多功能节能插座制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多功能节能插座。包括壳体，在壳体内有控制电路和直流电源模块；控制电路由依次连接的采样电路、ＡＣ／ＤＣ转换电路、直流放大电路、单片机最小系统和显示模块组成；所述的采样电路由采样元件、与采样元件连接的前置放大电路组成。通过采样电路采样流过负载的电流、然后经过前置放大电路、ＡＣ／ＤＣ转换电路转换成直流电压信号、再经直流放大电路传到ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机中，ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机内部Ａ／Ｄ将其转换成数字信号，最后根据数字信号的大小来判断负载的工作状态，进而根据负载的工作状态来控制继电器动作。有益效果是：能够实现负载处于待机状态下自动切断电源的功能，实现节能的目的；同时还可以显示用电设备的功率和用电量。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电源插座，具体是一种多功能节能插座，在负载待机时能自动切断电源。
技术介绍
目前家用电器的使用数量越来越多， 一般的家用电器在关机后其实都没有真正的 断开电源，如果没有将通电插头拔掉，电器就会一直处于一种待机或休眠的状态。电器在 待机或休眠状态时虽然消耗的电能较小，但通常这样的待机或休眠时间很长，远远大于正 常工作的时间，无形中浪费了大量的电能；而且用电设备如果长时间待机，也会引起电路老 化，进而縮短用电设备的使用寿命，有时甚至会引起火灾，造成巨大的人员与财产损失。针 对这些问题，设计了一款能够智能地根据负载电流的大小判断家用电器是否处于待机状态 插座。如果处于待机状态，它将在三分钟后完全切断负载的电源，消除家用电器的待机能 耗，从而实现节能的目的；因为完全切断了电源，还消除了因电器设备长时间工作而可能引 发电器火灾的隐患。同时，它还可以实时显示用电设备的功率和用电量，让使用者了解家用 电器的能耗情况。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的不足，提供一种多功能节能插座，该插座能在负载待机状态下切断电源，实现节能的目的，同时还能显示用电设备的功率和用电量。 为达到上述目的，本技术采取的技术方案是一种多功能节能插座，包括壳体，还包括安装在壳体内的控制电路和给控制电路提供稳定工作电压的直流电源模块，所述的控制电路由依次连接的采样元件、前置放大电路、AC/DC转换电路、直流放大电路、单片机最小系统和显示模块组成。 功能原理是采样元件采集流过负载的电流、然后经过前置放大电路、AC/DC转换 电路转换成直流电压信号、再经直流放大电路传输到单片机中，单片机的A/D将其转换成 数字信号，最后根据数字信号的大小来判断负载的工作状态；如果判断的结果是用电设备 处于待机状态，它将倒计时3分钟后完全切断用电设备的电源，完全消除待机能耗，从而达 到节能的目的。它还可以根据用电设备的工作电流，工作电压及功率因数，计算出用电设备 的功率，并通过显示模块显示出来。 本技术的有益效果是能够实现负载处于待机状态下自动切断电源的功能， 实现节能的目的；同时还可以显示用电设备的功率和用电量。附图说明图1本技术原理框图； 图2本技术电路原理图。具体实施方式如图l所示，控制电路由依次连接的采样元件、前置放大电路、AC/DC转换电路5、 直流放大电路2、单片机最小系统1和显示模块3组成，采样元件、前置放大电路组成采样电 路4 ;直流电源模块6给控制电路提供稳定的工作电压。 如图2所示，采样元件与前置放大电路连接组成采样电路4，采样元件选用型号为 IWCT-5A/5mA的交流电流互感器L来采样负载的电流。根据电流互感器的特性参数及负载 曲线，再根据本插座设定的最大量程为2200W，即电流为IOA(假设电网电压为220V)，同时 为了保证一定的超限能力，采样元件选用交流电流互感器L来采样负载的电流信号，在电 流互感器与前置放大电路之间并联一只电阻R20将电流信号转换成电压信号。电阻R20为 10 Q。这样对于0 10A的负载电流来说，电压输出为0 10mAX10Q ，即0 0. IV。前 置放大电路采用集成运算放大器U4A将从采样元件输出的电压信号放大10倍为0 IV。 AC/DC转换电路5是将采样电路4产生的交流电压0 1V转换为直流电压，主要 由集成运放TL062CP及外围电路构成。电容C9与Cl是隔直流通交流，二极管D2与D4与 运算放大器构成精密半波整流，R18与C12构成RC滤波电路，CIO， C13及R25， R26主要是用 来进行相位补偿。输入交流的有效值范围0 IV，经过AC/DC转换电路输出为直流0 IV。 为了保证信号的线性度好、幅度稳定，在AC/DC转换电路的后级加了一级直流放 大电路2，并且选用大的滤波电容C8，然后经电阻R13分压后作为单片机的读取信号。经过 这级放大，可使ADIN端最大获得4. 3V(1VX4. 3)的直流电压输出，因为单片机MSP430的AD 选用的是内部2. 5基准源，通过调节R13，可以使ADIN在0 2. 5V的范围内调整。从ADIN 引脚输入的直流信号通过所连接的单片机端口进入单片机的CPU内部。 单片机最小系统1是以MSP430F149单片机芯片为核心，外加时钟电路与复位电 路组成，是本插座功能实现的运行控制区。外部采样到的信号从P6.0 口进入单片机内部， 由系统内部的程序进行判断，系统主程序主要完成的任务有相关时钟的配置、定时器的初 始化、AD模式的初始化及功率换算、工作状态判断和显示。主程序通过对定时标志位进行 判断，如果到达1秒，就启动数次AD，并对数次转换结果进行平均值滤波，然后结果就利用 数字建模得到的公式将其变换为负载功率，再对功率进行判断。如果功率小于15W，则启 动3分钟倒计时，在倒计时过程中，仍然对AD进行采样、转换并判断，如果负载功率在3分 钟内一直小于15瓦，表明处于待机状态，这时单片机发出控制指令，发出高电平信号，使Q5 饱和导通，5VDC/10A继电器动作，主电源断开。同时主程序对显示按钮SB1的状态进行判 断，显示按钮SB1 —端连接MSP430F149单片机的P2. 1 口 ，另一端接地，在显示按钮SB1和 MSP430F149单片机的P2. 1 口之间接一上拉电阻R23。如果显示按钮SB1的状态如果为0， 则不显示，为1则显示功率，为2则显示用电量。显示模块采用4位七段共阳极数码管显示， 用来实时显示用电器的功率和用电量。段选位与MSP430F149单片机的P4 口相连，位选由 MSP430F149单片机的P5. 3—P5. 6 口控制，采用动态显示的方式。数码管与LCD相比价格便 宜很多，经济实惠，显示效果也不错。 在直流电源模块6，以TL062CP作为放大器，要求双电源供电，电路所需要的电源 为士5V，直流电源部分采用三端稳压集压块LM7805与LM7905实现。另外因为MSP430单片 机的工作电压为3. 3V，因此再通过直流稳压芯片REG1117-3. 3V将5V电压降为3. 3V电压给 单片机供电。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能节能插座，包括壳体，其特征是：还包括安装在壳体内的控制电路和给控制电路提供稳定工作电压的直流电源模块，所述的控制电路由依次连接的采样电路、ＡＣ／ＤＣ转换电路、直流放大电路、单片机最小系统和显示模块组成；所述的采样电路由采样元件、与采样元件连接的前置放大电路组成。

【技术特征摘要】
一种多功能节能插座，包括壳体，其特征是还包括安装在壳体内的控制电路和给控制电路提供稳定工作电压的直流电源模块，所述的控制电路由依次连接的采样电路、AC/DC转换电路、直流放大电路、单片机最小系统和显示模块组成；所述的采样电路由采样元件、与采样元件连接的前置放大电路组成。2. 根据权利要求l所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林蒙丹，詹新生，张江伟，赵雪林，
申请(专利权)人：徐州工业职业技术学院，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]