本發(fā)明涉及智能家居領(lǐng)域，具體而言，涉及一種具有紅外學(xué)習(xí)功能的智能插座。

背景技術(shù)：

隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，智能家居行業(yè)也迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。眾多互聯(lián)網(wǎng)公司、電器廠商紛紛加入到智能家居行業(yè)，推出了品類豐富的智能家居產(chǎn)品，搶占更多的智能家居市場(chǎng)份額。

智能用電作為智能家居的重要組成部分，其產(chǎn)品的豐富與發(fā)展也將為人們的日常生活帶來方便和舒適的體驗(yàn)。電力與每個(gè)人息息相關(guān)，智能插座作為用戶電力接入終端產(chǎn)品，其必將成為智能家居和智能用電進(jìn)入普通家庭的突破點(diǎn)，也將為普通用戶的智能用電體驗(yàn)帶來質(zhì)的飛躍。

目前大部分智能插座只具Wi-Fi無線通信和繼電器通斷控制功能，功能較少，不夠智能，而且一般家庭紅外設(shè)備繁多，電視、DVD、機(jī)頂盒、空調(diào)等等，每一個(gè)支持紅外控制的設(shè)備都有對(duì)應(yīng)的遙控器，每次控制設(shè)備都要從一堆遙控器里面選出配套的遙控器再去控制設(shè)備，給用戶帶來非常不好的體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)控制多種紅外控制設(shè)備的智能插座。

因此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種具有紅外學(xué)習(xí)功能的智能插座，包括：

與每個(gè)設(shè)備電源接口均對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)的用電信息采集單元，用于采集當(dāng)前設(shè)備電源接口對(duì)應(yīng)的用電設(shè)備的用電信息并發(fā)送至處理器，所述用電信息包括電壓、電流、功率因數(shù)和在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的用電量；

Wi-Fi通信單元；

所述處理器，連接至所述用電信息采集單元、存儲(chǔ)單元、所述Wi-Fi通信單元和紅外收發(fā)單元，用于將從所述信息采集單元接收到的所述用電信息發(fā)送至存儲(chǔ)單元，以及還用于根據(jù)通過所述Wi-Fi收發(fā)單元接收到的控制命令向所述紅外收發(fā)單元發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)；

所述紅外收發(fā)單元，用于學(xué)習(xí)用戶指定紅外控制設(shè)備的紅外控制指令，以及在從所述處理器接收到控制信號(hào)時(shí)向該控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的紅外控制設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的控制命令；

所述存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)從所述處理器接收到的所述用電信息。

進(jìn)一步，與每個(gè)設(shè)備電源接口均對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)繼電器和繼電器控制單元，其中：

所述處理器還連接至所述繼電器控制單元，用于在通過所述Wi-Fi通信單元接收到繼電器控制信號(hào)時(shí)向所述繼電器控制單元發(fā)送對(duì)應(yīng)的控制命令；

所述繼電器控制單元用于在從所述處理器接收到控制命令時(shí)向所述繼電器發(fā)送相應(yīng)的動(dòng)作指令，控制所述繼電器接通或斷開對(duì)應(yīng)的設(shè)備電源接口的電路。

所述處理器可以為MSP430G2553單片機(jī)。

本發(fā)明中的智能插座，具有用電信息監(jiān)控功能和紅外學(xué)習(xí)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多種不同設(shè)備的集中控制，不需要多個(gè)遙控器，方便的用戶的使用；還可以通過Wi-Fi發(fā)送對(duì)繼電器的控制指令，控制各個(gè)設(shè)備的電路的通斷，方便快捷。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有紅外學(xué)習(xí)功能的智能插座的框圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有紅外學(xué)習(xí)功能的智能插座的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有紅外學(xué)習(xí)功能的智能插座，包括：

與每個(gè)設(shè)備電源接口均對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)的用電信息采集單元，用于 采集當(dāng)前設(shè)備電源接口對(duì)應(yīng)的用電設(shè)備的用電信息并發(fā)送至處理器，所述用電信息包括電壓、電流、功率因數(shù)和在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的用電量；

Wi-Fi通信單元；

所述處理器，連接至所述用電信息采集單元、存儲(chǔ)單元、所述Wi-Fi通信單元和紅外收發(fā)單元，用于將從所述信息采集單元接收到的所述用電信息發(fā)送至存儲(chǔ)單元，以及還用于根據(jù)通過所述Wi-Fi收發(fā)單元接收到的控制命令向所述紅外收發(fā)單元發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)；

所述紅外收發(fā)單元，用于學(xué)習(xí)用戶指定紅外控制設(shè)備的紅外控制指令，以及在從所述處理器接收到控制信號(hào)時(shí)向該控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的紅外控制設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的控制命令；

所述存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)從所述處理器接收到的所述用電信息。

進(jìn)一步，與每個(gè)設(shè)備電源接口均對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)繼電器和繼電器控制單元，其中：

所述處理器還連接至所述繼電器控制單元，用于在通過所述Wi-Fi通信單元接收到繼電器控制信號(hào)時(shí)向所述繼電器控制單元發(fā)送對(duì)應(yīng)的控制命令；

所述繼電器控制單元用于在從所述處理器接收到控制命令時(shí)向所述繼電器發(fā)送相應(yīng)的動(dòng)作指令，控制所述繼電器接通或斷開對(duì)應(yīng)的設(shè)備電源接口的電路。

所述處理器可以為MSP430G2553單片機(jī)。

本發(fā)明中的智能插座，具有用電信息監(jiān)控功能和紅外學(xué)習(xí)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多種不同設(shè)備的集中控制，不需要多個(gè)遙控器，方便的用 戶的使用；還可以通過Wi-Fi發(fā)送對(duì)繼電器的控制指令，控制各個(gè)設(shè)備的電路的通斷，方便快捷。

其中，紅外學(xué)習(xí)的具體實(shí)現(xiàn)方式已是成熟的技術(shù)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的常識(shí)，在此不再贅述。

在一種具體實(shí)施方式中，本發(fā)明中的智能插座，如圖2所示：

電源電路包括兩部分：220VAC～5VDC電源電路和5VDC～3V3DC電源電路兩部分。這兩部分都采用開關(guān)電源方案，相對(duì)于工頻變壓器和傳統(tǒng)的LDO方案，具有功耗小，效率高，體積小，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。

220VAC～5VDC電源電路采用NCP1015非隔離方案，電路簡(jiǎn)單，采用十幾個(gè)電子元件即可實(shí)現(xiàn)AC80～260V輸入到DC5V的交直流變換。由于采用先進(jìn)的動(dòng)態(tài)自供電(DSS),NCP1015的工作電壓可以直接從漏極吸取，因此省去了輔助線圈，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化電路，減少了變壓器所占的體積，以及降低了成本。5VDC～3V3DC電源的核心器件采用TI公司的DC/DC開關(guān)電源芯片TPS5401，相對(duì)于常規(guī)的降壓LDO，電源轉(zhuǎn)換效率得到提高。

用電信息采集單元采用CS5463計(jì)量方案。該芯片具有性價(jià)比高，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。CS5463可以使用低成本的分流器或互感器測(cè)量電流，使用分壓電阻或電壓互感器測(cè)量電壓。

用電信息采集單元的電壓測(cè)量采用分壓電阻來實(shí)現(xiàn)，220V高壓經(jīng)過電阻分壓，R9兩側(cè)得到的是毫伏級(jí)的低壓交流小信號(hào)，送入CS5463的前端電電壓采集通道VIN-和VIN+。

用電信息采集單元的電流測(cè)量采用錳銅電阻來實(shí)現(xiàn)，大電流經(jīng)過 錳銅電阻R10，在R10電阻兩側(cè)得到的mV級(jí)的低壓小信號(hào)，送入CS5463的前端電電流采集通道IIN-和IIN+。

計(jì)量芯片CS5463的電壓通道和電流通道及外圍電路，將交流小信號(hào)送入計(jì)量芯片內(nèi)部。該空氣斷路器計(jì)量單元的兩個(gè)采集通道，都加入了保護(hù)二極管，使兩個(gè)通道有干擾信號(hào)輸入的情況下也可保持在一定的電壓范圍之內(nèi)；電流采集通道還加入了濾波電感和壓敏電阻，來增強(qiáng)兩個(gè)通道的抗干擾能力和保證數(shù)據(jù)采集的精確性。

掉電監(jiān)測(cè)電路的作用是在220V交流電突然斷掉的情況下，給智能插座MCU提供一個(gè)中斷信號(hào)，智能插座MCU根據(jù)這個(gè)中斷信號(hào)進(jìn)行掉電保護(hù)處理。掉電保護(hù)的作用是將接入設(shè)備的當(dāng)前的用電信息及時(shí)存儲(chǔ)，防止掉電造成的用電信息丟失。

掉電監(jiān)測(cè)前端電路是將220V交流電轉(zhuǎn)換為低壓方波信號(hào)。該低壓方波信號(hào)送入TLC555ID定時(shí)器，使用該定時(shí)器的強(qiáng)大功能可以進(jìn)一步將方波信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電平信號(hào)。在有220V交流電的情況下，PD_INT1是高電平，在沒有220V交流電即掉電的情況下，PD_INT變?yōu)榈碗娖?；由此，在掉電時(shí)，PD_INT1引腳將產(chǎn)生一個(gè)下降沿中斷信號(hào)給智能插座MCU，智能插座MCU利用此中斷信號(hào)即可進(jìn)行掉電保護(hù)處理。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元是用的是AT24C64，AT24C64是存儲(chǔ)容量達(dá)64Kbit(8K*8bit)的EEPROM。存儲(chǔ)器器里面自動(dòng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)可選擇加密存儲(chǔ)，大大增加了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性。

處理器的MCU選擇的是MSP430G2x53系列中的MSP430G2553。具有超低功耗特性的MSP430單片機(jī)特別適合低成本傳感器系統(tǒng)，此類系統(tǒng)負(fù)責(zé)捕獲模擬信號(hào)、將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字值、隨后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以進(jìn)行顯示或傳送至主機(jī)系統(tǒng)。

Wi-Fi通信單元使用的射頻芯片是CC3100，CC3100具有業(yè)界最低的功耗(適用于電池供電式設(shè)備)，以及低功耗射頻和高級(jí)低功耗模式；以及高度的靈活性，可將任何微控制器(MCU)與CC3100解決方案配合使用。可利用快速連接、云支持和片上Wi-Fi、互聯(lián)網(wǎng)和穩(wěn)健的安全協(xié)議實(shí)現(xiàn)針對(duì)IoT的簡(jiǎn)易型開發(fā)，無需具備開發(fā)連接型產(chǎn)品的先前經(jīng)驗(yàn)。能夠采用某種手機(jī)或平板電腦應(yīng)用程序或者一種具有多種配置選項(xiàng)(包括SmartConfig^TM技術(shù)、針對(duì)WPS和AP模式的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器簡(jiǎn)單且安全地將其設(shè)備連接至Wi-Fi。

掉電監(jiān)測(cè)電路的作用是在220V交流電突然斷掉的情況下，給智能插座MCU提供一個(gè)中斷信號(hào)，智能插座MCU根據(jù)這個(gè)中斷信號(hào)進(jìn)行掉電保護(hù)處理。掉電保護(hù)的作用是將接入設(shè)備的當(dāng)前的用電信息及時(shí)存儲(chǔ)，防止掉電造成的用電信息丟失。

繼電器狀態(tài)檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)原理和掉電監(jiān)測(cè)電路相同，主要用來確定當(dāng)前繼電器的狀態(tài)是閉合還是斷開，配合后臺(tái)服務(wù)器和用戶客戶端，用戶可查詢繼電器的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

紅外發(fā)射管選用的是SE303，其外形和發(fā)光二極管LED差不多，發(fā)出紅外光(近紅外線約0.93μm)，管壓降約1.4V。為了提高被控設(shè)備的接收信號(hào)的成功率，使用6只紅外發(fā)射管均勻分布在各個(gè)角度。 紅外一體接收頭選用的是TSOP1838。

該智能插座要自動(dòng)存儲(chǔ)接入設(shè)備一月的用電數(shù)據(jù)，必須要有時(shí)鐘。在智能插座上電時(shí)，時(shí)鐘可通過Wi-Fi通信單元與家庭路由器通信獲得。為了避免長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，智能插座系統(tǒng)時(shí)鐘和真實(shí)時(shí)間偏移過大，每隔一定的周期，智能插座要和接入設(shè)備主控板板時(shí)鐘校一次時(shí)。

智能插座的存儲(chǔ)單元，可根據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多少，選擇不同存儲(chǔ)容量的存儲(chǔ)芯片；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和對(duì)外通信時(shí)的加密算法也可根據(jù)單片機(jī)資源和對(duì)加密性能的要求，采用不同的加密算法。計(jì)量芯片的選擇也有很大的靈活性，生產(chǎn)電能計(jì)量芯片的廠家很多，計(jì)量芯片種類和型號(hào)也非常豐富，可以根據(jù)不同的需要，選擇性價(jià)比較高的單相電能計(jì)量芯片來替換本發(fā)明中使用的計(jì)量芯片。智能插座的Wi-Fi無線通信單元的射頻可根據(jù)性能、成本需求選擇不同廠商的芯片，比如美國(guó)TI、高通、美信，中國(guó)臺(tái)灣MTK等。

本發(fā)明中提出的智能插座，首先能夠高精度的計(jì)量接入設(shè)備的用電信息，包括電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電量等；利用時(shí)鐘信號(hào)還能自動(dòng)存儲(chǔ)接入設(shè)備最近一月的用電信息，以1分鐘為一個(gè)刻度，精確計(jì)量并記錄這1分鐘內(nèi)的平均功率和平均用電量，根據(jù)這些信息，用戶可以更精確的了解自己的用電情況。同時(shí)根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，還可以自動(dòng)存儲(chǔ)所接入設(shè)備最近一個(gè)月內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)信息，即記錄所接入設(shè)備每次狀態(tài)變化的時(shí)間點(diǎn)和變化前后的狀態(tài)，這些記錄可以作為分析接入設(shè)備是否狀態(tài)良好的依據(jù)。

該發(fā)明計(jì)量芯片的采集通道使用了豐富濾波和抗干擾元件，大大 增強(qiáng)了計(jì)量電路抗干擾性和保證了計(jì)量數(shù)據(jù)的精度。

智能插座的MCU在對(duì)用電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)前先進(jìn)行加密，所以存儲(chǔ)單元里面的數(shù)據(jù)都是經(jīng)過加密的，即使意外被他人讀取到存儲(chǔ)芯片的數(shù)據(jù)，沒有密鑰的情況下，也難以得到到存儲(chǔ)的真實(shí)數(shù)據(jù)。智能插座對(duì)外通信都采用了加密算法，保證了數(shù)據(jù)通信的安全性。

該智能插座具有紅外學(xué)習(xí)和發(fā)送功能，通過紅外學(xué)習(xí)和客戶端從后臺(tái)服務(wù)器獲取紅外碼流數(shù)據(jù)庫(kù)的方式，該智能插座能夠控制絕大多數(shù)紅外設(shè)備。

該智能插座采用Wi-Fi無線通信方式，為家庭智能用電提供了完整的無線通信方案。基于Wi-Fi通信的智能插座最主要的優(yōu)勢(shì)在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，具有廣闊市場(chǎng)前景。

綜上所述，本發(fā)明的內(nèi)容并不局限在上述的實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本發(fā)明的技術(shù)指導(dǎo)思想之內(nèi)提出其他的實(shí)施例，但這種實(shí)施例都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。