一種待機(jī)自動(dòng)斷電插座的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)的待機(jī)自動(dòng)斷電插座，包括輸出插座、微控制器單元、按鈕、繼電開(kāi)關(guān)、繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元、電流檢測(cè)單元、直流穩(wěn)壓電源單元、按鈕狀態(tài)判別單元等組成部分，插座檢測(cè)到用電器待機(jī)一段時(shí)間后，能夠自動(dòng)控制切斷插座電源；插座電源斷開(kāi)時(shí)，按下按鈕可使插座電源接通；插座正常供電時(shí)，按下按鈕，可使插座電源斷開(kāi)。所述插座能夠測(cè)量用電器的實(shí)際待機(jī)電流值，用于待機(jī)狀態(tài)的判別；在正常供電狀態(tài)，插座本身功耗極低。所述插座用于需要自動(dòng)切斷長(zhǎng)期工作在待機(jī)狀態(tài)用電器電源的場(chǎng)合。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種待機(jī)自動(dòng)斷電插座

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種帶開(kāi)關(guān)的插座技術(shù)，尤其是一種待機(jī)自動(dòng)斷電插座。

【背景技術(shù)】
[0002]電器設(shè)備在待機(jī)期間存在待機(jī)能耗，也因電源沒(méi)有完全關(guān)斷而帶來(lái)“待機(jī)”電器設(shè)備的不安全問(wèn)題。
[0003]國(guó)際能源署在2000年向其成員國(guó)的電器產(chǎn)品生產(chǎn)和銷(xiāo)售商發(fā)起“1W計(jì)劃”的節(jié)能倡議，我國(guó)也已出臺(tái)相關(guān)待機(jī)能耗節(jié)能認(rèn)證，但很多電器設(shè)備仍然未能做到零功耗、甚至是IW功耗待機(jī)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種用電器工作在待機(jī)狀態(tài)時(shí)，能夠自動(dòng)斷電，用電器正常工作時(shí)能夠人工方式手動(dòng)斷電的帶開(kāi)關(guān)的插座。
[0005]一種待機(jī)待機(jī)自動(dòng)斷電插座，由輸出插座、繼電開(kāi)關(guān)、按鈕、微控制器單元、繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元、電流檢測(cè)單元、直流穩(wěn)壓電源單元、按鈕狀態(tài)判別單元組成。
[0006]所述繼電開(kāi)關(guān)與按鈕的輸入端都連接至交流電源的相線；輸出插座的相線輸入端連接至繼電開(kāi)關(guān)輸出端；輸出插座的零線輸入端與交流電源零線連接。
[0007]所述微控制器單元至少包括有帶I路模擬信號(hào)輸入端的A/D轉(zhuǎn)換單元、I路脈沖信號(hào)輸入端、2路數(shù)字信號(hào)輸出端、非易失存儲(chǔ)器。微控制器單元選擇微控制器MSP430G2553。
[0008]所述按鈕狀態(tài)判別單元輸入端連接至按鈕輸出端，輸出端輸出按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)，連接至微控制器單元的脈沖信號(hào)輸入端。
[0009]所述電流檢測(cè)單元包括電流互感器和信號(hào)調(diào)理電路，電流互感器的輸出連接至信號(hào)調(diào)理電路的輸入端；信號(hào)調(diào)理電路的輸出端連接至微控制器單元中A/D轉(zhuǎn)換單元的模擬信號(hào)輸入端；所述電流互感器設(shè)置在輸出插座的相線輸入端與繼電開(kāi)關(guān)輸出端之間的連接線上。
[0010]所述直流穩(wěn)壓電源單元由繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源穩(wěn)壓電路和直流工作電源穩(wěn)壓電路組成，繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源穩(wěn)壓電路具有第一交流電源輸入端、第二交流電源輸入端和繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源輸出端；第一交流電源輸入端連接至繼電開(kāi)關(guān)輸出端，第二交流電源輸入端連接至按鈕輸出端；繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源輸出端設(shè)置有儲(chǔ)能電容；直流工作電源穩(wěn)壓電路的輸入端連接至繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源輸出端。
[0011]所述繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元由繼電器線圈和驅(qū)動(dòng)電路組成；繼電器選擇磁保持繼電器；驅(qū)動(dòng)電路具有繼電開(kāi)關(guān)置位信號(hào)輸入端、繼電開(kāi)關(guān)復(fù)位信號(hào)輸入端，分別連接至微控制器單元的繼電開(kāi)關(guān)置位信號(hào)輸出端、繼電開(kāi)關(guān)復(fù)位信號(hào)輸出端；驅(qū)動(dòng)電路的輸出連接至繼電器線圈。
[0012]所述繼電開(kāi)關(guān)和繼電器線圈為同一個(gè)繼電器中的不同部件。
[0013]所述繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源穩(wěn)壓電路為電容降壓半波整流電路，由第一電容、第二電容、第三電容、第一電阻、第二電阻、第一穩(wěn)壓管、第一二極管組成；第一電容與第一電阻并聯(lián)后的一端連接至第一穩(wěn)壓管陰極，另外一端為第一交流電源輸入端，連接至繼電開(kāi)關(guān)輸出端；第二電容與第二電阻并聯(lián)后的一端連接至第一穩(wěn)壓管陰極，另外一端為第二交流電源輸入端，連接至按鈕輸出端；第一穩(wěn)壓管陽(yáng)極連接至公共地；第一二極管陽(yáng)極連接至第一穩(wěn)壓管陰極，陰極為繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源輸出端；第三電容并聯(lián)在和公共地之間；公共地連接至交流電源的零線。
[0014]所述直流工作電源穩(wěn)壓電路由第三電阻、第二穩(wěn)壓管、第四電容組成；第三電阻的一端、第二穩(wěn)壓管陰極、第四電容的一端聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)點(diǎn)為直流工作電源輸出端；第三電阻的另外一端為直流工作電源穩(wěn)壓電路的輸入端，連接至繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源輸出端；第二穩(wěn)壓管陽(yáng)極、第四電容的另外一端連接至公共地。
[0015]所述按鈕狀態(tài)判別單元由第四電阻、第五電阻、第三穩(wěn)壓管組成；第四電阻、第五電阻組成分壓電路，分壓電路輸入連接至按鈕輸出端；分壓電路輸出端為按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)輸出端；第三穩(wěn)壓陰極連接至按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)輸出端，陽(yáng)極連接至公共地。
[0016]所述信號(hào)調(diào)理電路包括電流反相放大電路和基準(zhǔn)電壓電路；由運(yùn)放、第六電阻、第五電容組成電流反相放大電路，電流互感器連接至電流反相放大電路的輸入端，運(yùn)放輸出端輸出連接至微控制器單元的模擬信號(hào)輸入端；第七電阻、第四穩(wěn)壓管組成基準(zhǔn)電壓電路，基準(zhǔn)電壓輸出端連接至運(yùn)放的同相輸入端。
[0017]所述繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元由繼電器線圈、驅(qū)動(dòng)器、第八電阻、第九電阻組成；繼電器線圈連接至驅(qū)動(dòng)器的輸出端；驅(qū)動(dòng)器的置位輸入端連接至微控制器單元的繼電開(kāi)關(guān)置位信號(hào)輸出端，復(fù)位輸入端連接至微控制器單元的繼電開(kāi)關(guān)復(fù)位信號(hào)輸出端；第八電阻、第九電阻分別是驅(qū)動(dòng)器置位輸入端、復(fù)位輸入端的下拉電阻；驅(qū)動(dòng)器選擇磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)器BH3023。
[0018]所述電流檢測(cè)單元和微控制器單元由直流工作電源供電，繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元由繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源供電。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果是:(I)待機(jī)自動(dòng)斷電功能，用電器待機(jī)超過(guò)一定時(shí)間后，斷開(kāi)插座內(nèi)開(kāi)關(guān)，自動(dòng)切斷插座電源，保證用電安全；(2)普通手動(dòng)開(kāi)關(guān)功能，可使用按鈕手動(dòng)接通或者斷開(kāi)插座電源；(3)能夠測(cè)量并保存用于用電器待機(jī)判別的的待機(jī)電流閾值，停電后待機(jī)電流閾值不丟失；(4)插座電源斷開(kāi)后，用電器及插座內(nèi)控制電路的交流電源被全部切斷，實(shí)現(xiàn)了零功耗待機(jī)，也保證了插座自身的安全；(5)在正常供電狀態(tài)，插座本身功耗極低；(6)手動(dòng)接通電源、手動(dòng)斷開(kāi)電源、測(cè)量待機(jī)電流閾值使用同一個(gè)按鈕進(jìn)行操作。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本實(shí)用新型按鈕、繼電開(kāi)關(guān)、直流穩(wěn)壓電源單元、按鈕狀態(tài)判別單元的實(shí)施例。
[0022]圖3為本實(shí)用新型電流檢測(cè)單元的實(shí)施例。
[0023]圖4為本實(shí)用新型繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元實(shí)施例。
[0024]圖5為本實(shí)用新型微控制器單元的實(shí)施例。
[0025]圖6為本實(shí)用新型微控制器程序流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，一種待機(jī)自動(dòng)斷電插座，由輸出插座、繼電開(kāi)關(guān)、按鈕、微控制器單元、繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元、電流檢測(cè)單元、直流穩(wěn)壓電源單元、按鈕狀態(tài)判別單元組成。
[0027]繼電開(kāi)關(guān)與按鈕的輸入端都連接至交流電源的相線，輸出插座的相線輸入端連接至繼電開(kāi)關(guān)的輸出端；輸出插座的零線輸入端與交流電源零線連接。
[0028]圖1中的交流負(fù)載為需要待機(jī)時(shí)自動(dòng)切斷電源的用電器，交流負(fù)載的輸入電源連接至輸出插座。
[0029]微控制器單元起控制核心作用，至少包括有帶I路模擬信號(hào)輸入端的A/D轉(zhuǎn)換單元、I路脈沖信號(hào)輸入端、2路數(shù)字信號(hào)輸出端以及非易失存儲(chǔ)器。
[0030]電流檢測(cè)單元包括電流互感器和信號(hào)調(diào)理電路，電流互感器設(shè)置在輸出插座的相線輸入端與繼電開(kāi)關(guān)輸出端之間的連接線上，電流互感器的輸出連接至信號(hào)調(diào)理電路的輸入端。信號(hào)調(diào)理電路將電流互感器檢測(cè)到的負(fù)載電流轉(zhuǎn)換成合適范圍的電壓輸出，其輸出端連接至微控制器單元內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換單元的模擬信號(hào)輸入端。
[0031]直流穩(wěn)壓電源單元具有第一交流電源輸入端、第二交流電源輸入端和繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源輸出端、直流工作電源輸出端；第一交流電源輸入端連接至繼電開(kāi)關(guān)輸出端，第二交流電源輸入端連接至按鈕輸出端；繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源給繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元供電，直流工作電源給電流檢測(cè)單元和微控制器單元供電。
[0032]按鈕狀態(tài)判別單元的輸入端連接至按鈕輸出端，輸出端輸出按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)，連接至微控制器單元的脈沖信號(hào)輸入端。按鈕供電直流電源取樣單元的功能是:按鈕處于按下?tīng)顟B(tài)時(shí)，輸出周期脈沖信號(hào)至微控制器的脈沖信號(hào)輸入端；按鈕未按下時(shí)，輸出低電平信號(hào)至微控制器的脈沖信號(hào)輸入端。
[0033]繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元由繼電器線圈和驅(qū)動(dòng)電路組成；繼電器選擇磁保持繼電器；驅(qū)動(dòng)電路具有繼電開(kāi)關(guān)置位信號(hào)輸入端、繼電開(kāi)關(guān)復(fù)位信號(hào)輸入端，分別連接至微控制器單元的相應(yīng)輸出端；驅(qū)動(dòng)電路的輸出連接至磁保持繼電器的線圈。繼電開(kāi)關(guān)置位信號(hào)、繼電開(kāi)關(guān)復(fù)位信號(hào)從微控制器單元的數(shù)字信號(hào)輸出端輸出。
[0034]磁保持繼電器處于置位狀態(tài)時(shí)，繼電開(kāi)關(guān)接通；磁保持繼電器處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)，繼電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
[0035]按鈕、繼電開(kāi)關(guān)、直流穩(wěn)壓電源單元、按鈕狀態(tài)判別單元的優(yōu)選實(shí)施例如圖2所
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[0036]直流穩(wěn)壓電源單元由繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源穩(wěn)壓電路和直流工作電源穩(wěn)壓電路組成。
[0037]繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源穩(wěn)壓電路為電容降壓半波整流電路，由第一電容301、第二電容
303、第三電容307、第一電阻302、第二電阻304、第一穩(wěn)壓管305、第一二極管306組成。第一電容301與第一電阻302并聯(lián)后的一端連接至第一穩(wěn)壓管305陰極,另外一端為第一交流電源輸入端，連接至繼電開(kāi)關(guān)輸出端LI ;第二電容303與第二電阻304并聯(lián)后的一端連接至第一穩(wěn)壓管305陰極，另外一端為第二交流電源輸入端，連接至按鈕輸出端L2 ;第一穩(wěn)壓管305陽(yáng)極連接至公共地；第一二極管306陽(yáng)極連接至第一穩(wěn)壓管305陰極，陰極為繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源VDD輸出端；第三電容307并聯(lián)在VDD和公共地之間。繼電開(kāi)關(guān)101與按鈕201的輸入端都連接至交流電源的相線L，公共地連接至交流電源的零線N。
[0038]直流工作電源穩(wěn)壓電路由第三電阻308、第二穩(wěn)壓管309、第四電容310組成；第三電阻308的一端、第二穩(wěn)壓管309陰極、第四電容310的一端聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)點(diǎn)為直流工作電源VCC輸出端；第三電阻308的另外一端為直流工作電源穩(wěn)壓電路的輸入端，連接至VDD ;第二穩(wěn)壓管309陽(yáng)極、第四電容310的另外一端連接至公共地。
[0039]輸出插座的相線輸入端連接至繼電開(kāi)關(guān)101輸出端LI ;輸出插座的零線輸入端與交流電源零線N連接。
[0040]按鈕狀態(tài)判別單元由第四電阻401、第五電阻402、第三穩(wěn)壓管403組成。第四電阻401、第五電阻402組成分壓電路，分壓電路輸入連接至按鈕輸出端L2;分壓電路輸出端為按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)VO輸出端；第三穩(wěn)壓管403陰極連接至按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)VO輸出端，陽(yáng)極連接至公共地。
[0041]直流穩(wěn)壓電源單元工作原理是:
[0042]按鈕201或者是繼電開(kāi)關(guān)101單獨(dú)接通，以及同時(shí)接通時(shí)，由第一電容301、第二電容303降壓后，在第一穩(wěn)壓管305陰極得到接近方波形狀的單相半波穩(wěn)壓波形，經(jīng)第一二極管306向第三電容307隔離充電，第三電容307為繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源VDD的儲(chǔ)能電容。后面所接的直流工作電源穩(wěn)壓電路進(jìn)一步降壓穩(wěn)壓，得到直流工作電源VCC。第一電阻302、第二電阻304為阻值很大的降壓電容放電電阻。繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源VDD電壓通常是24V，或者是12V ;直流工作電源VCC電壓根據(jù)微控制器單元的電源要求，通常在3?5V。
[0043]按鈕狀態(tài)判別單元工作原理是:
[0044]按鈕201按下時(shí)，其輸出端為交流電源相線電壓，峰值31IV ;即使考慮20%的電源電壓波動(dòng)，峰值電壓也有248V ;選取合適的分壓電路分壓比，例如，選擇2%的分壓輸出比例，則按鈕201按下時(shí)，第五電阻402上可以得到最小峰值約5V的交流電壓，由第三穩(wěn)壓管403進(jìn)行鉗位保護(hù)后，形成按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)VO送至微控制器單元；不考慮交流電源的抖動(dòng)影響，按鈕201按下時(shí)，I個(gè)工頻周期內(nèi)，在正半波的峰值處輸出I個(gè)脈沖，負(fù)半波由第三穩(wěn)壓管403反向鉗位保護(hù)，輸出低電平?？紤]到交流電源的抖動(dòng)影響，按鈕201按下時(shí)，I個(gè)工頻周期內(nèi)，按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)VO輸出I個(gè)或多個(gè)脈沖；或者說(shuō)，按鈕201按下時(shí)，I個(gè)工頻周期內(nèi)，按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)VO至少輸出I個(gè)脈沖。
[0045]按鈕201未按下，繼電開(kāi)關(guān)101接通時(shí)，在第一穩(wěn)壓管305陰極得到接近方波形狀的電壓波形，考慮第二電容303、第四電阻401的充放電時(shí)間常數(shù)較大，按鈕201輸出端L2的電壓波形與第一穩(wěn)壓管305陰極電壓波形接近，最大值不超過(guò)25V ;分壓后，按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)VO的脈動(dòng)電壓值最大不超過(guò)0.5V，維持在低電平范圍內(nèi)；因此，按鈕201未按下，繼電開(kāi)關(guān)101接通時(shí)，按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)VO維持為低電平狀態(tài)，不輸出脈沖信號(hào)。
[0046]電流檢測(cè)單元實(shí)施例如圖3所示，信號(hào)調(diào)理電路包括電流反相放大電路和基準(zhǔn)電壓電路?’運(yùn)放502、第六電阻503、第五電容504組成電流反相放大電路，電流互感器501連接至電流反相放大電路的輸入端，運(yùn)放502輸出端輸出與電流互感器501輸出電流成比例關(guān)系的電流檢測(cè)信號(hào)W。第七電阻505、第四穩(wěn)壓管506組成基準(zhǔn)電壓電路，基準(zhǔn)電壓UFO輸出端連接至運(yùn)放502的同相輸入端。電流檢測(cè)單元由直流工作電源VCC供電，其工作原理是，電流互感器501的輸出電流流過(guò)第六電阻503，在運(yùn)放502的輸出端得到一個(gè)電壓信號(hào)UO ；U0以基準(zhǔn)電壓UFO為中心點(diǎn)交變，變化幅度與負(fù)載電流成比例關(guān)系;U0的最大變化范圍在直流工作電源VCC和公共地之間。運(yùn)放502選擇軌到軌輸出的單電源運(yùn)放AD8031。
[0047]交流負(fù)載的待機(jī)電流比工作時(shí)的額度電流要小很多，為了保證待機(jī)電流測(cè)量的靈敏度，可以加大電流反相放大電路的放大倍數(shù)，在交流負(fù)載正常工作、負(fù)載電流較大時(shí)，讓電流反相放大電路進(jìn)入飽和狀態(tài)。
[0048]繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元實(shí)施例如圖4所示，繼電器選擇單線圈磁保持繼電器，驅(qū)動(dòng)電路由驅(qū)動(dòng)器602、第八電阻603、第九電阻604組成；繼電器線圈601連接至驅(qū)動(dòng)器602的輸出端QA、QB ;驅(qū)動(dòng)器602的置位輸入端A連接至微控制器的繼電開(kāi)關(guān)置位信號(hào)輸出端VA，復(fù)位輸入端B連接至微控制器的繼電開(kāi)關(guān)復(fù)位信號(hào)輸出端VB ;第八電阻603、第九電阻604分別是驅(qū)動(dòng)器602置位輸入端A、復(fù)位輸入端B的下拉電阻，分別連接至輸入端與公共地。驅(qū)動(dòng)器602選擇磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)器BH3023。
[0049]繼電開(kāi)關(guān)和繼電器線圈為同一個(gè)磁保持繼電器中的不同部件。繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元由繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源供電。
[0050]微控制器單元實(shí)施例如圖5所示，由微控制器701組成，微控制器701選擇MSP430G2553，其內(nèi)部具有8路10位A/D轉(zhuǎn)換器、上電復(fù)位電路和RC振蕩電路，且其Flash存儲(chǔ)器可以進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)編程，當(dāng)做非易失存儲(chǔ)器使用；繼電開(kāi)關(guān)置位信號(hào)VA從微控制器701的數(shù)字信號(hào)輸出端P2.0輸出，繼電開(kāi)關(guān)復(fù)位信號(hào)VB從數(shù)字信號(hào)輸出端P2.1輸出；電流檢測(cè)信號(hào)UO連接至微控制器701的模擬信號(hào)輸入端A0/P1.0,按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)VO連接至微控制器701的脈沖信號(hào)輸入端Pl.1。微控制器單元由直流工作電源VCC供電。
[0051]所述待機(jī)自動(dòng)斷電插座通斷電源的方法通過(guò)在微控制器單元中運(yùn)行的程序?qū)崿F(xiàn)，程序流程如圖6所示，包括:
[0052]步驟一，接通繼電開(kāi)關(guān)101 ;方法是，按下按鈕201，微控制器單元上電，復(fù)位后發(fā)出10ms寬的繼電開(kāi)關(guān)置位信號(hào)使繼電開(kāi)關(guān)置位，接通繼電開(kāi)關(guān)101。
[0053]步驟二，等待按鈕201釋放；方法是，微控制器單元通過(guò)檢測(cè)脈沖信號(hào)輸入端輸入的按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)V0，判別按鈕201是否釋放；按鈕201釋放時(shí)，按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)VO為低電平；按鈕201按下時(shí)，按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)VO在I個(gè)工頻周期內(nèi)至少輸出I個(gè)脈沖；因此，只有在連續(xù)幾個(gè)工頻周期，例如說(shuō)，連續(xù)5個(gè)工頻周期，即連續(xù)10ms時(shí)間內(nèi)，按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)VO維持為低電平，才判別按鈕201已經(jīng)釋放，等待按鈕釋放的過(guò)程結(jié)束，進(jìn)入下一步驟。微控制器單元要判別連續(xù)一段時(shí)間內(nèi)，是否有脈沖信號(hào)輸入，可以使用外部中斷方式、外部脈沖計(jì)數(shù)方式、外部脈沖捕捉方式。實(shí)施例將按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)VO連接至微控制器701的Pl.1，使用外部中斷方式進(jìn)行判別，即，連續(xù)10ms時(shí)間內(nèi)，Pl.1沒(méi)有申請(qǐng)外部中斷，則按鈕201已經(jīng)釋放。
[0054]步驟三，測(cè)量交流負(fù)載電流值；方法是，以不低于2次/ms的速率連續(xù)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換對(duì)電流檢測(cè)信號(hào)UO進(jìn)行檢測(cè)；取I個(gè)工頻周期之內(nèi)電流檢測(cè)信號(hào)UO的最大值與最小值之差為該工頻周期的電流檢測(cè)信號(hào)峰一峰值；取最近5次電流檢測(cè)信號(hào)峰一峰值的平均值為交流負(fù)載電流值。
[0055]步驟四，待機(jī)狀態(tài)判別及處理；方法是，交流負(fù)載電流值連續(xù)一段時(shí)間小于保存在微控制器701的Flash存儲(chǔ)器中的待機(jī)電流閾值，則判別交流負(fù)載進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，進(jìn)入步驟六，否則進(jìn)入下一步驟；交流負(fù)載電流值連續(xù)小于待機(jī)電流閾值的時(shí)間可以取15s、30s、Imin，也可以是其他長(zhǎng)度的時(shí)間。
[0056]步驟五，檢測(cè)按鈕201狀態(tài)并處理；方法是，按鈕201沒(méi)有按下，返回步驟三；按鈕201按下時(shí)間短于2s，進(jìn)入步驟六；按鈕201按下時(shí)間超過(guò)2s，微控制器單元進(jìn)行交流負(fù)載待機(jī)電流值測(cè)量，取連續(xù)多次電流檢測(cè)信號(hào)峰一峰值的平均值為實(shí)際的交流負(fù)載待機(jī)電流值；交流負(fù)載實(shí)際待機(jī)電流值乘以裕量系數(shù)得到待機(jī)電流閾值；將待機(jī)電流閾值寫(xiě)入微控制器701的Flash存儲(chǔ)器中；返回步驟二；所述的裕量系數(shù)應(yīng)該大于1，例如，取裕量系數(shù)為1.2。
[0057]步驟六，微控制器701發(fā)出10ms寬的繼電開(kāi)關(guān)復(fù)位信號(hào)使繼電開(kāi)關(guān)復(fù)位，斷開(kāi)繼電開(kāi)關(guān)101，等待失電并停止工作。
[0058]I個(gè)工頻周期的時(shí)間是20ms。
[0059]在進(jìn)行繼電開(kāi)關(guān)供電和按鈕供電電流計(jì)算時(shí)，依據(jù)以下原則:
[0060]繼電開(kāi)關(guān)接通時(shí)供電電流需略大于直流工作電源VCC所需電流。在實(shí)施例中，MSP430G2553的工作電流小于0.4mA, AD8031及其外圍電路的工作電流小于1mA，繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元的靜態(tài)電流幾乎為0，因此，繼電開(kāi)關(guān)供電電流只需大于1.5 mA即可。選擇第一電容301的容量，使直流平均電流為2mA，VDD電源電壓12V，則按鈕未按下時(shí)，直流電源消耗的功率是24mW ;第一電阻302取2ΜΩ，消耗的功率約24mW，即在正常工作時(shí)，待機(jī)自動(dòng)斷電插座消耗的功率不超過(guò)50mW。
[0061]按鈕按下時(shí)，需要驅(qū)動(dòng)繼電開(kāi)關(guān)置位或者復(fù)位，其提供的電流需要保證能夠直接驅(qū)動(dòng)繼電開(kāi)關(guān)的動(dòng)作。例如，選擇線圈電壓12V的16A宏發(fā)HFE20型磁保持繼電器時(shí)，線圈電阻360 Ω，線圈額定電流34mA，因此，選擇第二電容303的容量，應(yīng)該保證按鈕供電時(shí)的直流平均電流大于34mA。
[0062]在由繼電開(kāi)關(guān)供電，插座正常工作時(shí)，一旦判斷交流負(fù)載進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，需要驅(qū)動(dòng)繼電開(kāi)關(guān)復(fù)位，此時(shí)的驅(qū)動(dòng)電能由儲(chǔ)能電容提供。因?yàn)槔^電開(kāi)關(guān)供電的電流略大于直流工作電源VCC的所需電流，其超過(guò)部分會(huì)對(duì)第三電容307進(jìn)行充電，直至第三電容307的電壓充滿(mǎn)達(dá)到12V。第三電容307為繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元提供驅(qū)動(dòng)電流時(shí)，需要維持10ms時(shí)間之內(nèi)電壓不低于10V，或者說(shuō)，放電時(shí)間常數(shù)不小于500ms。線圈電阻360 Ω，需要第三電容307的電容量大于1389 μ F，可以選擇第三電容307的容量為2200yF。繼電器線圈電壓選擇24V時(shí)，第三電容307的容量可以降低。
[0063]以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種待機(jī)自動(dòng)斷電插座，其特征在于，由輸出插座、繼電開(kāi)關(guān)、按鈕、微控制器單元、繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元、電流檢測(cè)單元、直流穩(wěn)壓電源單元、按鈕狀態(tài)判別單元組成； 所述繼電開(kāi)關(guān)與按鈕的輸入端都連接至交流電源的相線；輸出插座的相線輸入端連接至繼電開(kāi)關(guān)輸出端；輸出插座的零線輸入端與交流電源零線連接； 所述微控制器單元至少包括有帶I路模擬信號(hào)輸入端的A/D轉(zhuǎn)換單元、I路脈沖信號(hào)輸入端、2路數(shù)字信號(hào)輸出端、非易失存儲(chǔ)器； 所述按鈕狀態(tài)判別單元輸入端連接至按鈕輸出端，輸出端連接至微控制器單元的脈沖信號(hào)輸入端； 所述電流檢測(cè)單元包括電流互感器和信號(hào)調(diào)理電路，電流互感器的輸出連接至信號(hào)調(diào)理電路的輸入端；信號(hào)調(diào)理電路的輸出端連接至微控制器單元中A/D轉(zhuǎn)換單元的模擬信號(hào)輸入端；所述電流互感器設(shè)置在輸出插座的相線輸入端與繼電開(kāi)關(guān)輸出端之間的連接線上； 所述直流穩(wěn)壓電源單元由繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源穩(wěn)壓電路和直流工作電源穩(wěn)壓電路組成，繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源穩(wěn)壓電路具有第一交流電源輸入端、第二交流電源輸入端和繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源輸出端；第一交流電源輸入端連接至繼電開(kāi)關(guān)輸出端，第二交流電源輸入端連接至按鈕輸出端；繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源輸出端設(shè)置有儲(chǔ)能電容；直流工作電源穩(wěn)壓電路的輸入端連接至繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源輸出端； 所述繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元由繼電器線圈和驅(qū)動(dòng)電路組成；繼電器選擇磁保持繼電器；驅(qū)動(dòng)電路具有繼電開(kāi)關(guān)置位信號(hào)輸入端、繼電開(kāi)關(guān)復(fù)位信號(hào)輸入端，分別連接至微控制器單元的繼電開(kāi)關(guān)置位信號(hào)輸出端、繼電開(kāi)關(guān)復(fù)位信號(hào)輸出端；驅(qū)動(dòng)電路的輸出連接至繼電器線圈； 所述繼電開(kāi)關(guān)和繼電器線圈為同一個(gè)繼電器中的不同部件。
2.如權(quán)利要求1所述的待機(jī)自動(dòng)斷電插座，其特征在于，所述繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源穩(wěn)壓電路為電容降壓半波整流電路，由第一電容、第二電容、第三電容、第一電阻、第二電阻、第一穩(wěn)壓管、第一二極管組成；第一電容與第一電阻并聯(lián)后的一端連接至第一穩(wěn)壓管陰極，另外一端為第一交流電源輸入端，連接至繼電開(kāi)關(guān)輸出端；第二電容與第二電阻并聯(lián)后的一端連接至第一穩(wěn)壓管陰極，另外一端為第二交流電源輸入端，連接至按鈕輸出端；第一穩(wěn)壓管陽(yáng)極連接至公共地；第一二極管陽(yáng)極連接至第一穩(wěn)壓管陰極，陰極為繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源輸出端；第三電容并聯(lián)在和公共地之間。
3.如權(quán)利要求1所述的待機(jī)自動(dòng)斷電插座，其特征在于，所述直流工作電源穩(wěn)壓電路由第三電阻、第二穩(wěn)壓管、第四電容組成；第三電阻的一端、第二穩(wěn)壓管陰極、第四電容的一端聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)點(diǎn)為直流工作電源輸出端；第三電阻的另外一端為直流工作電源穩(wěn)壓電路的輸入端，連接至繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源輸出端；第二穩(wěn)壓管陽(yáng)極、第四電容的另外一端連接至公共地；公共地連接至交流電源的零線。
4.如權(quán)利要求1所述的待機(jī)自動(dòng)斷電插座，其特征在于，所述按鈕狀態(tài)判別單元由第四電阻、第五電阻、第三穩(wěn)壓管組成；第四電阻、第五電阻組成分壓電路，分壓電路輸入連接至按鈕輸出端；分壓電路輸出端為按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)輸出端；第三穩(wěn)壓陰極連接至按鈕狀態(tài)脈沖信號(hào)輸出端，陽(yáng)極連接至公共地。
5.如權(quán)利要求1所述的待機(jī)自動(dòng)斷電插座，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理電路包括電流反相放大電路和基準(zhǔn)電壓電路；由運(yùn)放、第六電阻、第五電容組成電流反相放大電路，電流互感器連接至電流反相放大電路的輸入端，運(yùn)放輸出端輸出連接至微控制器單元的模擬信號(hào)輸入端；第七電阻、第四穩(wěn)壓管組成基準(zhǔn)電壓電路，基準(zhǔn)電壓輸出端連接至運(yùn)放的同相輸入端。
6.如權(quán)利要求1所述的待機(jī)自動(dòng)斷電插座，其特征在于，所述繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元由繼電器線圈、驅(qū)動(dòng)器、第八電阻、第九電阻組成；繼電器線圈連接至驅(qū)動(dòng)器的輸出端；驅(qū)動(dòng)器的置位輸入端連接至微控制器單元的繼電開(kāi)關(guān)置位信號(hào)輸出端，復(fù)位輸入端連接至微控制器單元的繼電開(kāi)關(guān)復(fù)位信號(hào)輸出端；第八電阻、第九電阻分別是驅(qū)動(dòng)器置位輸入端、復(fù)位輸入端的下拉電阻。
7.如權(quán)利要求6所述的待機(jī)自動(dòng)斷電插座，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器選擇磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)器BH3023。
8.如權(quán)利要求1所述的待機(jī)自動(dòng)斷電插座，其特征在于，所述微控制器單元選擇微控制器 MSP430G2553。
9.如權(quán)利要求1所述的待機(jī)自動(dòng)斷電插座，其特征在于，所述電流檢測(cè)單元和微控制器單元由直流工作電源供電，繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)單元由繼電開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電源供電。
【文檔編號(hào)】H01R13/713GK203950997SQ201420264066
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】凌云, 肖伸平, 李勇, 羅樹(shù)英 申請(qǐng)人:湖南工業(yè)大學(xué)