一种安全性高的智能电源插座的制作方法

本发明涉及一种电源插座，特别是一种安全性高的智能电源插座。

背景技术：

中国专利公开了一种安全电源插座，它通过在电源插头对应的下面设计一个光敏电阻和发光管，当电源插头插入插座对应孔时，光敏电阻阻值加大，外接电源（如交流220V或交流110V）与插头电连接，使设备供电。而当人手直接触模电源插座内的电极或通过金属触模电源插座内的电极时，无法完全遮挡光敏电阻的开孔，光敏电阻值较低，外接电源（如交流220V或交流110V）与插头电断开，达到安全使用的目的。

当在光线较暗的情况下，为了达到安全的目的，在光敏电阻一侧装有发光器件，非插头插入情况下，人手靠近插座，发光器件的散射光会作用于光敏电阻，使光敏电阻阻值较低，外接电源与插头电断开，以保护人体安全。

虽然这种方案能实现一定条件下安全使用的目的，但在要求环境较高的使用领域还是有安全隐患。如在户外应用领域则经常出现漏电，电路短路的问题。

此外，现有的安全电源插座只考虑人体接触插座插孔导致的安全隐患，并没有考虑用电电器出现问题而产生的安全问题。目前对这一问题处理的办法是通过插座内的保险管进行保护，保险管的过载电流要远远大于负载本身，当负载设备出现大的电流过击时，保险才起作用，这时设备已发生损坏。

随着智能电器的日益发展，电源插座作为智能电器的一个入口端，其重要性越来越显的重要。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种安全性高的智能电源插座，以便防止人体不小心操作时，发生触电引发安全事故。

本发明的另一个目的是提供一种安全性高的智能电源插座，以便用电设备发生过载时，能及时保护用电环境安全。

本发明的第三个目的是提供一种安全性高的智能电源插座，以方便为智能电器提供接口。

为实现上述目的，本发明的目的是这样实现的，一种安全性高的智能电源插座，其特征是：至少包括：微处理器、到位状态检测单元、控制开关；到位状态检测单元用于检测用电电器插头与插座插孔之间连接到位状态，控制开关连接在交流输入电压与插座的插孔电极之间，控制开关用于控制交流输入电压输出到插座的插孔电极电压接通；微处理器的I/O接口与控制开关控制口电连接，微处理器通过接口控制控制开关，微处理器通过输入口检测到位状态检测单元的输出信号，确定控制开关导通状态；当用电电器插头与插座的插孔之间连接到位状态检到位时，微处理器通过接口控制控制开关的导通；当用电电器插头与插座的插孔之间连接到位状态检不到位时，微处理器通过接口控制控制开关一直断开。

用电电器插头与插座的插孔之间连接到位状态检测单元至少包括微距离探测单元，所述的微距离探测单元由第一路微距离探测电路和第二路微距离探测电路两部分组成，微距离测量范围是1-3mm，第一路微距离探测电路和第二路微距离探测电路用于评判用电电器插头与插座的插孔之间连接到位的状态，当第一路微距离探测电路和第二路微距离探测电路同时给出电器插头到插座的插孔之间的距离小于1-3mm时，说明这时的插孔不会有人体触及，满足了交流输入电压输出到插座插孔电极的条件，微处理器控制控制开关导通，交流输入电压与插座插孔电极通过控制开关导通；所述第一路微距离探测电路和第二路微距离探测电路是由红外对管或激光距离传感器或三合一环境光探测器构成的微距离探测电路。

用电电器插头与插座的插孔之间连接到位状态检测单元至少包括微距离探测单元和人体接近探测单元，所述人体接近探测单元用于探测插座插孔在未插入用电电器插头时，离插座插孔一定范围内是否有人体接触，当人体接近探测单元检测的信号小于阀值时，控制电路满足交流输入电压输出到插座插孔电极的第二个条件；当微距离探测单元和人体接近探测单元同时满足用电电器插头与插座的插孔之间连接到位状态条件时，微处理器通过接口控制控制开关导通；人体接近探测单元采用红外对管或采用光电式心率传感器。

用电电器插头与插座的插孔电极之间连接到位状态检测单元至少包括微距离探测单元、人体接近探测单元和遮挡度探测单元，所述的遮挡度探测单元用于辅助检测评判用电电器插头与本插座插孔之间的连接到位的状态，遮挡度探测单元为光敏接收器件，当微距离探测单元、人体接近探测单元和遮挡度探测单元同时满足用电电器插头与插座插孔之间连接到位状态条件时，微处理器通过接口控制控制开关的导通。

所述的微处理器分别通过接口还电连接有用电电器待机检测单元、过载检测单元、漏电检测单元、状态指示单元、无线网络单元。

所述的漏电检测单元用于检测用电电器是否有漏电，当检测到某一插孔的用电电器有漏电时，微处理器通过接口控制控制开关的断开；进一步的，若漏电故障消除后，则本插座会重新判定各条件状态以决定是否重新上电。

所述的状态指示单元用于指示插座各插孔的实时状态，其状态包括供电状态，断电状态，待机状态，过载状态和漏电状态，状态指示单元设置在插座各插孔侧面。

所述的过载检测单元用于检测电源插座插孔所电连接的电器设备负载是否过载，当所连接的电器设备负载过载，微处理器随即切断该插孔的供电控制开关；过载检测单元采用电流电压计量芯片及其外围电路，通过电流电压计量芯片及其外围电路依据负载的电压和电流值计算出用电电器的实时功率，若一段时间内检测到的实时功率都高于过载功率阈值，则微处理器视为该插孔处于过载状态，随即切断该插孔的供电。进一步的，若过载故障消除后，则本插座会重新判定各条件状态以决定是否重新上电。

所述的用电电器待机检测单元是：若一段时间内检测到的实时功率都小于待机功率阈值，则微处理器视为该用电电器处于待机状态，随即切断该插孔的供电；进一步的，若用户需要恢复该断电插孔的供电，只需将用电电器插头重新插入该断电插孔即可。

所述的无线网络单元用于通过无线网络与用户的APP互联；用户可实时掌握本插座的用电状态，控制本插座各插孔送电的开关状态，在本插座的许可范围内自行设置过载功率的阈值，待机功率的阈值和漏电流的阈值。

本发明将控制开关连接在交流输入电压与插座的插孔电极之间，控制开关用于控制交流输入电压输出到插座的插孔电极电压接通；微处理器的I/O接口与控制开关控制口电连接，微处理器通过接口控制控制开关，微处理器通过输入口检测到位状态检测单元的输出信号，到位状态检测单元包括微距离探测单元、人体接近探测单元、遮挡度探测单元；到位状态检测单元不仅增加了安全检测环节，同时增加了过载检测单元、漏电检测单元、无线网络单元，充分保证了人触击电极的安全性，也使用电电器产生意外时能得到保护。此外，在智能电源插座内加入无线网络单元，使电器工作智能化。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是电源插座外部结构图；

图2是电源插座控制电路原理图；

图3是距离探测示意图；

图4是实施例1电路原理图；

图5是实施例2电路原理图；

图6是实施例3电路原理图；

图7是实施例4电路原理图。

图中，1、微处理器；2、微距离探测单元；3、人体接近探测单元；4、遮挡度探测单元；5、AC/DC电源单元；6、电器待机检测单元；7、过载检测单元；8、漏电检测单元；9、状态指示单元；10、无线网络单元；11、第一路微距离探测电路；12、第二路微距离探测电路；13、插座；14、插孔；15、控制开关；16、用电电器插头。

具体实施方式

实施例1

参见图1、图2、图3、图4所示，一种安全性高的智能电源插座：至少包括：微处理器 1、到位状态检测单元、控制开关；到位状态检测单元用于检测用电电器插头与插座插孔之间连接到位状态，控制开关连接在交流输入电压与插座13的插孔电极之间，控制开关15用于控制交流输入电压输出到插座13的插孔电极电压接通；微处理器 1的I/O接口与控制开关控制口电连接，微处理器 1通过接口控制控制开关15，微处理器 1通过输入口检测到位状态检测单元的输出信号，确定控制开关15导通状态；当用电电器插头16与插座13的插孔14之间连接到位状态检到位时，微处理器 1通过接口控制控制开关15的导通；当用电电器插头16与插座13的插孔14之间连接到位状态检不到位时，微处理器 1通过接口控制控制开关15一直断开。

如图1、图2、图3、图4所示，用电电器插头16与插座13的插孔14之间连接到位状态检测单元至少包括微距离探测单元2，所述的微距离探测单元2由第一路微距离探测电路11和第二路微距离探测电路12两部分组成，微距离测量范围是1-3mm，第一路微距离探测电路11和第二路微距离探测电路12用于评判用电电器插头16与插座13的插孔14之间连接到位的状态，当第一路微距离探测电路11和第二路微距离探测电路12同时给出电器插头16到插座13的插孔14之间的距离小于1-3mm时，说明这时的插孔14不会有人体触及，满足了交流输入电压输出到插座插孔电极的条件，微处理器 1控制控制开关15导通，交流输入电压与插座插孔电极通过控制开关15导通。

所述第一路微距离探测电路11和第二路微距离探测电路12是由红外对管或激光距离传感器或三合一环境光探测器（如CNY70，AP3216等）构成的微距离探测电路。

为了进一步的提高该条件的可靠性，所述第一路微距离探测电路11和第二路微距离探测电路12在插座13的插孔14中间两个错开的位置，以避免在实际使用中由于用电电器插头插入插座插孔的位置偏差而造成的影响。

实施例2

如图1、图2、图3、图5所示，用电电器插头16与插座13的插孔14之间连接到位状态检测单元至少包括微距离探测单元2和人体接近探测单元3，所述的微距离探测单元2由第一路微距离探测电路11和第二路微距离探测电路12两部分组成，微距离测量范围是1-3mm，第一路微距离探测电路11和第二路微距离探测电路12用于评判用电电器插头16与插座13的插孔14之间连接到位的状态，当第一路微距离探测电路11和第二路微距离探测电路12同时给出电器插头16到插座13的插孔14之间的距离小于1-3mm时，说明这时的插孔14不会有人体触及，满足了交流输入电压输出到插座插孔电极的条件，微处理器 1控制控制开关15导通，交流输入电压与插座插孔电极通过控制开关15导通。

所述第一路微距离探测电路11和第二路微距离探测电路12是由红外对管或激光距离传感器或三合一环境光探测器（如CNY70，AP3216等）构成的微距离探测电路。

与微距离探测单元2不同，所述的人体接近探测单元3用于探测插座插孔在未插入用电电器插头时，离插座插孔一定范围内是否有人体接触，当人体接近探测单元3检测的信号小于阀值时，控制电路满足交流输入电压输出到插座插孔电极的第二个条件。而人手接近插孔时，微处理器切断插孔的电源，以绝对保证人员安全。

所述的人体接近探测单元3有红外对管或光电心率传感器，安装在插座图1所示的位置。

人体接近探测单元3采用红外对管，当人体组织(比如人手)接近红外对管时，人体血液随脉搏的泵动会吸收一部分红外对管发出的光线，从而导致红外对管的输出信号带有与人体脉搏频率相一致的交流分量，微处理器通过提取并分析该信号的交流分量便可得知是否有人体接近。

人体接近探测单元3采用光电式心率传感器，当人体组织比如人手接近该探测器附近时，其会输出人体的脉搏信号，微处理器收到该信号时便可得知有人体过于接近。并以此作为本插座插孔是否送电的另一条件。

当微距离探测单元2和人体接近探测单元3同时满足用电电器插头与插座的插孔之间连接到位状态条件时，微处理器 1通过接口控制控制开关15导通。

实施例3

如图1、图2、图3、图6所示，用电电器插头16与插座13的插孔14之间连接到位状态检测单元至少包括微距离探测单元2、人体接近探测单元3和遮挡度探测单元4，微距离探测单元2和人体接近探测单元3的位置及作用在实施例1和2中作了说明，下面只对遮挡度探测单元4进行说明。

所述的遮挡度探测单元4用于辅助检测评判用电电器插头与本插座插孔之间的连接到位的状态，遮挡度探测单元4为光敏接收器件，光敏接收器件安装在插座所示的位置。见图1所示。若用电电器插头已紧密插入本插座的插孔，光敏器件接收到的外界光线很小，光敏器件从而产生一个能对应反映该影响的信号输出，这一输出信号作为微处理器评判满足用电电器插头与插座插孔之间连接到位状态时另一个条件，当微距离探测单元2、人体接近探测单元3和遮挡度探测单元4同时满足用电电器插头与插座插孔之间连接到位状态条件时，微处理器 1通过接口控制控制开关15的导通。

实施例4

如图7所示，在实施例3的基础上，微处理器 1分别通过接口电连接有用电电器待机检测单元6、过载检测单元7、漏电检测单元8、状态指示单元9、无线网络单元10。

所述的漏电检测单元8用于检测用电电器是否有漏电，当检测到某一插孔的用电电器有漏电时，微处理器 1通过接口控制控制开关15的断开。

为了实现这一目的，在电电器插头与插座插孔之间连接线上有电电流互感器，电流互感器的输出信号经处理电路处理输入到微处理器 1，微处理器 1判定确实漏电时，切断该插孔的供电，通过微处理器 1控制的状态指示单元9切换为漏电状态。进一步的，若漏电故障消除后，则插座会重新判定各条件状态以决定是否重新上电。

所述的状态指示单元9用于指示插座各插孔的实时状态，其状态包括供电状态，断电状态，待机状态，过载状态和漏电状态。状态指示单元9设置在插座各插孔侧面，其闪烁频率代表了各插孔的实时状态，比如常亮代表供电状态，常灭代表断电状态，每秒闪烁1次代表待机状态，每秒闪烁4次代表过载状态，每秒闪烁8次代表漏电状态，该闪烁频率并不局限于以上所述，可灵活调整。

所述的过载检测单元7用于检测电源插座插孔所电连接的电器设备负载是否过载，当所连接的电器设备负载过载，微处理器 1随即切断该插孔的供电控制开关15，而不影响其它插孔的使用。

为了实现这一目的，过载检测单元7采用电流电压计量芯片及其外围电路，通过电流电压计量芯片及其外围电路依据负载的电压和电流值计算出用电电器的实时功率，若一段时间内检测到的实时功率都高于过载功率阈值，则微处理器1视为该插孔处于过载状态，随即切断该插孔的供电。进一步的，若过载故障消除后，则本插座会重新判定各条件状态以决定是否重新上电。

为了实现当检测到插入本插座某一插孔的用电电器是否处于待机状态，本发明包括一用电电器待机检测单元6，电器待机检测单元6其原理与过载检测单元7的原理相同，且为同一内部电路，不同之处仅在于此处的阈值为待机功率阈值，若一段时间内检测到的实时功率都小于待机功率阈值，则微处理器视为该用电电器处于待机状态，随即切断该插孔的供电。进一步的，若用户需要恢复该断电插孔的供电，只需将用电电器插头重新插入该断电插孔即可。

所述的无线网络单元10用于通过无线网络与用户的APP互联，从而使得用户可实时掌握本插座的用电状态，控制本插座各插孔送电的开关状态，在本插座的许可范围内自行设置过载功率的阈值，待机功率的阈值和漏电流的阈值，大大提高了本插座在实际使用时的灵活性和多变性。

为了给本系统中的各个单元供电，本发明通过AC/DC电源单元5向各个单元供电提供所需的电压。本实施例没有详细叙述的部件和单元或电路结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。