本發(fā)明涉及一種插座，尤其是涉及一種智能移動(dòng)插座。

背景技術(shù)：

插座(又稱電源插座，開(kāi)關(guān)插座)是指有一個(gè)或一個(gè)以上電路接線可插入的座，通過(guò)它可插入各種接線，便于與其他電路接通。電源插座是用來(lái)接上用來(lái)將市電提供的交流電，使家用電器與可攜式小型設(shè)備通電可使用的裝置，有插槽或凹洞的母接頭，用來(lái)讓有棒狀或銅板狀突出的電源插頭插入，以將電力經(jīng)插頭傳導(dǎo)到電器。一般插座都設(shè)計(jì)成非同一規(guī)格的插頭就無(wú)法插入，部分插座上會(huì)有棒狀突出，搭配插頭上的凹洞。但是，傳統(tǒng)的插座常處于帶電狀態(tài)，插座插頭插拔過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電弧，可能會(huì)導(dǎo)致短路、觸電、火災(zāi)等危險(xiǎn)現(xiàn)象，大大的增加了插座的不安全因素；另一方面，對(duì)于電腦、電視機(jī)、電熱水器等用電設(shè)備，由于人們的用電習(xí)慣往往在關(guān)閉用電設(shè)備后插座仍然插在插座上，而插座并未完全斷電，設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)消耗電能，為家庭和企業(yè)增加了開(kāi)支，同時(shí)也增加了碳的排放量，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保；最后，傳統(tǒng)的插座不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，使用時(shí)必須親自打開(kāi)和關(guān)斷，不能體現(xiàn)人性化和便捷性。傳統(tǒng)的插座經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，除了優(yōu)化插座內(nèi)部的空間結(jié)構(gòu)，縮小插座體積以符合人體工程學(xué)外形方面的改進(jìn)，技術(shù)上已沒(méi)有多大的突破。

專利cn205178182u公開(kāi)一種wifi智能移動(dòng)插座，通過(guò)在插座中設(shè)置wifi模塊實(shí)現(xiàn)控制端對(duì)插座的智能控制，但隨著人們需求的增加，該插座已不能滿足現(xiàn)在的需求。所以有必要對(duì)現(xiàn)有智能移動(dòng)插座進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種智能移動(dòng)插座。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種智能移動(dòng)插座，包括電源輸入端和用電輸出端，所述電源輸入端為插入電力軌道取電的插片，所述用電輸出端為與電器插頭相匹配的插孔，還包括嵌設(shè)于電源輸入端與用電輸出端間的智能控制裝置，所述智能控制裝置包括電源轉(zhuǎn)換模塊、wifi模塊、電能計(jì)量模塊和繼電器模塊，所述電源轉(zhuǎn)換模塊分別連接電源輸入端、wifi模塊和電能計(jì)量模塊，所述繼電器模塊分別連接wifi模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊和用電輸出端，所述電能計(jì)量模塊分別連接電源輸入端和wifi模塊，所述wifi模塊通過(guò)mqtt協(xié)議與外部控制端雙向通信連接。

所述電源轉(zhuǎn)換模塊包括依次連接的整流電路、開(kāi)關(guān)變換電路、第一穩(wěn)壓電路和第二穩(wěn)壓電路，所述第一穩(wěn)壓電路與繼電器模塊連接，所述第二穩(wěn)壓電路分別wifi模塊和電能計(jì)量模塊。

所述第一穩(wěn)壓電路包括三端穩(wěn)壓芯片tl431。

所述第二穩(wěn)壓電路包括lm1117-3.3轉(zhuǎn)換芯片。

所述wifi模塊包括tywe1s芯片。

所述電能計(jì)量模塊包括電流采樣電路、電壓采樣電路、計(jì)量芯片和mcu，所述計(jì)量芯片分別連接電流采樣電路、電壓采樣電路和mcu，所述電流采樣電路和電壓采樣電路均與電源輸入端連接，所述mcu與wifi模塊連接，mcu向wifi模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括單相有功能量、有功功率和電流電壓有效值。

還包括與wifi模塊連接的wifi天線。

還包括插座殼體，所述插座殼體上設(shè)有與所述mcu連接的顯示屏。

所述插座殼體上還設(shè)有與繼電器模塊連接的狀態(tài)指示燈。

所述計(jì)量芯片為bl0937芯片。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的插座中嵌入智能控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)用電器用電狀態(tài)的控制、電量統(tǒng)計(jì)以及節(jié)電的操作，功能多樣，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明wifi模塊通過(guò)mqtt協(xié)議與外部控制端雙向通信，支持所有平臺(tái)，幾乎可以把所有聯(lián)網(wǎng)物品和外部連接起來(lái)，實(shí)時(shí)性好，信息交互與命令下發(fā)及時(shí)，適用范圍廣；mqtt協(xié)議是為大量計(jì)算能力有限，且工作在低帶寬、不可靠的網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程傳感器和控制設(shè)備通訊而設(shè)計(jì)的協(xié)議，具有小型傳輸，開(kāi)銷很小，協(xié)議交換最小化，網(wǎng)絡(luò)流量占用少等優(yōu)點(diǎn)。

(2)本發(fā)明設(shè)置有電能計(jì)量模塊，對(duì)插座的用電量、電流、電壓可以進(jìn)行檢測(cè)，且檢測(cè)結(jié)果可通過(guò)wifi模塊傳輸至控制端，也可通過(guò)插座殼體上的顯示屏進(jìn)行顯示，提醒用戶要節(jié)能環(huán)保，通過(guò)檢測(cè)電壓參數(shù)，判斷用電器是否過(guò)壓，電路狀態(tài)是否穩(wěn)定，不穩(wěn)定怎么關(guān)閉插座；通過(guò)檢測(cè)電流參數(shù)，判斷用電器是否過(guò)流，短路，損壞。

(3)針對(duì)現(xiàn)有智能插座采用ac-dc電路，存在能耗大、可靠性低的問(wèn)題，本發(fā)明在開(kāi)關(guān)變換電路中采用thx208控制芯片，大大的降低了電路的能耗，提高了供電電路的可靠性，從而保證插座的安全性。

(4)本發(fā)明wifi模塊采用超低功耗的tywe1s芯片，其內(nèi)部集成有控制器，大大的降低了插座的體積，從芯片的選擇以及外圍電路的配置方面入手減少插座的功耗，以達(dá)到節(jié)能減排的目的，且不需要外置mcu以及相應(yīng)的配置電路從而降低了產(chǎn)品的價(jià)格，提高了可靠性。

(5)本發(fā)明可設(shè)置與wifi模塊連接的wifi天線，進(jìn)一步提高信號(hào)傳輸性能，增加了信號(hào)的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為整流電路示意圖；

圖3為開(kāi)關(guān)變換電路示意圖；

圖4為第一穩(wěn)壓電路示意圖；

圖5為wifi模塊電路示意圖；

圖6為第二穩(wěn)壓電路示意圖；

圖7為繼電器模塊電路示意圖；

圖8為bl0937芯片電路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種智能移動(dòng)插座，包括電源輸入端1和用電輸出端2，電源輸入端1為插入電力軌道取電的插片，用電輸出端2為與電器插頭相匹配的插孔，該插座還包括嵌設(shè)于電源輸入端1與用電輸出端2間的智能控制裝置3，智能控制裝置3包括電源轉(zhuǎn)換模塊31、wifi模塊32、電能計(jì)量模塊33和繼電器模塊34，電源轉(zhuǎn)換模塊31分別連接電源輸入端1、wifi模塊32和電能計(jì)量模塊33，繼電器模塊34分別連接wifi模塊32、電源轉(zhuǎn)換模塊31和用電輸出端2，電能計(jì)量模塊33分別連接電源輸入端1和wifi模塊32，wifi模塊32通過(guò)mqtt協(xié)議與外部控制端雙向通信連接。

電源轉(zhuǎn)換模塊31包括依次連接的整流電路、開(kāi)關(guān)變換電路、第一穩(wěn)壓電路和第二穩(wěn)壓電路，第一穩(wěn)壓電路與繼電器模塊34連接，第二穩(wěn)壓電路分別wifi模塊32和電能計(jì)量模塊33。

本實(shí)施例中，整流電路的示意圖如圖2所示，包括整流橋電路(mb6s)，整流電路的輸入端接入220v交流，經(jīng)過(guò)整流橋電路，輸出脈動(dòng)比較大的直流電壓，經(jīng)穩(wěn)壓電容穩(wěn)壓后作為開(kāi)關(guān)變換電路的輸入端。

本實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)變換電路的示意圖如圖3所示，此電路主要以thx208控制芯片為主。啟動(dòng)階段：上電時(shí)vr關(guān)閉；fb上拉電流源關(guān)閉；oe由功率管輸入啟動(dòng)電流到vcc；ob控制功率管的基極電流，限制功率管集電極電流(即thx208啟動(dòng)接受電流)，從而保證功率管的安全；在vcc電壓上升到8.8v，啟動(dòng)階段結(jié)束，進(jìn)入正常階段。正常階段：vcc電壓應(yīng)保持在4.8～9.0v，vr輸出2.5v基準(zhǔn)；fb上拉電流源開(kāi)啟；振蕩器輸出osc1決定最大占空比，輸出osc2試圖觸發(fā)電源進(jìn)入開(kāi)周期、及屏蔽功率管開(kāi)啟電流峰；若fb小于1.8v(約在1.2-1.8v之間)振蕩器周期將隨之增加，fb越小振蕩器周期越寬、直至振蕩器停振(此特性降低了開(kāi)關(guān)電源的待機(jī)功耗)；若外圍反饋試圖使vcc大于10v，則內(nèi)電路反饋到fb使vcc穩(wěn)壓在10v(利用此特性可以不采用外圍反饋電路，由內(nèi)電路穩(wěn)定輸出電壓，但穩(wěn)壓精度較低)；開(kāi)周期，ob為功率管提供基極電流，oe下拉功率管的發(fā)射極到is，而且ob采用斜坡電流驅(qū)動(dòng)(指ob開(kāi)電流是is的函數(shù)，is＝0v時(shí)ob開(kāi)電流約24ma，然后ob開(kāi)電流隨is線性增加，但is增加到0.6v時(shí)ob開(kāi)電流約40ma，此特性有效地利用了ob的輸出電流，降低了thx208的功耗)，若is檢測(cè)到fb指定電流則進(jìn)入關(guān)周期；關(guān)周期，ob下拉，功率管不會(huì)立即關(guān)斷，但oe箝位1.5v(功率管關(guān)斷后基極反向偏置，提高了耐壓)；在開(kāi)或關(guān)周期，如檢測(cè)到功率管超上限電流，則上限電流觸發(fā)器優(yōu)先置位，強(qiáng)制fb下降，占空比變小，從而保護(hù)功率管和變壓器；在下一個(gè)關(guān)周期開(kāi)始沿或fb小于1.8v，上限電流觸發(fā)器復(fù)位。另外，thx208內(nèi)置熱保護(hù)，在內(nèi)溫度高于125℃后調(diào)寬振蕩器的周期，使thx208溫度不超過(guò)135℃；內(nèi)置斜坡補(bǔ)償，在thx208大占空比或連續(xù)電流模式時(shí)能穩(wěn)定開(kāi)/關(guān)周期。若vcc降到4.2v左右，振蕩器關(guān)閉，osc1、osc2低電平，電源保持關(guān)周期；vcc繼續(xù)下降到3.6v左右，thx208重新進(jìn)入啟動(dòng)階段。

本實(shí)施例中，第一穩(wěn)壓電路包括三端穩(wěn)壓芯片tl431及電阻r2、電阻r6、電容c4等，如圖4所示，通過(guò)設(shè)置r2和r6的阻值比可以得到恒定的輸出電壓，此輸出電壓一方面作為繼電器的輸入電壓，同時(shí)也作為第二穩(wěn)壓電路的輸入電壓。

本實(shí)施例中，第二穩(wěn)壓電路包括lm1117-3.3轉(zhuǎn)換芯片、輸入濾波電容c11和輸出濾波電容c10，如圖6所示，此電路的輸人端接輸入濾波電容c11和穩(wěn)壓電路的輸出端，輸入濾波電容可以保證5v輸入電壓的穩(wěn)定，輸出濾波電容保證得到穩(wěn)定可靠的3.3v電壓。

wifi模塊32負(fù)責(zé)和控制端的通信功能以及輸出高低電平控制繼電器的導(dǎo)通和關(guān)斷。本實(shí)施例中，wifi模塊32包括涂鴉智能的超低功耗芯片uart-wifi透?jìng)鱰ywe1s芯片，如圖5所示，內(nèi)置32位mcu，可兼作應(yīng)用處理器，超低能耗。其有板載pcb天線和ipex接口，外置晶振電路和spi-flash；wifi模塊由內(nèi)置flash啟動(dòng)，啟動(dòng)后按照之前燒寫的程序進(jìn)行運(yùn)行。通過(guò)控制協(xié)議進(jìn)行控制，當(dāng)收到控制繼電器導(dǎo)通的指令時(shí)，wifi模塊通過(guò)控制相應(yīng)的gpio口為高電平；當(dāng)收到控制繼電器關(guān)斷的指令時(shí)便會(huì)使為使相應(yīng)的gpio口為低電平。

本實(shí)施例中，wifi模塊32通過(guò)mqtt協(xié)議與外部控制端雙向通信。mqtt協(xié)議又稱消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸，是ibm開(kāi)發(fā)的一個(gè)即時(shí)通訊協(xié)議，有可能成為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。該協(xié)議支持所有平臺(tái)，幾乎可以把所有聯(lián)網(wǎng)物品和外部連接起來(lái)，被用來(lái)當(dāng)作傳感器和致動(dòng)器(比如通過(guò)twitter讓房屋聯(lián)網(wǎng))的通信協(xié)議。mqtt協(xié)議是為大量計(jì)算能力有限，且工作在低帶寬、不可靠的網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程傳感器和控制設(shè)備通訊而設(shè)計(jì)的協(xié)議，它具有以下主要的幾項(xiàng)特性：

1、使用發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對(duì)多的消息發(fā)布，解除應(yīng)用程序耦合；

2、對(duì)負(fù)載內(nèi)容屏蔽的消息傳輸；

3、使用tcp/ip提供網(wǎng)絡(luò)連接；

4、有三種消息發(fā)布服務(wù)質(zhì)量：

o“至多一次”，消息發(fā)布完全依賴底層tcp/ip網(wǎng)絡(luò)。會(huì)發(fā)生消息丟失或重復(fù)。這一級(jí)別可用于如下情況，環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)，丟失一次讀記錄無(wú)所謂，因?yàn)椴痪煤筮€會(huì)有第二次發(fā)送。

o“至少一次”，確保消息到達(dá)，但消息重復(fù)可能會(huì)發(fā)生。

o“只有一次”，確保消息到達(dá)一次。這一級(jí)別可用于如下情況，在計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，消息重復(fù)或丟失會(huì)導(dǎo)致不正確的結(jié)果。

5、小型傳輸，開(kāi)銷很小(固定長(zhǎng)度的頭部是2字節(jié))，協(xié)議交換最小化，以降低網(wǎng)絡(luò)流量；

6、使用lastwill和testament特性通知有關(guān)各方客戶端異常中斷的機(jī)制。

繼電器模塊34包括相連接的驅(qū)動(dòng)子電路和繼電器子電路，驅(qū)動(dòng)子電路與wifi模塊電路連接，繼電器子電路分別連接第一穩(wěn)壓電路和插片。驅(qū)動(dòng)子電路為三極管2n3904電路，繼電器子電路包括通電指示燈、穩(wěn)壓管和繼電器。三極管2n3904的基極與wifi芯片的gpio口連接，當(dāng)gpio口輸出為高電平時(shí)三極管導(dǎo)通從而繼電器線圈導(dǎo)通繼電器觸點(diǎn)閉合，進(jìn)一步的插座導(dǎo)通；反之，當(dāng)gpio口輸出為低電平時(shí)插座關(guān)斷。繼電器模塊34電路圖如圖7所示。

電能計(jì)量模塊33包括電流采樣電路、電壓采樣電路、計(jì)量芯片和mcu，計(jì)量芯片分別連接電流采樣電路、電壓采樣電路和mcu，電流采樣電路和電壓采樣電路均與電源輸入端連接，mcu與wifi模塊連接，mcu向wifi模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括單相有功能量、有功功率和電流電壓有效值。本實(shí)施例中，計(jì)量芯片為bl0937芯片，計(jì)量芯片為bl0937芯片的具體連接如圖8所示。

bl0937芯片采用3.3v供電。電流信號(hào)通過(guò)合金電阻采樣后接入bl0937的ip和in管腳，電壓信號(hào)則通過(guò)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)后輸入到bl0937的vp管腳。cf、cf1、sel直接接入到mcu的管腳，通過(guò)計(jì)算cf、cf1的脈沖周期來(lái)計(jì)算功率值、電流有效值和電壓有效值的大小。bl0937對(duì)輸入的電壓和電流兩個(gè)通道的輸入電壓求乘積，并通過(guò)信號(hào)處理，把獲取的有功功率信息轉(zhuǎn)換成頻率；在這個(gè)過(guò)程中，同時(shí)通過(guò)運(yùn)算計(jì)算出電壓有效值和電流有效值并轉(zhuǎn)換成頻率。有功功率、電壓和電流有效值分別以高電平有效的方式從cf、cf1輸出相關(guān)的頻率信號(hào)。bl0937的電流/電壓有效值通過(guò)sel選擇從cf1管腳輸出，sel＝0時(shí)cf1管腳輸出電流有效值對(duì)應(yīng)的高頻脈沖，sel＝1時(shí)cf1管腳輸出電壓有效值對(duì)應(yīng)的高頻脈沖。內(nèi)部電流、電壓有效值計(jì)算模塊獨(dú)立，sel切換等待時(shí)間<10us。

本發(fā)明的另一實(shí)施例中，插座還包括與wifi模塊32連接的wifi天線。

本發(fā)明的另一實(shí)施例中，插座還包括插座殼體，插座殼體上設(shè)有與電能計(jì)量模塊33的mcu連接的顯示屏。

本發(fā)明的另一實(shí)施例中，插座殼體上還設(shè)有與繼電器模塊34連接的狀態(tài)指示燈。

本發(fā)明的另一實(shí)施例中，智能控制裝置還包括定時(shí)模塊，分別連接wifi模塊32和繼電器模塊34，根據(jù)wifi模塊接收到的定時(shí)指令控制繼電器模塊通斷，達(dá)到節(jié)能效果。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。