本實(shí)用新型涉及電氣設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于人體感應(yīng)的多模式智能插座。

背景技術(shù)：

插座是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚募揖佑闷?。在為人們帶來舒適的同時(shí)，也隱藏著諸多隱患，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、許多電氣火災(zāi)是由于家用電器短路、過載引起的。而短路、過載事故發(fā)生初期很難被人察覺發(fā)現(xiàn)，特別是當(dāng)家里沒有人時(shí)，更難采取處置措施。

2、家人出遠(yuǎn)門后，有可能忘記關(guān)掉用電設(shè)備，例如電磁爐、電飯煲等發(fā)熱設(shè)備，造成危險(xiǎn)事故發(fā)生。

3、因家人疏忽、遺忘，忘記關(guān)掉家電，導(dǎo)致電器長時(shí)間工作，既浪費(fèi)了電能，又縮短了家電使用壽命。例如電熱水器、飲水機(jī)等。

現(xiàn)有的專利技術(shù)中也公開了一些智能插座。例如，對比文件一種無線智能插座控制器(申請?zhí)枺?01320415620.2)提出了一種支持無線智能插座。該插座有兩種工作模式：有人模式、無人模式。在有人模式下，通過檢測人體信號，判斷有人無人，來通斷插座火線。無人模式下，通過檢測電流，判斷是否超過功率閾值，來通斷火線。插座通斷火線是利用繼電器實(shí)現(xiàn)的。

現(xiàn)有技術(shù)的不足是：

(1)工作模式除了有人、無人兩種模式，還應(yīng)增加普通插座模式。即作為普通插座去使用。有些家用電器正常使用時(shí)，不應(yīng)該斷電。比如正在工作的計(jì)算機(jī)等。

(2)僅僅通過檢測電流，設(shè)定功率閾值，來通斷火線，不夠精確。有些設(shè)備，在啟動瞬間，有一個(gè)較高的電流沖擊，很容易造成誤判斷。利用溫度檢測來識別是否過載、發(fā)熱，更為直接、合理。

(3)通斷火線，僅僅利用繼電器電路，很容易造成微控制器端口承受過電壓，引入干擾，損壞控制器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型公開了一種基于人體感應(yīng)的多模式智能插座，具有短路、過載、過溫度保護(hù)功能，同時(shí)具備聯(lián)動人體檢測功能。該插座可根據(jù)實(shí)際需求，分別選擇普通插座模式、離家模式、自動檢測模式。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)短路、過載、過溫度時(shí)，該插座可自動斷開電源，避免火災(zāi)事故發(fā)生。在自動檢測模式下，如果檢測到房間內(nèi)無人員時(shí)，該插座可自動切斷電源，節(jié)約不必要的電能消耗。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下：

一種基于人體感應(yīng)的多模式智能插座，包括控制單元，所述控制單元分別與溫度檢測電路、電流檢測電路、通斷控制電路及人體檢測電路相連；

所述電流檢測電路用于測量智能插座回路的電流，當(dāng)出現(xiàn)過載、短路時(shí)，及時(shí)將電流信號傳遞給控制單元；

所述溫度檢測電路用于測量插座面板的溫度，并將溫度信號傳遞給控制單元；

所述人體檢測電路用于探測房間內(nèi)有人及無人信息，并將該信號發(fā)送給控制單元；

所述控制單元根據(jù)設(shè)定的工作模式及接收的信號實(shí)現(xiàn)通過通斷控制電路實(shí)現(xiàn)對智能插座回路的控制。

進(jìn)一步的，所述控制單元能夠設(shè)定的工作模式包括普通模式、離家模式、自動檢測模式；

普通模式下，控制單元不進(jìn)行智能控制，作為一種普通的插座使用；

離家模式下，控制單元進(jìn)行短路、過載、過溫度保護(hù)，該模式下的插座適用于不能停電的設(shè)備，該模式下將保證設(shè)備正常用電，同時(shí)確保設(shè)備安全；

自動檢測模式下，控制單元每隔一定時(shí)間分析房間內(nèi)人員活動情況，當(dāng)檢測到無人時(shí)，自動斷電；家人出門，且用電設(shè)備允許斷電時(shí)，選擇該模式。

進(jìn)一步的，所述控制單元、溫度檢測電路、電流檢測電路及通斷控制電路均安裝在插座殼體內(nèi)，所述插座殼體上安裝有顯示單元及撥碼按鈕，顯示單元及撥碼按鈕均與控制單元相連，所述人體檢測電路安裝在插座殼體外，例如安裝在室內(nèi)墻壁上。

進(jìn)一步的，工作模式的選擇通過安裝在插座殼體上撥碼按鈕進(jìn)行設(shè)定。

進(jìn)一步的，所述電流檢測電路包括依次串聯(lián)的電流檢測部分、高阻抗跟隨器及低通濾波器；

所述電流檢測部分將被測交流電流等比例的轉(zhuǎn)換為低幅值交流信號并傳輸至高阻抗跟隨器，高阻抗跟隨器對接收的信號進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)提高檢測電路的輸入阻抗并降低輸出阻抗并將處理后的信號傳輸至低通濾波電路，所述低通濾波電路消除被測交流信號的高頻干擾并將處理后的信號傳輸至控制單元。

進(jìn)一步的，所述溫度檢測電路包括依次串聯(lián)的橋式電路、差分放大電路及高通濾波器，所述橋式電路兩個(gè)橋臂上分貝設(shè)置有溫度傳感器，橋式電路用于提取被測量溫度信號，并轉(zhuǎn)化為差分信號并傳輸至差分放大電路，差分放大電路用于將放大差分信號并將放大后的信號傳輸至高通濾波器，高通濾波器用于消除被測信號的低頻干擾并將處理后的信號傳輸控制單元。

進(jìn)一步的，所述通斷控制電路包括相串聯(lián)的光電耦合器及繼電器驅(qū)動電路，所述光電耦合器接收控制單元發(fā)出的開通/關(guān)斷信號，并將該信號傳遞給繼電器驅(qū)動電路，繼電器驅(qū)動電路驅(qū)動繼電器的閉合或斷開，繼而控制插座回路的通斷。

進(jìn)一步的，所述人體檢測電路由人體檢測傳感器、信號處理芯片以及輔助電路構(gòu)成，當(dāng)房間內(nèi)有人時(shí)，人體檢測電路輸出高電平給控制單元，當(dāng)房間內(nèi)無人時(shí)，人體檢測電路輸出低電平給控制單元。

一種基于人體感應(yīng)的多模式智能插座的工作方法，包括：

步驟一：控制單元識別設(shè)定的工作模式，判斷是否是普通模式，如果是，進(jìn)入步驟二，否則，判斷是否是離家模式，如果是離家模式，則執(zhí)行步驟三：否則，執(zhí)行自動檢測模式，轉(zhuǎn)入步驟四；

步驟二：執(zhí)行普通模式，禁止電流檢測、溫度檢測、人體檢測及禁止通斷控制；

步驟三：執(zhí)行離家模式，允許電流檢測、溫度檢測及通斷控制，禁止人體檢測，控制單元判斷是否采樣時(shí)間到，如果未到，則更新計(jì)數(shù)器，否則，進(jìn)行檢測插座的回路電流及插座的工作溫度，判斷電流是否超過設(shè)定值，如是，則發(fā)出斷開指令，否則，繼續(xù)判斷溫度是否超過設(shè)定值，若是中，則發(fā)出斷開指令，否則，繼續(xù)檢測；

步驟四：執(zhí)行自動檢測模式，允許電流檢測、溫度檢測、通斷控制及人體檢測，控制單元判斷是否采樣時(shí)間到，如果未到，則更新計(jì)數(shù)器，否則，進(jìn)行檢測插座的回路電流及插座的工作溫度及人體的監(jiān)測，判斷電流是否超過設(shè)定值，如是，則發(fā)出斷開指令，否則，繼續(xù)判斷溫度是否超過設(shè)定值，若是中，則發(fā)出斷開指令，否則，判斷房間是否無人，若是，則發(fā)出斷開指令，否則，繼續(xù)檢測。

本實(shí)用新型的有益效果：

1、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種高精度的電流檢測電路、溫度檢測電路。利用電流檢測電路、溫度檢測電路實(shí)現(xiàn)過載、發(fā)熱等火災(zāi)隱患檢測。雙重檢測冗余，提高了對火災(zāi)隱患的精確診斷、識別。

2、本實(shí)用新型具有的人體感應(yīng)功能，有效避免了出門忘記關(guān)電器引起的電能浪費(fèi)、火災(zāi)等惡性事故，使家人出門更安心。

3、本實(shí)用新型的溫度檢測電路是由橋式電阻網(wǎng)絡(luò)、差分放大器以及濾波器構(gòu)成的。該電路簡單容易實(shí)現(xiàn)。且具有測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

4、本實(shí)用新型的通斷控制電路增加了光電耦合單元，有效的減少了市電交流電源對智能插座微控制器的干擾，提高了控制效果，延長了微控制器的使用壽命。

附圖說明

圖1智能插座總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2智能插座內(nèi)部結(jié)構(gòu)詳圖；

圖3本實(shí)用新型總體工作流程圖；

圖4普通模式工作流程圖；

圖5離家模式工作流程圖；

圖6自動檢測模式工作流程圖；

圖7電流檢測電路；

圖8溫度檢測電路；

圖9通斷控制電路；

圖10人體檢測電路。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明：

一種基于人體感應(yīng)的多模式智能插座由微控制器DSP、人體檢測電路、溫度檢測電路、電流檢測電路、通斷控制電路、顯示、撥碼按鈕構(gòu)成。

其中，微控制器、溫度檢測、電流檢測是集成安裝在插座內(nèi)部，撥碼按鈕、顯示單元安裝在插座表面。人體檢測電路安裝在室內(nèi)，通過無線信號與微控制器通訊。

智能插座總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

智能插座內(nèi)部結(jié)構(gòu)詳圖如圖2所示。

微控制器DSP用于接收人體檢測電路、溫度檢測電路、電流檢測電路的信號，通過判斷分析，發(fā)出通斷控制信號。進(jìn)而開通或關(guān)斷插座回路。

智能插座同時(shí)設(shè)有撥碼按鈕、顯示部分。家人通過按鈕的選擇，可使插座工作在不同模式，例如普通模式、離家模式、自動檢測模式。

電流檢測電路的作用是測量每一個(gè)智能插座回路的電流，當(dāng)出現(xiàn)過載、短路時(shí)，及時(shí)將電

流信號傳遞給微控制器DSP。

溫度檢測電路的作用是測量插座面板的溫度。并將溫度信號傳遞給微控制器DSP

通斷控制電路的作用是，當(dāng)出現(xiàn)過載、短路、過溫度情況時(shí)，DSP發(fā)出指令，斷開插座回路，保護(hù)用電設(shè)備。當(dāng)工作在自動人體檢測模式時(shí)，如檢測到室內(nèi)無人時(shí)，DSP發(fā)出指令，斷開插座回路，節(jié)約用電。

人體檢測電路用于探測房間內(nèi)有人、無人，并將該信號發(fā)送給微控制器DSP。

該插座具有以下功能：

1)帶短路、過載保護(hù)功能

當(dāng)用電設(shè)備過載、短路時(shí)，該插座自動斷電，保護(hù)用電設(shè)備，避免火災(zāi)事故發(fā)生。

2)過溫度保護(hù)功能

在插座內(nèi)部安裝了溫度檢測電路，當(dāng)檢測到插座面板出現(xiàn)過溫度現(xiàn)象，智能插座將切斷電源，避免火災(zāi)事故發(fā)生。

3)人體感應(yīng)

智能插座內(nèi)置微控制器DSP，可以聯(lián)動人體檢測電路傳來的信號。分析房間內(nèi)是否有人停留。當(dāng)檢測到房間內(nèi)無人時(shí)，如果工作在允許斷電模式，智能插座將切斷電源。設(shè)置該模式，將減少人員出行，忘記關(guān)電器帶來的電能浪費(fèi)問題。家人出遠(yuǎn)門時(shí)，不用再擔(dān)心是否關(guān)掉電源。

該插座有以下三種工作模式：

(1)普通模式：

該模式下，不進(jìn)行智能控制，作為一種普通的插座使用。

(2)離家模式：

該模式下，插座進(jìn)行短路、過載、過溫度保護(hù)。適用于電冰箱等不能停電的設(shè)備。該模式下將保證設(shè)備正常用電，同時(shí)確保設(shè)備安全。

(3)自動檢測模式

該模式下，微控制器DSP每隔一定時(shí)間分析房間內(nèi)人員活動情況。當(dāng)檢測到無人時(shí)，自動斷電。

家人出門，且用電設(shè)備允許斷電時(shí)，選擇該模式。例如飲水機(jī)、電磁爐等。

智能插座總體工作方法為：

該插座總共有三種工作模式：普通模式、離家模式、自動檢測模式。插座工作后，首先通過檢測撥碼按鈕的設(shè)定，選擇不同的工作模式，總體工作流程如圖3所示。

(1)普通模式：如圖4所示：

該模式下，不進(jìn)行智能控制，作為一種普通的插座使用。

(2)離家模式：如圖5所示：

該模式下，插座進(jìn)行短路、過載、過溫度保護(hù)。如發(fā)現(xiàn)插座回路出現(xiàn)短路、過負(fù)荷、過溫度情況，智能插座將自動切斷回路電源。

該模式適用于電冰箱等不能停電的家用設(shè)備。該模式下將保證設(shè)備正常用電，同時(shí)確保設(shè)備安全。

(3)自動檢測模式，如圖6所示：

該模式下，智能插座每隔一段時(shí)間，檢測回路電流、溫度、房間內(nèi)人員活動情況。當(dāng)出現(xiàn)過溫度、過負(fù)荷、短路時(shí)，插座自動切斷電源。同時(shí)，當(dāng)檢測到房間內(nèi)無人員活動時(shí)，插座將自動斷電。

家人出門，且用電設(shè)備允許斷電時(shí)可選擇該模式。例如飲水機(jī)、洗衣機(jī)、電磁爐等用電設(shè)備。

智能插座硬件電路部分詳細(xì)介紹如下：

本申請還具體公開了電流檢測電路的具體電路圖，如圖7所示：電流檢測電路的作用是測量每一個(gè)智能插座回路的電流，當(dāng)出現(xiàn)過載、短路時(shí)，及時(shí)將電流信號傳遞給微控制器DSP。

電流檢測電路由電流檢測、高阻抗跟隨器、低通濾波器構(gòu)成。電流檢測部分將被測交流電流等比例的轉(zhuǎn)換為低幅值交流信號。高阻抗跟隨器用于提高檢測電路的輸入阻抗、降低輸出阻抗，使得被測量信號更容易被DSP識別。低通濾波電路用于消除被測交流信號的高頻干擾，提高檢測精度。

本申請還具體公開了溫度檢測電路的具體電路圖，如圖8所示：溫度檢測電路的作用是測量插座面板的溫度。并將溫度信號傳遞給微控制器DSP。

溫度檢測電路由橋式電路、差分放大電路、高通濾波器構(gòu)成。

利用電阻分壓網(wǎng)絡(luò)組建了橋式電路。如圖所示溫度傳感器PT1、PT2分別位于兩個(gè)橋臂上。橋式電路的作用是提取被測量溫度信號，并轉(zhuǎn)化為差分信號。

差分放大電路用于將放大差分信號。高通濾波器用于消除被測信號的低頻干擾，提高測量精度。

本申請還具體公開了通斷控制電路的具體電路圖，如圖9所示：通斷控制電路的作用是，當(dāng)出現(xiàn)過載、短路、過溫度情況時(shí)，DSP發(fā)出指令，斷開插座回路，保護(hù)用電設(shè)備。當(dāng)工作在自動人體檢測模式時(shí)，如檢測到室內(nèi)無人時(shí)，DSP發(fā)出指令，斷開插座回路，節(jié)約用電。

通斷控制電路由光電耦合器、繼電器驅(qū)動電路構(gòu)成的。

光電耦合器接收DSP發(fā)出的開通/關(guān)斷信號，并將該信號傳遞給繼電器驅(qū)動電路。采用光電耦合設(shè)計(jì)，減少了插座對DSP控制器的電氣干擾，提高了控制精度，延長了端口使用壽命。

當(dāng)DSP發(fā)出開通信號時(shí)，繼電器驅(qū)動電路MOSFET Q3導(dǎo)通，繼電器得電閉合。交流接觸器K1閉合。插座回路帶電。

當(dāng)DSP發(fā)出關(guān)斷信號時(shí)，繼電器驅(qū)動電路MOSFET Q3關(guān)斷，繼電器失電斷開。交流接觸器K1斷開。插座回路斷電。

本申請還具體公開了人體檢測電路的具體電路圖，如圖10所示：人體檢測電路用于探測房間內(nèi)有人、無人，并將該信號發(fā)送給微控制器DSP。

人體檢測電路由人體檢測傳感器IC5、信號處理芯片CS9803GP、以及輔助電路構(gòu)成。

當(dāng)房間內(nèi)有人時(shí)，電路輸出高電平給DSP。

當(dāng)房間內(nèi)無人時(shí)，電路輸出低電平給DSP。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型改進(jìn)之處在于：

工作模式劃分為：普通插座模式、離家模式、自動檢測模式。日常使用時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需要，合理選擇不同模式。既能滿足日常生活使用，同時(shí)起到保護(hù)作用。

利用電流檢測電路、溫度檢測電路實(shí)現(xiàn)過載、發(fā)熱等火災(zāi)隱患檢測。雙重檢測冗余，提高了對隱患的精確診斷、識別。

改進(jìn)了繼電器驅(qū)動電路。通過光電耦合隔離，將切斷電路的過電壓隔離在控制器端口之外，提高了抗干擾效果。

上述雖然結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。