要求保護(hù)的發(fā)明涉及一種用于導(dǎo)電的連接裝置，特別涉及一種多功能墻壁插座，其支持包括dc(直流)電輸出的多個電力輸出和/或輸出的無線可控開關(guān)切換。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的插座，如圖1a中所示，通常包括插座蓋1。插座蓋1具有常規(guī)的電源連接器21'、22'。常規(guī)的電源連接器21'、22'用于連接到ac(交流)線路電源，其中常規(guī)的電源連接器22'包括兩個帶電孔。與常規(guī)的電源連接器22'相比，常規(guī)的電源連接器21'還包括接地孔。插座可以安裝在墻上。如圖1b中所示，常規(guī)的電源連接器21'也包括在現(xiàn)有技術(shù)中。該常規(guī)的電源連接器21'與如圖1a中所示的常規(guī)的電源連接器21'的不同之處僅在于連接器形狀的一定差異，但原理是相同的。

大多數(shù)現(xiàn)有的插座僅用于提供ac線路電源連接器，功能相對有限。需要一種具有更多功能的改進(jìn)的插座。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

所要求保護(hù)的發(fā)明的第一方面是提供一種多功能墻壁插座，以彌補(bǔ)功能相對有限的現(xiàn)有插座技術(shù)中的缺點，因為大多數(shù)現(xiàn)有插座僅用于提供ac線路電源連接器。

由所要求保護(hù)的發(fā)明實現(xiàn)的多功能墻壁插座包括插座蓋，插座蓋包括常規(guī)的電源連接器，常規(guī)的電源連接器用于連接到ac線路電源，其中：在所述插座蓋中還布置有dc輸出端口，在所述插座蓋中布置有ac-dc(交流-直流)轉(zhuǎn)換模塊，所述ac-dc轉(zhuǎn)換模塊連接到ac線路電源連接器，輸出端子輸出dc并連接到dc輸出端口。

所述ac-dc轉(zhuǎn)換模塊可以包括整流器濾波器模塊、調(diào)制降壓模塊、電流采樣和保護(hù)模塊、參考電壓模塊和反饋控制模塊，整流器濾波器模塊和調(diào)制降壓模塊彼此連接，電流采樣和保護(hù)模塊與參考電壓模塊連接到反饋控制模塊，反饋控制模塊的輸出端連接到調(diào)制降壓模塊，其中：

·所述整流器濾波器模塊對ac輸入進(jìn)行整流和濾波處理，產(chǎn)生粗調(diào)dc以輸出到調(diào)制降壓模塊；

·所述調(diào)制降壓模塊通過變壓器和開關(guān)芯片產(chǎn)生調(diào)制信號，在整流和濾波后向電流采樣和保護(hù)模塊以及參考電壓模塊輸出次級dc電壓；

·所述電流采樣和保護(hù)模塊獲取反饋電流，并將過電流信號發(fā)送到反饋控制模塊，以控制反饋電流參數(shù)；

·所述參考電壓模塊向反饋控制模塊發(fā)送電壓信號，通過參考電壓模塊和反饋控制模塊在dc輸出端口輸出預(yù)定dc電壓；和

·所述反饋控制模塊將電流控制信號和電壓控制信號反饋到調(diào)制降壓模塊。

優(yōu)選地，dc端口是usb端口，以使得預(yù)定dc電壓與標(biāo)準(zhǔn)usb/特定端口的電參數(shù)一致。

在所述插座蓋上可能還布置有指示燈，所述指示燈顯示所述ac-dc轉(zhuǎn)換模塊的工作狀態(tài)。

安全遮板可能布置在所述插座板中的常規(guī)電源連接器的位置處。

所述安全遮板可能包括對應(yīng)于接地孔的滑動件，和偏壓在所述滑動件上的線性彈簧，其中：

·在所述滑動件的中間設(shè)有開口，所述開口對應(yīng)于常規(guī)的電源連接器的接地孔；

·所述滑動件可能覆蓋常規(guī)的電源連接器的帶電孔；和

·在外部插頭插入接地孔和開口中之后，所述滑動件從帶電孔的位置向旁邊移開。

滑動件可能包括主體，其中：

·在所述主體的中間設(shè)有傾斜的開口；

·所述主體的一端附連有突出的桿，并且線性彈簧可以裝配到突出的桿上；

·翼狀件附連在主體另一端的兩側(cè)上，所述兩個翼狀件位于常規(guī)的電源連接器的兩個帶電孔處。

本發(fā)明的有益效果在于：在要求保護(hù)的發(fā)明中，在插座蓋中還布置有usb端口，ac-dc轉(zhuǎn)換模塊布置在所述插座蓋中，ac-dc轉(zhuǎn)換模塊的輸入端子連接到ac線路電源，其輸出端子輸出dc電并與usb端口連接，以使得插座蓋上的usb端口可以用作(帶usb插頭的)電器的充電端口，增加了插座的功能。

在所要求保護(hù)的發(fā)明中，還提供了一種用于控制電力的輸送的無線通信模塊。有利地和優(yōu)選地，該電力輸送控制模塊可并入到多功能墻壁插座中，用于控制是否在常規(guī)的電源連接器處輸送ac電和/或是否在dc輸出端口處輸送dc電。

電力輸送控制模塊包括一個或多個開/關(guān)式開關(guān)，每個開/關(guān)式開關(guān)都包括第一端子和第二端子。第一端子可連接到電源用于從其接收電力。單獨的開關(guān)可通過控制信號來控制，以產(chǎn)生或斷開第一端子和第二端子之間的電路徑，以使得單獨的開關(guān)可重新配置以將或不將電力提供給第二端子。該模塊還包括無線收發(fā)器，其被配置為與外部路由器無線通信并且從其接收控制電力輸送的指令。無線收發(fā)器可以支持下列與路由器無線通信的通信技術(shù)中的一種或多種：wi-fi；藍(lán)牙；以及包括2.4g，3g和4g等在內(nèi)的任何公共移動通信標(biāo)準(zhǔn)。此外，在該模塊中包括計算處理器。計算處理器配置為在從路由器接收到指令時，確定在單獨的開關(guān)中實現(xiàn)的電路徑的產(chǎn)生或斷開以響應(yīng)該指令，并且為每個開關(guān)產(chǎn)生控制信號。

可選地，該模塊還包括可連接到ac線路電源的電力調(diào)節(jié)器。電力調(diào)節(jié)器將ac線路電源轉(zhuǎn)換為dc穩(wěn)壓電源，以給無線收發(fā)器和計算處理器供電。

如下文中的實施方案所示，披露了本發(fā)明的其它方面。

附圖說明

圖1a是現(xiàn)有技術(shù)中的插座設(shè)計的示意圖。

圖1b是現(xiàn)有技術(shù)中的另一種插座設(shè)計的示意圖。

圖2是所要求保護(hù)的發(fā)明的示意圖。

圖3是所要求保護(hù)的發(fā)明的電路連接原理圖。

圖4是所要求保護(hù)的發(fā)明的ac-dc轉(zhuǎn)換模塊的示意圖。

圖5是指示燈的電路連接的示意圖。

圖6是所要求保護(hù)的發(fā)明的另一種連接器應(yīng)用的設(shè)計的示意圖。

圖7是用于控制電力輸送的無線通信模塊的示意圖。

圖8描繪了一個實例，其示出了通過智能電話在家中控制器具的方便性，其中使用了多功能墻壁插座，每個多功能墻壁插座都具有內(nèi)置的電力輸送控制模塊。

具體實施方式

以下根據(jù)附圖和實施方案進(jìn)一步詳細(xì)描述所要求保護(hù)的發(fā)明。

本發(fā)明的第一方面是提供一種用于安裝在墻壁中或標(biāo)準(zhǔn)安裝盒中并且配置為用電線連接到常規(guī)的ac線路電源的多功能墻壁插座，該墻壁插座具有插座蓋，插座蓋具有常規(guī)的電源連接器，所述常規(guī)的電源連接器可連接到ac線路電源。特別地，所述插座蓋還布置有dc輸出端口和ac-dc轉(zhuǎn)換模塊，其中ac-dc轉(zhuǎn)換模塊的輸入端子可連接到ac線路電源，并且其輸出端子可連接到dc輸出端口以向其輸出預(yù)定dc電壓。

優(yōu)選地，dc輸出端口是usb端口，并且預(yù)定dc電壓是與標(biāo)準(zhǔn)usb端口的電參數(shù)一致的電壓。在下文中的描述中，usb端口用作dc輸出端口的實例以便描述本發(fā)明。

根據(jù)圖2、圖3和圖4，要求保護(hù)的發(fā)明包括插座蓋1。如圖2中所示，常規(guī)的電源連接器2和usb端口3布置在插座蓋1上。常規(guī)的電源連接器2用于連接到ac線路電源。ac-dc轉(zhuǎn)換模塊布置在插座蓋1中。ac-dc轉(zhuǎn)換模塊的輸入端子連接到ac線路電源。ac-dc轉(zhuǎn)換模塊的輸出端子與usb端口3相連?？蛇x地，ac-dc轉(zhuǎn)換模塊的輸出端子也可以與其間的連接指示燈5相連。如圖3中所示，常規(guī)的電源連接器2直接連接到ac線路電源，ac-dc轉(zhuǎn)換模塊4包括安全模塊rf1(未示出)、整流器濾波器模塊41、調(diào)制降壓模塊42、電流采樣和保護(hù)模塊43、參考電壓模塊44和反饋控制模塊45。安全模塊rf1、參考電壓模塊44和反饋控制模塊45連接在一起。電流采樣和保護(hù)模塊43和參考電壓模塊44和反饋控制模塊45相連。反饋控制模塊45的輸出端連接到調(diào)制降壓模塊42。

如圖3和圖4中所示，整流器濾波器模塊41對ac輸入進(jìn)行整流和濾波處理，產(chǎn)生輸出到調(diào)制降壓模塊42的粗調(diào)dc。如圖4中所示，ac線路電源被輸入到整流器濾波器模塊41，整流器濾波器模塊41通過二極管橋式整流器，然后通過lc濾波器，將終端節(jié)點e、f處的粗調(diào)dc輸出到調(diào)制降壓模塊42。

如圖3和圖4中所示，調(diào)制降壓模塊42通過變壓器t2和脈沖寬度調(diào)制芯片u1產(chǎn)生調(diào)制信號，在整流和濾波之后將次級dc電壓輸出到電流采樣和保護(hù)模塊43以及參考電壓模塊44。

如圖4中所示，調(diào)制降壓模塊42包括轉(zhuǎn)換器電路、續(xù)流子模塊、控制子模塊和次級整流濾波器子模塊。

如圖4中所示，轉(zhuǎn)換器電路包括高頻變壓器t2及其初級線圈2-3，和開關(guān)芯片u1。轉(zhuǎn)換器電路將dc轉(zhuǎn)換為調(diào)制ac，即：通過高頻變壓器t2的初級線圈2-3，將dc電流從正極端子施加到開關(guān)芯片u1(使用tny274p)的漏極端子d。dc電流流過u1中的開關(guān)晶體管，從開關(guān)芯片u1的源極端子s流出到電源的負(fù)極。開關(guān)芯片u1中的開關(guān)晶體管以一定頻率執(zhí)行開/關(guān)操作。結(jié)果，變壓器t2的初級線圈2-3產(chǎn)生接通和斷開的脈沖電流，通過變壓器t2的電磁感應(yīng)在變壓器t2的其它線圈中產(chǎn)生一定幅度的交流電壓。

如圖4中所示，續(xù)流子模塊包括續(xù)流二極管d5、限流電阻器r2、和與電容器c4并聯(lián)連接的電阻器r1。當(dāng)開關(guān)芯片u1中的開關(guān)晶體管為“關(guān)(off)”時，在變壓器t2的初級線圈中產(chǎn)生反電動勢(backemf)。通過續(xù)流二極管d5和限流電阻器r2的反電動勢與由電阻器r1和電容器c4形成的波形調(diào)節(jié)電路一起形成電流回路，提供用于釋放初級線圈中的反電動勢的電能的通道并為次級線圈的負(fù)半周期提供電能。

如圖4中所示，控制子模塊包括二極管d6、電容器c5和電阻器r3。二極管d6和電阻器r3與變壓器t2的次級線圈4、5的兩個端子相連，電容器c5連接在次級線圈4、5的輸出端子之間，電阻器r3與開關(guān)芯片u1(tny274p)的bp/m端子相連。

二極管d6、電容器c5和電阻器r3向開關(guān)芯片u1提供dc操作電源。輸出電壓的大小由耦合自光耦合器u2a、u2b(使用pc817a)的調(diào)節(jié)/差分信號控制。開關(guān)芯片u1中的開關(guān)晶體管的開/關(guān)占空比實現(xiàn)在脈沖寬度調(diào)制模式(具有恒定的開關(guān)頻率)下調(diào)節(jié)電壓大小和穩(wěn)定電壓的功能。

如圖4中所示，第二整流濾波器子模塊包括由二極管d7和電容器c6形成的半波整流電路和濾波電容器c7，半波整流電路在變壓器t2的線圈8、10的環(huán)路處連接，濾波電容器c7與次級線圈8、10的兩個端子并聯(lián)連接，在終端節(jié)點m、n處輸出次級dc電壓。

如圖3中所示，電流采樣和保護(hù)模塊43獲得回路電流，并將過電流信號發(fā)送到反饋控制模塊45以控制回路電流參數(shù)。參考電壓模塊44將電壓信號發(fā)送到反饋控制模塊45，通過參考電壓模塊44和反饋控制模塊45輸出與標(biāo)準(zhǔn)usb端口3的電參數(shù)一致的dc電壓，反饋控制模塊45將電流控制信號和電壓控制信號反饋到調(diào)制降壓模塊42。

如圖4中所示，電流采樣和保護(hù)模塊43包括采樣子模塊和信號放大器子模塊。采樣子模塊包括電阻器r7和電阻器r8，信號放大器子模塊通過將三個晶體管q1、q2、q3連接在一起而形成。當(dāng)有過電流時，電阻器r7、r8上的電壓降會增大，q2截止，q1和q3導(dǎo)通。過剩電流被發(fā)送到反饋控制模塊45。電流控制信號通過反饋控制模塊45反饋到調(diào)制降壓模塊42，降低電源電壓以便獲得保護(hù)。

如圖4中所示，當(dāng)電路中的電壓增加時，參考電壓模塊44的電壓保持不變，并且通過光耦合器u2a的電流增加。類似地，當(dāng)存在過電流時，光耦合器u2a的電流增大。通過光耦合器u2a的耦合信號被發(fā)送到開關(guān)芯片u1的en/uv端子以控制脈沖寬度調(diào)制的占空比，從而使電路中的電壓降低以實現(xiàn)用于穩(wěn)定電流、穩(wěn)定電壓的反饋控制。

如圖2和圖3中所示，指示燈5可以布置在插座蓋1上。指示燈5顯示ac-dc轉(zhuǎn)換模塊4的工作狀態(tài)。

如圖5中所示，指示燈5包括發(fā)光二極管d9、d10。發(fā)光二極管d9可以發(fā)出紅光，并并聯(lián)連接在ac-dc轉(zhuǎn)換模塊4的輸出端子p、q之間。發(fā)光二極管d10可以發(fā)出綠光，并串聯(lián)連接到ac-dc轉(zhuǎn)換模塊4和標(biāo)準(zhǔn)usb端口3的輸出回路。這樣，輸出端子out1、out2和標(biāo)準(zhǔn)usb端口3的電源連接端子直接連接。

當(dāng)ac-dc轉(zhuǎn)換模塊與ac線路電源導(dǎo)通時，發(fā)光二極管d9保持接通，表示電力輸出正常。

當(dāng)電器被插入usb端口3中以開始充電時，發(fā)光二極管d10接通。隨著充電電流逐漸變小，發(fā)光二極管d10逐漸變暗，當(dāng)電器充滿電時，發(fā)光二極管d10熄滅。

當(dāng)與圖2相比時，如圖6中所示的另一種類型連接器的設(shè)計在圖中的差異只是連接器形狀的一些差異。其在基本結(jié)構(gòu)、原理、方法方面與上述實施方案相似，在這里不再多余地重復(fù)。

本發(fā)明的第二方面是一種用于控制電力的輸送的無線通信模塊。特別地，模塊可由外部計算設(shè)備通過經(jīng)由該外部設(shè)備和模塊之間的無線通信信道發(fā)送給模塊的指令而進(jìn)行控制。優(yōu)選地，該電力輸送控制模塊被并入到上面披露的多功能墻壁插座中，用于控制是否在常規(guī)的電源連接器2處輸送ac電力和/或是否在dc輸出端口(例如，usb端口3)處輸送dc電力。因此，提供了用于插座的一個或多個電力輸出的開-關(guān)切換。當(dāng)多功能墻壁插座包括這樣的模塊時，一個實際的優(yōu)點是墻壁插座的最終用戶能夠使用諸如智能電話的移動計算設(shè)備來指示墻壁插座將ac或dc電力提供或停止提供給連接到墻壁插座的電器。

示例性地，借助于圖7說明模塊如下，圖7表示模塊的示意圖?？蔁o線通信的電力輸送控制模塊900包括一個或多個開/關(guān)式開關(guān)(如被表示為一個開關(guān)910和一可選的開關(guān)915)。以開關(guān)910作為參考以便說明。開關(guān)910包括第一端子922和第二端子923，第一端子922可連接到電源以從其接收電力。開關(guān)910可由控制信號925控制，以在第一端子922和第二端子923之間產(chǎn)生或斷開電路徑924。因此，開關(guān)910可重新配置以將電力提供或不提供給第二端子923。模塊900還包括無線收發(fā)器940，其配置為通過無線通信信道971與外部路由器970進(jìn)行無線通信，并且從路由器970接收控制電力輸送的指令。注意，外部路由器970不是模塊900的一部分。路由器970是被配置為與無線收發(fā)器940無線通信的任何電子計算設(shè)備。此外，模塊900另外包括計算處理器950，其配置為當(dāng)接收到來自路由器970的指令時，確定在開關(guān)910中實現(xiàn)的電路徑924的產(chǎn)生或斷開以響應(yīng)該指令，并產(chǎn)生控制信號925?？刂菩盘?25由開關(guān)910接收，從而執(zhí)行接收到的指令。

在模塊900的一些實現(xiàn)方式中，開關(guān)910可實現(xiàn)為機(jī)械繼電器或固態(tài)開關(guān)。

取決于模塊900的實際實現(xiàn)方式，第一端子922和第二端子923可以形成為在物理形式上基本相似，以使得兩個端子922、923是可互換的。如果例如開關(guān)910是具有一對對稱端子的機(jī)械繼電器，則該交換是可能的。替代地，在諸如某些類型的單向固態(tài)開關(guān)的一些實現(xiàn)方式中，第一端子922配置為僅用于接收電力，而第二端子923被嚴(yán)格地配置為用于提供電力。

無線收發(fā)器940用于與路由器970通信。無線收發(fā)器940可以支持與路由器970進(jìn)行通信的通信技術(shù)的實例包括wi-fi，藍(lán)牙和任何公共移動通信標(biāo)準(zhǔn)，例如2.4g、3g和4g。在大多數(shù)應(yīng)用場景中，路由器970連接到互聯(lián)網(wǎng)975，以使得路由器是啟用互聯(lián)網(wǎng)的。相應(yīng)地，無線收發(fā)器940被進(jìn)一步配置為用于與啟用互聯(lián)網(wǎng)的路由器970進(jìn)行通信。

可選地，在模塊900中包括可連接到ac線路電源的電力調(diào)節(jié)器955，以將ac線路電源轉(zhuǎn)換成dc穩(wěn)壓電源，用于為無線收發(fā)器940和計算處理器950供電。電力調(diào)節(jié)器955是可選的特征，因為當(dāng)如上所述在多功能墻壁插座中使用模塊900時，插座提供dc電力(參見圖4和上面的相應(yīng)描述)。

電力輸送控制模塊900可并入到上面披露的多功能墻壁插座的任何實施方案中。在第一配置中，開關(guān)910具有連接到ac線路電源的第一端子922和連接到插座的常規(guī)的電源連接器的第二端子923。在第二配置中，開關(guān)910具有連接到ac-dc轉(zhuǎn)換模塊的輸出端子的第一端子922和連接到dc輸出端口的第二端子。在基本上是第一和第二配置的組合的第三配置中，開關(guān)910和另一個開關(guān)915分別用于控制ac電力輸出和dc電力輸出。

作為闡明使用所披露的模塊900的實際優(yōu)點的實例，具有內(nèi)置的電力輸送控制模塊900的多功能墻壁插座的終端用戶可以通過簡單地通過終端用戶的啟用互聯(lián)網(wǎng)的智能電話、或通過個人計算機(jī)、或甚至通過公共計算機(jī)發(fā)出指令，來方便地控制ac或dc電力輸送到與插座相連的電器。

圖8表示一個實例，其示出了通過智能電話/便攜式設(shè)備/計算機(jī)在家中控制器具的方便性，其中使用了所披露的具有內(nèi)置的電力輸送控制模塊的多功能墻壁插座。家1005具有安裝的多功能墻壁插座1010、1020，每個多功能墻壁插座都可與wifi路由器1030無線通信，wifi路由器1030又連接到基于家庭的調(diào)制解調(diào)器1040。調(diào)制解調(diào)器1040經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)1042連接到服務(wù)于該調(diào)制解調(diào)器1040的服務(wù)器1045。當(dāng)家庭用戶在家1005附近時，可以使用啟用wifi的智能電話1070將指令直接發(fā)送到路由器1030，以打開或關(guān)閉插座之一的ac輸出，比方說插座1010。在從智能電話/便攜式設(shè)備/計算機(jī)1070接收到指令時，路由器1030將該指令轉(zhuǎn)送到插座1010進(jìn)行執(zhí)行。當(dāng)家庭用戶遠(yuǎn)離家1005時，智能電話/便攜式設(shè)備/計算機(jī)1070不再能夠直接與路由器1030通信。而是，該指令可以從智能電話/便攜式設(shè)備/計算機(jī)1070發(fā)送到移動通信系統(tǒng)1047，其可以是gsm、3g或4g系統(tǒng)。然后，移動通信系統(tǒng)1047通過服務(wù)器1045將指令轉(zhuǎn)送到調(diào)制解調(diào)器1040，路由器1030可從調(diào)制解調(diào)器1040獲取指令。然后，指令從路由器1030轉(zhuǎn)發(fā)到插座1010進(jìn)行執(zhí)行，以便相應(yīng)地打開或關(guān)閉其ac輸出。

本文所述的計算處理器可以被實現(xiàn)為一個或多個通用處理器或一個或多個專用計算設(shè)備、計算機(jī)處理器、微控制器或電子電路，包括但不限于數(shù)字信號處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)，以及根據(jù)本公開的教導(dǎo)配置或編程的任何其它可編程邏輯器件。在通用或?qū)Ｓ糜嬎阍O(shè)備、計算機(jī)處理器、微控制器或可編程邏輯器件中運行的計算機(jī)指令或軟件代碼可以由軟件或電子技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員基于本公開的教導(dǎo)容易地準(zhǔn)備。

總而言之，通過上述實施方案具體描述了本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)、原理和控制方法。在不偏離所要求保護(hù)的發(fā)明的主要思想的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不進(jìn)行任何創(chuàng)造性工作的情況下實現(xiàn)各種變型/替代形式或組合。