電源插頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電源插頭。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)電器的使用量與日倶增，一直并不為人重視的電器待機(jī)耗能的浪費(fèi)問(wèn)題也日益突現(xiàn)出來(lái)。據(jù)中國(guó)節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證中心調(diào)查發(fā)現(xiàn)，待機(jī)能耗已占民用電力消耗的3% _13%，家電待機(jī)能耗占家庭電力消耗的10%左右，各種家電產(chǎn)品的平均待機(jī)能耗為15-30瓦之間。北京市的調(diào)查結(jié)果指出，北京300多萬(wàn)戶居民家庭每年僅待機(jī)能耗一項(xiàng)就需多支付1.8億元，如果算上企事業(yè)單位的待機(jī)能耗，數(shù)字則更為驚人。如此之大的電器待機(jī)能源浪費(fèi)，已經(jīng)成為影響我國(guó)電力供應(yīng)緊張的重要因素。有專(zhuān)家測(cè)算，中國(guó)目前電力缺口與電器待機(jī)浪費(fèi)電量大致相當(dāng)。有效地解決電器待機(jī)浪費(fèi)將大幅度緩解我國(guó)的電力供需矛盾。
[0003]解決電器待機(jī)能耗市場(chǎng)潛力驚人，有戰(zhàn)略眼光的企業(yè)紛紛把目光投向了這類(lèi)節(jié)電產(chǎn)品的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)上，一些電器設(shè)備的節(jié)能器相繼問(wèn)世。如申請(qǐng)公布號(hào)CN 103928799 A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了“一種智能插頭及具有該智能插頭的家電控制系統(tǒng)”，該智能插頭通過(guò)能耗采集模塊采集用電設(shè)備的用電量，通過(guò)無(wú)線通信模塊將信號(hào)發(fā)送給遠(yuǎn)程控制終端，通過(guò)遠(yuǎn)程控制終端的操作，利用繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)插座的斷電，從而實(shí)現(xiàn)電設(shè)備的控制。該申請(qǐng)雖然能夠遠(yuǎn)程對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行斷電控制，但是并不能在電器由正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到待機(jī)狀態(tài)時(shí)對(duì)電器的待機(jī)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視提醒，不能提醒用戶及時(shí)拔掉插頭，從而無(wú)法解決電器待機(jī)的能源浪費(fèi)。而且，雖然該申請(qǐng)中未公開(kāi)繼電器的設(shè)置方式，但按照常規(guī)技術(shù)手段，會(huì)將繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)在插頭的火線上，這種設(shè)計(jì)方式雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)用電器電源的切斷，但是可靠性低，繼電器容易損壞導(dǎo)致電源線故障，且在插頭內(nèi)設(shè)置控制電源線通斷的繼電器會(huì)使插頭體積較大，使用不方便。
[0004]授權(quán)公告號(hào)為CN 201820971 U的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了“一種可自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉的電源插頭”，它能使電器設(shè)備自動(dòng)從待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)入徹底關(guān)閉狀態(tài)；在啟動(dòng)電器設(shè)備的同時(shí)還能由斷電狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)入通電狀態(tài)。但是，該申請(qǐng)采用霍爾型電流傳感器對(duì)耗電狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試需要“在單片機(jī)I控制繼電器3斷開(kāi)，并轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)后，會(huì)每隔I秒自動(dòng)喚醒一次，喚醒期間，重新讓單片機(jī)I的I/O腳臨時(shí)輸出控制信號(hào)，接通繼電器3四十毫秒(兩個(gè)市電周期)以探測(cè)電器設(shè)備消耗的功耗”，每隔Is將繼電器通斷一次，會(huì)使電器頻繁通斷電，影響電器的使用壽命，而且，繼電器也容易損壞，在電器頻繁的啟動(dòng)時(shí)也會(huì)浪費(fèi)大量電能。另夕卜，該申請(qǐng)使用AC/DC采集市電對(duì)微功耗智能控制器供電存在發(fā)熱量大，能耗大的問(wèn)題。
[0005]由上述可見(jiàn)，目前市場(chǎng)上并沒(méi)有一種在不增大現(xiàn)有插頭的體積的情況下，針對(duì)在電器由正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到待機(jī)狀態(tài)時(shí)對(duì)用戶進(jìn)行提醒，方便用戶拔掉插頭，且能計(jì)量待機(jī)能耗的可靠、實(shí)用、低功耗的電源插頭。因此，設(shè)計(jì)一款可以警示用戶用電器轉(zhuǎn)為待機(jī)狀態(tài)，注意拔掉插頭，以及顯示電器待機(jī)能耗的插頭非常有必要。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對(duì)目前沒(méi)有一款在電器由正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到待機(jī)狀態(tài)時(shí)對(duì)用戶進(jìn)行提醒的插頭的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種在不改變現(xiàn)有插頭體積的情況下，能夠警示用戶在電器轉(zhuǎn)為待機(jī)時(shí)拔掉插頭，且能顯示待機(jī)能耗量的電源插頭。
[0007]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:一種電源插頭，包括插頭本體，其特征在于，該電源插頭還包括單片機(jī)、電流互感器、電壓輸出電路、比較器、電能計(jì)量電路、指示燈、蜂鳴器、顯示屏、充放電模塊和電池，
[0008]所述插頭本體的后表面固定設(shè)置有拉環(huán)，所述指示燈設(shè)置在所述拉環(huán)上；所述顯示屏設(shè)置在插頭本體的后表面，所述指示燈、蜂鳴器和顯示屏分別與所述單片機(jī)連接；所述插頭本體內(nèi)設(shè)置有空腔，所述單片機(jī)、電流互感器、電壓輸出電路、比較器、電能計(jì)量電路、充放電模塊和電池位于所述空腔內(nèi)；
[0009]所述電壓輸出電路包括運(yùn)算放大器Al、反饋電阻Rl和抗干擾電容C2，所述反饋電阻Rl串聯(lián)在運(yùn)算放大器的反向輸入端和輸出端之間；所述插頭內(nèi)的火線在所述電流互感器上纏繞若干匝，所述電流互感器的輸出端與所述運(yùn)算放大器Al的輸入端連接，運(yùn)算放大器Al的輸出端連接所述比較器的同相輸入端，在所述比較器的反向輸入端設(shè)置參考電壓，所述比較器的輸出端與所述單片機(jī)連接；
[0010]所述電能計(jì)量電路包括電能計(jì)量芯片，所述電能計(jì)量芯片為HLW8012芯片，在所述插頭內(nèi)的火線上串接電阻R14，所述HLW8012芯片電流采集端的VlP引腳和VIN引腳分別連接在電阻R14兩端，所述HLW8012芯片電壓采集端V2P串接電阻RlO后與所述插頭內(nèi)的火線連接；
[0011]所述充放電模塊包括繼電器開(kāi)關(guān)電路、穩(wěn)壓輸出電路和充電電路，所述繼電器開(kāi)關(guān)電路包括微型繼電器KM和驅(qū)動(dòng)三極管Q3 ;所述穩(wěn)壓輸出電路包括穩(wěn)壓芯片U6 ;所述充電電路包括電池控制器LM3420、穩(wěn)壓器U2、三極管Ql、三極管Q2、二極管D3、二極管D4以及若干電容和電阻，所述三極管Q2的發(fā)射極e與電池控制器LM3420的輸入引腳IN連接，三極管Q2的集電極c與所述電池的正極連接，所述電池控制器LM3420的輸出引腳OUT與三極管Ql的基極b連接，三極管Ql的集電極c與穩(wěn)壓器U2的反饋調(diào)壓端ADJ連接，穩(wěn)壓器U2的輸出引腳OUT依次正向串聯(lián)二極管D3和二極管D4后與所述電池正極連接；所述穩(wěn)壓芯片U6的輸入端連接在二極管D3和二極管D4之間，所述繼電器KM的常閉觸點(diǎn)Kl串聯(lián)在二極管D3和二極管D4之間，繼電器KM的常開(kāi)觸點(diǎn)K2與二極管D4并聯(lián)，所述三極管Q3的基極b與所述單片機(jī)連接。
[0012]優(yōu)選的，所述指示燈為雙色LED燈。
[0013]進(jìn)一步的，該電源插頭還包括無(wú)線模塊，所述無(wú)線模塊與所述單片機(jī)連接。優(yōu)選的，所述無(wú)線模塊為藍(lán)牙模塊。更進(jìn)一步的，所述無(wú)線模塊還包括無(wú)線模塊指示燈D5，所述無(wú)線模塊指示燈D5上拉電阻Rll后與所述單片機(jī)連接。
[0014]為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電源插頭的功能進(jìn)行按鍵操作，進(jìn)一步的，該電源插頭還包括與所述單片機(jī)連接的顯不屏按鍵、蜂鳴器按鍵、無(wú)線1?塊啟動(dòng)按鍵和總按鍵，所述顯不屏按鍵、蜂鳴器按鍵、無(wú)線模塊啟動(dòng)按鍵和總按鍵設(shè)置在所述插頭本體的后表面。
[0015]為了補(bǔ)償相位差，進(jìn)一步的，在所述反饋電阻Rl上并聯(lián)一個(gè)RC振蕩電路。
[0016]為了保護(hù)運(yùn)算放大器Al，優(yōu)選的，在所述運(yùn)算放大器Al的正向輸入端和反向輸入端之間反向并聯(lián)保護(hù)二極管Dl和保護(hù)二極管D2。
[0017]為了實(shí)現(xiàn)散熱，進(jìn)一步的，在所述插頭本體的側(cè)面設(shè)置有與所述空腔相通的散熱孔。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0019]1、本實(shí)用新型充放電模塊的設(shè)計(jì)充分利用了電器正常工作時(shí)電源線內(nèi)電流大，待機(jī)時(shí)電流小的特征，提供了兩種供電模式。在電器處于使用狀態(tài)時(shí)，充放電模塊采用電流互感器供電模式，對(duì)設(shè)備的元器件進(jìn)行供電，并同時(shí)對(duì)電池充電；在電器待機(jī)狀態(tài)時(shí)，由于插頭內(nèi)的火線的功率不足以使電流互感器為設(shè)備供電，因此充放電模塊切換到電池供電模式，保證了待機(jī)時(shí)指示燈和蜂鳴器的工作。這種設(shè)計(jì)不僅不需要外加電源，利用電流互感器在電器使用狀態(tài)時(shí)對(duì)電池充電，節(jié)省了電能，而且不會(huì)像AC/DC供電那樣發(fā)熱現(xiàn)象嚴(yán)重。
[0020]2、它的電壓輸出電路使電流互感器輸出的電壓分別傳送給比較器和充放電模塊，供電壓取樣比較和供電，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，減小了設(shè)計(jì)成本。
[0021]3、插頭本體后表面的拉環(huán)上設(shè)計(jì)有指示燈，可以很醒目的讓用戶看到指示燈狀態(tài)，再配合蜂鳴器，使電器待機(jī)狀態(tài)的信號(hào)一定能傳達(dá)給用戶，保證用戶拔掉插頭；而且，拉環(huán)的設(shè)計(jì)還方便了插頭的拔插，不會(huì)像目前的插頭那樣拔插費(fèi)力。
[0022]4、在插頭本體后表面設(shè)置顯示屏和各個(gè)按鍵，方便操作和觀察待機(jī)能耗量，而且用戶可以使用手機(jī)藍(lán)牙通過(guò)無(wú)線模塊對(duì)待機(jī)能耗量進(jìn)行查看。
[0023]5、本電源插頭的整體設(shè)計(jì)使該插頭具有與普通的電源插頭相同的體積，不妨礙插頭的拔插操作，具有電器轉(zhuǎn)待機(jī)時(shí)拔掉插頭的警示功能，以及待機(jī)耗電量顯示功能，這在插頭領(lǐng)域是一個(gè)創(chuàng)新。
【附圖說(shuō)明】
[0024]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的部分優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本實(shí)用新型的側(cè)視圖；
[0026]圖2為本實(shí)用新型的俯視圖；
[0027]圖3為圖2中沿A-A剖視圖；
[0028]圖4為本實(shí)用新型原理框圖；
[0029]圖5為本實(shí)用新型部分電路圖；
[0030]圖6為本實(shí)用新型充電模塊電路圖；
[0031]圖7為本實(shí)用新型指示燈電路圖；
[0032]圖8為本實(shí)用新型按鍵電路圖；
[0033]圖9為本實(shí)用新型顯示屏電路圖。
[0034]圖中，I插頭本體、11后表面、12拉環(huán)、121指示燈線槽、13空腔、14散熱孔、2指示燈、3顯示屏、4電池、5按鍵、6線路板、7電流互感器。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例做詳細(xì)描述:
[0036]如圖1至圖9所示，該電源插頭包括插頭本體1、單片機(jī)、電流互感器7、電壓輸出電路、比較器、電能計(jì)量電路、無(wú)線模塊、指示燈2、蜂鳴器、顯示屏3、充放電模塊、電池4和按鍵5。所述單片機(jī)、電壓輸出電路、比較器、電能計(jì)量電路以及充放電模塊封裝在線路板6上。
[0037]所述插頭本體I的后表面11固定設(shè)置有拉環(huán)12，拉環(huán)12與后表面11垂直。拉環(huán)12可以與插頭本體I 一體沖壓形成，也可以通過(guò)卡扣與插頭本體I連接。在所述拉環(huán)12的外表面設(shè)置有用于安裝指示燈2的凹槽，并在拉環(huán)12內(nèi)設(shè)置有指示燈線槽121，所述指示燈2沿所述拉環(huán)12外表面設(shè)置。如圖2和圖3中所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了五個(gè)指示燈，優(yōu)選的，所述指示燈為雙色LED燈，顏色可以為紅色和綠色，在電器正常使用狀態(tài)時(shí)為綠色，待機(jī)狀態(tài)時(shí)為紅色。如圖7所示，采用5個(gè)LED1-LED5作為指示燈2，LED1-LED5的負(fù)極分別與單片機(jī)U4的P2.0引腳、P2.5引腳、P2.6引腳、P2.7引腳、Pl.4引腳連接；當(dāng)然，指示燈2還可以設(shè)計(jì)成一個(gè)與拉環(huán)12相適應(yīng)的弧形的燈管。
[0038]所述顯示屏3設(shè)置在插頭本體I的后表面11，如圖9所示，顯示屏3 (圖9中的U7)采用四個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼管顯示，每個(gè)數(shù)碼顯示管由單片機(jī)U4通過(guò)三極管(圖9中的三極管Q4-Q7)驅(qū)動(dòng)，圖9中的引腳P2.1-P2.4，引腳P3.0-P3.7分別與單片機(jī)U4的1引腳連接。當(dāng)