀態，斷電狀態，待機狀態，過載狀態和漏電狀態。狀態指示單元9設置在插座各插孔側面，其閃爍頻率代表了各插孔的實時狀態，比如常亮代表供電狀態，常滅代表斷電狀態，每秒閃爍1次代表待機狀態，每秒閃爍4次代表過載狀態，每秒閃爍8次代表漏電狀態，該閃爍頻率並不局限於以上所述，可靈活調整。

所述的過載檢測單元7用於檢測電源插座插孔所電連接的電器設備負載是否過載，當所連接的電器設備負載過載，微處理器 1隨即切斷該插孔的供電控制開關15，而不影響其它插孔的使用。

為了實現這一目的，過載檢測單元7採用電流電壓計量晶片及其外圍電路，通過電流電壓計量晶片及其外圍電路依據負載的電壓和電流值計算出用電電器的實時功率，若一段時間內檢測到的實時功率都高於過載功率閾值，則微處理器1視為該插孔處於過載狀態，隨即切斷該插孔的供電。進一步的，若過載故障消除後，則本插座會重新判定各條件狀態以決定是否重新上電。

為了實現當檢測到插入本插座某一插孔的用電電器是否處於待機狀態，本實用新型包括一用電電器待機檢測單元6，電器待機檢測單元6其原理與過載檢測單元7的原理相同，且為同一內部電路，不同之處僅在於此處的閾值為待機功率閾值，若一段時間內檢測到的實時功率都小於待機功率閾值，則微處理器視為該用電電器處於待機狀態，隨即切斷該插孔的供電。進一步的，若用戶需要恢復該斷電插孔的供電，只需將用電電器插頭重新插入該斷電插孔即可。

所述的無線網絡單元10用於通過無線網絡與用戶的APP互聯，從而使得用戶可實時掌握本插座的用電狀態，控制本插座各插孔送電的開關狀態，在本插座的許可範圍內自行設置過載功率的閾值，待機功率的閾值和漏電流的閾值，大大提高了本插座在實際使用時的靈活性和多變性。

為了給本系統中的各個單元供電，本實用新型通過AC/DC電源單元5向各個單元供電提供所需的電壓。本實施例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業的公知部件和常用結構或常用手段，這裡不一一敘述。