專利名稱：具電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插及無線集中操控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)一種具有雙組電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插裝置及無線集中操控裝置，其包含節(jié)電壁插裝置及無線集中操控裝置，主要是借由節(jié)電壁插裝置顯示電器 用品的用電或定時控制等信息，或通過無線集中操控裝置而自動形成網(wǎng)絡(luò)，以針對兩個以 上節(jié)電壁插裝置進(jìn)行查詢或控制的電源監(jiān)控工作，達(dá)到節(jié)能減碳預(yù)期目的及優(yōu)化生活質(zhì)量。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有公知的壁插裝置，一般都只是單純的插座或開關(guān)，根本無法從壁插的插座或 開關(guān)顯示或獲知相關(guān)用電信息，也未能將各項(xiàng)用電信息利用無線方式傳達(dá)集中到控制中 心，且控制中心也無法控制每個壁插或開關(guān)上的使用電器，換言之，現(xiàn)今的壁插完全不具有 電力測量顯示及傳訊和遠(yuǎn)距控制等功能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的，在于提供一種具有雙組電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插 裝置及無線集中操控裝置。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種具電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插及無線 集中操控裝置，其包含節(jié)電壁插裝置及無線集中操控裝置，節(jié)電壁插裝置，其包括銘板、上 蓋、液晶顯示器、背光模塊、兩個以上觸控彈簧片、測量顯示板、無線傳訊模塊、插座控制板、 開關(guān)、插座及底座，該底座開有一方孔，并配合上蓋依序與銘板、上蓋、液晶顯示器、背光模 塊、兩個以上觸控彈簧片、測量顯示板、無線傳訊模塊、插座控制板、開關(guān)、插座組合，測量顯 示板是在上面設(shè)置無線傳訊模塊、兩個以上觸控彈簧片、液晶顯示器、背光模塊，而整片測 量顯示板和插座控制板是固定鎖在上蓋上，再貼上銘板，又結(jié)合前預(yù)先將原壁插接線盒的 接線插接在開關(guān)或插座的接線端子口上，結(jié)合后的插座控制板及開關(guān)、插座均穿過底座的 方孔；無線集中操控裝置，其為與節(jié)電壁插裝置匹配使用，該無線集中操控裝置是通過 內(nèi)建的無線通訊模塊，利用無線方式遙讀及遙控節(jié)電壁插裝置的電力信息和電源開關(guān)控 制。節(jié)電壁插裝置的上蓋與底座是通過卡榫而呈緊密結(jié)合。無線集中操控裝置是與多個節(jié)電壁插裝置連網(wǎng)遙讀或遙控，并利用無線集中操控 裝置操控多個節(jié)電壁插裝置。無線集中操控裝置包括木框、玻璃、印刷銘板、觸控感測及指示燈板、控制及數(shù)值 顯示板、下層固定用底板、無線通訊模塊、多數(shù)個螺絲座；印刷銘板繪有操作面板上的各種 圖標(biāo)符號，觸控感測及指示燈板使用電容式感觸技術(shù)及表面貼裝器件小型LED配置在一片 PCB板上，觸控感測及指示燈板的位置需對應(yīng)于印刷銘版，控制及數(shù)值顯示板是在其板上放 置有無線通訊模塊，最下層則為下層固定用底板，為將控制及數(shù)值顯示板放在下層固定用底板上，控制及數(shù)值顯示板上設(shè)有多數(shù)個螺絲座，利用螺絲由下層固定用底板下端往上鎖 住螺絲座，控制及數(shù)值顯示板牢固于下層固定用底板上，觸控感測及指示燈板利用兩邊插 座，插在控制及數(shù)值顯示板上，而玻璃直接用膠粘在木框之下，印刷銘板夾在玻璃與觸控感 測及指示燈板之間，利用木螺絲把下層固定用底板鎖緊于木框。 節(jié)能壁插裝置包含直流電源供應(yīng)、零交越電源控制電路、液晶顯示器、微處理器 及電力測量部分、無線通訊及觸控操作接口 ；其中直流電源供應(yīng)，其自市電取得交流電源，并經(jīng)轉(zhuǎn)換以取得一直流工作電壓；零交越電源控制電路，其為受控于微處理器及電力測量部分的開關(guān)控制信號；液晶顯示器，其信號源自微處理器及電力測量部分，將測量或累計(jì)的能源信息或 時間、定時等信息顯示；微處理器及電力測量部分，其為節(jié)能壁插裝置的控制中心，通過內(nèi)建的電力測量 功能取得兩組插座的用電實(shí)時數(shù)據(jù)，經(jīng)由內(nèi)部程序處理和內(nèi)建的時間計(jì)算功能，轉(zhuǎn)換成能 源信息，再依觸控操作接口指示，通過液晶顯示器及推動電路，將信息顯示于液晶顯示屏；無線通訊，其電源由直流電源供應(yīng)，而傳輸信號線是與微處理器及電力測量部分 的微處理器相連，并利用無線傳輸和自動形成網(wǎng)絡(luò)，使節(jié)電壁插裝置與無線集中操控裝置 完成雙向聯(lián)機(jī)；觸控操作接口，其使用接觸操控面板的符號位置查詢電容變化，對應(yīng)的輸出產(chǎn)生 電氣信號。無線集中操控裝置包含時間電路、數(shù)字顯示及推動器電路、功能指示及推動器電 路、RS-485通訊接口電路、微電腦控制及外圍電路、無線通訊接口電路、電源轉(zhuǎn)換供應(yīng)電路、 輸入串行處理接口電路及觸控操作接口電路。節(jié)電壁插裝置及無線集中操控裝置均使用Zigbee (紫蝶，一種無線短距離傳輸方 式)無線通訊技術(shù)作為接口。節(jié)電壁插裝置設(shè)有雙色LED背光的液晶顯示屏和觸控鍵。本實(shí)用新型還提供一種節(jié)電壁插裝置，其包括銘板、上蓋、液晶顯示器、背光模 塊、兩個以上觸控彈簧片、測量顯示板、無線傳訊模塊、插座控制板、開關(guān)、插座及底座，該底 座開有一方孔，并配合上蓋依序與銘板、上蓋、液晶顯示器、背光模塊、兩個以上觸控彈簧 片、測量顯示板、無線傳訊模塊、插座控制板、開關(guān)、插座組合，測量顯示板是在上面置設(shè)無 線傳訊模塊、兩個以上觸控鍵彈簧片、液晶顯示器、背光模塊，而整片測量顯示板和插座控 制板是固定鎖在上蓋上，再貼上銘板，又結(jié)合前是預(yù)先將原壁插接線盒的接線插接在開關(guān) 或插座的接線端子口上，結(jié)合后的插座控制板及開關(guān)、插座均穿過底座的方孔。節(jié)電壁插裝置，包含直流電源供應(yīng)、零交越電源控制電路、液晶顯示器、微處理器 及電力測量部分、無線通訊及觸控操作接口 ；其中直流電源供應(yīng)，其自市電取得交流電源，并經(jīng)轉(zhuǎn)換以取得一直流工作電壓；零交越電源控制電路，其為受控于微處理器及電力測量部分的開關(guān)控制信號；能將測量或累計(jì)的能源信息或時間、定時信息顯示的液晶顯示器，其信號源自微 處理器及電力測量部分；微處理器及電力測量部分，其為節(jié)能壁插裝置的控制中心，通過內(nèi)建的電力測量 功能取得兩組插座的用電實(shí)時數(shù)據(jù)，經(jīng)由內(nèi)部程序處理和內(nèi)建的時間計(jì)算功能，轉(zhuǎn)換成能源信息，再依觸控操作接口指示，通過液晶顯示器及推動電路，將信息顯示于液晶顯示屏；無線通訊，其電 源是由直流電源供應(yīng)，而傳輸信號線是與微處理器及電力測量部 分的微處理器相連，并利用無線傳輸和自動形成網(wǎng)絡(luò)雙向聯(lián)機(jī)；觸控操作接口，其使用接觸操控面板的符號位置查詢電容變化，對應(yīng)的輸出產(chǎn)生 電氣信號。本實(shí)用新型中的節(jié)電壁插裝置具有電力測量、顯示、傳訊和定時控制的功能，并可 利用無線通訊和兩個以上節(jié)電壁插裝置自動形成網(wǎng)絡(luò)的連網(wǎng)集中操控裝置，用以集中搜集 各節(jié)電壁插裝置的用電信息和控制，或經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)地監(jiān)控各個節(jié)電壁插裝置上的電器用 品，同時達(dá)到優(yōu)化生活和節(jié)能減碳的目的。本實(shí)用新型的節(jié)電壁插裝置能同步測量并顯示兩個插座上的電器實(shí)時用電信息， 以及累計(jì)的電能消耗，并借由控制按鍵可查詢歷史記錄數(shù)據(jù)和比較信息。本實(shí)用新型的節(jié)電壁插裝置無需外接任何的定時器，即可直接通過該節(jié)電壁插裝 置所設(shè)定ON(接通)及OFF(斷開)的定時時間，以供定時啟動或關(guān)閉壁插的電源。本實(shí)用新型的節(jié)電壁插裝置內(nèi)建有Zigbee無線通訊接口，除了能將所測量的電 力信息顯示在壁插本體上的顯示屏之外，也可通過Zigbee接口和無線集中操控裝置自動 形成網(wǎng)絡(luò)，以便集中管控各個節(jié)電壁插裝置的電源和信息統(tǒng)計(jì)，讓整體操作更為方便且更 容易節(jié)能。本實(shí)用新型的具電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插裝置及無線集中操控裝置，利 用Zigbee無線通訊和自動形成網(wǎng)絡(luò)的特性，把同樣都內(nèi)建有Zigbee通訊模塊的節(jié)電壁 插裝置和無線集中操控裝置連結(jié)起來，從無線集中操控裝置的觸控面板，即可很簡便通過 Zigbee操控每個連網(wǎng)的節(jié)電壁插裝置，甚至通過網(wǎng)絡(luò)可從遠(yuǎn)地PC或手機(jī)連網(wǎng)至無線集中 操控裝置，再經(jīng)由Zigbee遙控或遙讀節(jié)電壁插裝置，讓遠(yuǎn)距操控也能看到電力信息，進(jìn)而 使得遠(yuǎn)距控制更為確實(shí)可靠。

以下配合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的特征及優(yōu)點(diǎn)圖IA為本實(shí)用新型中節(jié)電壁插裝置的主視圖；圖IB為本實(shí)用新型中節(jié)電壁插裝置的側(cè)視圖；圖2為將本實(shí)用新型的節(jié)電壁插裝置安裝在墻壁的實(shí)施狀態(tài)示意圖；圖3為本實(shí)用新型中節(jié)電壁插裝置的分解示意圖；圖4為本實(shí)用新型中節(jié)電壁插裝置的功能方塊圖；圖5為本實(shí)用新型中節(jié)電壁插裝置的電路圖；圖6A為本實(shí)用新型中無線集中操控裝置的主視圖；圖6B為本實(shí)用新型中無線集中操控裝置的側(cè)視圖；圖7為將本實(shí)用新型的無線集中操控裝置掛在墻壁上的使用實(shí)施示意圖；圖8為本實(shí)用新型中無線集中操控裝置的分解示意圖；圖9為本實(shí)用新型中無線集中操控裝置的功能方塊圖；圖10A、圖IOB均為本實(shí)用新型中無線集中操控裝置的電路圖。附圖標(biāo)記說明[0046]節(jié)電壁插裝置1無線集中操控裝置2銘板 1. 1上蓋1. 2LCD液晶顯示器 1. 3背光模塊1.4觸控彈簧片1. 5測量顯示板 1. 6Zigbee無線傳訊模塊1.7插座控制板1.8開關(guān)1. 9插座 1. 10底座1. 11方孔1. 12螺絲孔1. 13卡榫1. 14直流電源供應(yīng)4. 1零交越電源控制電路4.2LCD 顯示器4. 3微處理器及電力測量部分4.4Zigbee 無線通訊 4. 5觸控操作接口 4. 6木框 2. 1玻璃2. 2印刷銘板 2. 3觸控感測及指示燈板2.4控制及數(shù)值顯示板 2. 5底板2. 6Zigbee無線通訊模塊2. 7螺絲座 2. 8時間電路 9.1數(shù)字顯示及推動器電路9. 2功能指示及推動器電路9.3RS-485 通訊接 口 電路 9. 4微電腦控制及外圍電路9. 5Zigbee無線通訊接口電路9.6電源轉(zhuǎn)換供應(yīng)電路9.7輸入串行處理接口電路 9.8觸控操作接口電路9.9具體實(shí)施方式
如附圖所示，本實(shí)用新型具有雙組電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插裝置及無線集 中操控裝置，其主要包含節(jié)電壁插裝置1及無線集中操控裝置2，圖IA及圖IB為本實(shí)用新 型中節(jié) 電壁插裝置1的主視圖及側(cè)視圖，圖2則是顯示將節(jié)電壁插裝置1安裝在墻壁(或 替代墻壁原有的插座或開關(guān))的狀態(tài)，該節(jié)電壁插裝置1具有雙組電力顯示和傳訊功能，實(shí) 施時是將整個節(jié)電壁插裝置1的外形增高大約1. 5公分，并適當(dāng)加大其長寬尺寸，同時減少 一個壁插的插座，把原有最多三個插座數(shù)量減少成為兩個，而這些多出來的空間，即用來放 置測量、顯示背光、傳訊及控制等元件，由于其容納空間有限，因此需要特別的做法和電氣、 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能在整體上獲得實(shí)用、安全且操作簡便的效果。圖3為本實(shí)用新型中節(jié)電壁插裝置的分解示意圖，其依序包括銘板1. 1、上蓋 1.2、LCD (Liquid Crystal Display，液晶顯示器)液晶顯示器1. 3、背光模塊1. 4、兩個以上 觸控彈簧片1. 5 (本實(shí)用新型中為4個)、測量顯示板1. 6、Zigbee (紫蝶，一種無線短距離 傳輸方式)無線傳訊模塊1. 7、插座控制板1. 8、開關(guān)1. 9、插座1. 10及底座1. 11。底座1. 11開有一方孔1. 12，其大小和傳統(tǒng)壁插接線開口大小相同，在方孔1. 12兩 側(cè)各開一個長形螺絲孔1. 13，是用來以螺絲將底座1. 11鎖在原有壁插接線盒的螺絲孔，長 形螺絲孔的目的是用來調(diào)整底座1.11，在螺絲鎖緊時讓整個底座1.11很方正的被固定在 原接線盒上，然后再依序?qū)?gòu)件1. 1 1. 10施予整體組合，通過四個卡榫1. 14，使上蓋1. 2 與底座1. 11完成緊密結(jié)合。而在結(jié)合前并預(yù)先將原壁插接線盒的接線插接在開關(guān)1. 9或 插座1. 10的接線端子口上，結(jié)合后圖中的插座控制板1. 8及開關(guān)1. 9、插座1. 10均穿過底 座1. 11的方孔1. 12，被置放在原壁插接線盒的空間內(nèi)，另外，測量顯示板1. 6是在其上面置 設(shè)有Zigbee無線傳訊模塊1. 7、4只觸控彈簧片1. 5、IXD液晶顯示器1. 3、背光模塊1. 4，整 片的測量顯示板1. 6和插座控制板1. 8，可被固定鎖在上蓋1. 2，再貼上銘板1. 1，借此若和 已固定鎖附在傳統(tǒng)壁插接線盒上的底座1. 11，再通過卡榫1. 14兩相結(jié)合，便可完成本實(shí)用 新型中節(jié)電壁插裝置的完整安裝。圖4為本實(shí)用新型中節(jié)能壁插裝置的功能方塊，圖中的方塊4. 1作為直流電源供 應(yīng)，其自市電P1、P2取得交流電源，并經(jīng)轉(zhuǎn)換以取得本實(shí)用新型所需的5V直流工作電壓。方塊4. 2是零交越電源控制電路，受控于方塊4. 4即微處理器及電力測量部分的 0N/0FF控制信號，能在市電剛好零交越時ON (接通)或0FF(斷開)壁插插孔-1S0-1的電 源，其目的使控制RELAY (繼電器)在ON或OFF時完全無火花也沒有突波電源，增加使用的 信賴性。方塊4. 3是IXD顯示器，其信號源自方塊微處理器及電力測量部分4. 4，能將所測 量或累計(jì)的能源信息或時間、定時等信息，經(jīng)由本方塊LCD液晶顯示器4. 3顯示出來。方塊4. 4是微處理器及電力測量部分，為節(jié)能壁插裝置1的控制中心，方塊4. 4能 通過內(nèi)建的電力測量功能取得兩組插座的用電實(shí)時數(shù)據(jù)，經(jīng)由內(nèi)部程序處理和內(nèi)建的時間 計(jì)算功能，可轉(zhuǎn)換成能源信息，再根據(jù)方塊觸控操作接口 4.6的指示，通過方塊IXD顯示器 4. 3及推動電路，便可將使用者所想看到的電能或時間等信息在液晶顯示屏表現(xiàn)出來，其測 量的數(shù)據(jù)，也能經(jīng)由方塊Zigbee無線通訊4. 5和本實(shí)用新型中另一無線集中操控裝置2的 聯(lián)機(jī)，讓無線集中操作裝置2在遠(yuǎn)處也能遙讀及遙控節(jié)能壁插裝置1。[0092]以下是說明本實(shí)用新型節(jié)電壁插裝置1的各方塊動作原理及其作用，圖5為本實(shí) 用新型節(jié)電壁插裝置1的電路圖，如圖所示，方塊4. 1是直流電源供應(yīng)，交流市電由電源輸 入端Pl及P2輸入，經(jīng)電感L2、二極管D4、有源電容EC3、電阻R31、有源電容EC4整流及濾 波，再經(jīng)由切換控制交換式電源供應(yīng)穩(wěn)壓ICdntegrated Circuit，集成電路)U4及外圍電 阻R62、無源電容C25、變壓器T2組成切換式電源控制電路，在變壓器T2的二次側(cè)二極管 D5、有源電容EC1、電感Li、有源電容EC2、無源電容C18、穩(wěn)壓管D6等，整流出本實(shí)用新型節(jié) 電壁插裝置1所需的直流電源3. 3V，為使3. 3V電源穩(wěn)定，經(jīng)由電阻R65、電阻R67、電阻R69、 電阻R70及穩(wěn)壓管SHRl的穩(wěn)壓作用和光電隔離器TO反饋，控制微處理器U3，切換控制交換 式電源供應(yīng)穩(wěn)壓IC U4的轉(zhuǎn)換周期比例，使本電路能穩(wěn)定輸出3. 3V的直流供應(yīng)。另外為提 供RELAY較高的動作電源，從變壓器T2的二次側(cè)，另有插頭取出電源經(jīng)二極管D7、二極管 D9、電阻R58、無源電容C20、穩(wěn)壓管D10、有源電容EC5、無源電容C21等的整流濾波電路，可 得到另一組24V的直流輸出，提供給方塊4. 2的RELAY使用。另外變壓器T2的一次側(cè)，接 有穩(wěn)壓管ZD1、電阻R49、電阻R39、無源電容C19、二極管D8等，為消除交換式電源供應(yīng)穩(wěn)壓 IC U4在做開關(guān)轉(zhuǎn)換能源時，所產(chǎn)生的瞬間突波之用。 圖5的方塊4. 2為零交越電源控制電路，圖中主要在控制電源輸入端Pl與P4的 ON及OFF時機(jī)，Pl及P4并聯(lián)TRAIC (零交越整流器)Q2及RELAY (繼電器)Kl，當(dāng)Pl及P4 由OFF變?yōu)镺N時，需使端口 RYl-ON的信號由L0W(低電平)變HI (高電平)，因電阻R3與 有源電容C5充電關(guān)系，電阻R4、電阻R6和電阻R12及電阻R11、電阻R13電阻阻值的設(shè)計(jì)， 將使晶體管Q4、晶體管Q3、晶體管Ql接序接通，當(dāng)晶體管Q4先ON時，即經(jīng)電阻R8使零交 越檢測IC Ul啟動，促使TRAIC Q2在最近的一周市電過零時導(dǎo)通，當(dāng)晶體管Q4及TRAIC Q2 導(dǎo)通之后，接著晶體管Q3導(dǎo)通，使RELAY Kl導(dǎo)通，因TRAIC Q2已先導(dǎo)通，故RELAY Kl導(dǎo)通 時，并不會在RELAY Kl接點(diǎn)上產(chǎn)生火花，最后晶體管Ql也導(dǎo)通，晶體管Ql導(dǎo)通，將迫使晶 體管Q40FF，也使TRAIC Q2在最近的一個市電過零時OFF，這時Pl與P4僅靠RELAY Kl維 持導(dǎo)通狀態(tài)，和一般的RELAY控制狀況一樣，但經(jīng)由上述的過程，將使電源由OFF變ON時， 因準(zhǔn)確的在零交越接通電源，故無火花或電氣雜音出現(xiàn)。當(dāng)Pl及P4由ON變?yōu)镺FF時，需使RY1-0N的信號由HI變L0W，因電阻R3與有源 電容C5放電的關(guān)系，將使晶體管Q1、晶體管Q3、晶體管Q4依序0FF，當(dāng)晶體管Ql先OFF時， 將使晶體管Q4變0N，這時零交越檢測IC Ul又被啟動，將使TRAIC Q2在零交越下導(dǎo)通，使 Pl與P4除經(jīng)RELAY Kl導(dǎo)通外，其所并聯(lián)的TRAIC Q2也導(dǎo)通，接著晶體管Q3也由ON變 OFF,這時將使RELAY Kl接點(diǎn)0FF，因Pl與P4有TRAIC Q2維持在ON狀態(tài)，故RELAYK1的 OPEN(開啟)并不會產(chǎn)生火花，最后晶體管Q4也由ON變0FF，這時將使Ul關(guān)閉，TRAIC Q2 也將在下一個零交越的時間點(diǎn)上關(guān)掉電源，讓整個關(guān)電的過程不會產(chǎn)生火花和電氣雜音。如圖5的方塊4. 3為IXD顯示器，其信號來源全來自方塊4. 4的微處理器IC U2， 如圖IA所示，其所顯示的內(nèi)容包括有兩個插座的實(shí)時測量信息、能源消耗記錄數(shù)據(jù)，以及 時間相關(guān)的信息。節(jié)電壁插裝置1設(shè)有雙色LED背光的液晶顯示屏和觸控鍵，如圖5所示， IXD背光是使用Dll (紅色)及D12(藍(lán)色)兩只LED，通過這雙色LED的通電時間比例，可 得到紅、藍(lán)、紫、偏紅紫、偏藍(lán)紫等多種顏色背光，搭配測量值及使用狀態(tài)而變化。如圖5的方塊4. 4是微處理器及電力測量部分，其中Zigbee無線通信用I⑶2已 內(nèi)含電力電能量測功能、時間萬年歷、LCD推動電路及各式內(nèi)存及程序等。其中電力測量的電壓部分，信號來自方塊4. 1的Pl與P2間的分壓電路，即Pl經(jīng)R76、R77、R78與R80分壓 取得，經(jīng)1 79、1 81丄7丄40取得信號，接到2丨81^6無線通信用IC U2的V2P、V2N，電流信號 分開兩組，分別測量兩個插座的個別消耗電流，即測量電阻R61及電阻R64的電壓降，再經(jīng) 由 Rl、R2、Cl、C2及R9、R14、C3、C6分別接到Zigbee無線通信用 IC U2 的 VIP、VlN 及 V3P、 V3N，Zigbee無線通信用IC U2即可根據(jù)這些電壓及電流信號，分別測量及計(jì)算出兩個插座 的個別消耗功率和累積消耗電能，其數(shù)據(jù)再搭配內(nèi)部的時間電路，使能分別統(tǒng)計(jì)出任何時 間或時段所使用的能源消耗，包括實(shí)時消耗功率或電源信息，都可利用LCD推動信號，直接 驅(qū)動方塊4. 3的IXD顯示器顯示出來。圖5的方塊4. 5是Zigb ee無線通訊，其所需的電源由方塊4. 1直流輸出3. 3V提 供，另外其傳輸信號線RXD及TXD與方塊4. 4的Zigbee無線通信用IC U2相連，即利用微 處理器U3的無線傳輸和自動形成網(wǎng)絡(luò)的功用，讓本實(shí)用新型的節(jié)電壁插裝置1與無線集中 操控裝置2完成雙向聯(lián)機(jī)，換言之外部的無線集中操控裝置2可通過微處理器U3的傳輸信 號線TXD和RXD和微處理器IC U2完成與有線連接方式一樣讀取電力測量信息或設(shè)定電源 ON 或 OFF。圖5的方塊4. 6是觸控操作接口，其使用兩只電容式觸控IC U6.U7,每只電容式觸 控IC有兩個觸控片，分別對應(yīng)圖中觸控片KEY1、KEY3及KEY2、KEY4，該四只觸控片都設(shè)有 彈簧片，頂在操控面板的四個符號下面，如圖3的觸控彈簧片1.5所示，使用者只需將手指 接觸操控面板的符號位置，即能查詢電容的變化，而使對應(yīng)的輸出產(chǎn)生電氣信號，即圖5中 的Kl K4，這四個能產(chǎn)生HI/LOW的信號接到方塊4. 4的Zigbee無線通信用IC U2的輸入 腳，微處理器內(nèi)部的程序即能根據(jù)Kl K4的電位變化，執(zhí)行操作者所欲執(zhí)行的功能。如圖6A及圖6B所示，其分別為本實(shí)用新型中所匹配使用的無線集中操控裝置2 的主視圖和側(cè)視圖，本項(xiàng)無線集中操控裝置2是以一個類似圖框的方式，可供掛在墻壁上， 只需提供一個3. 3V的DC(直流)電源，便能通過內(nèi)建的Zigbee無線通訊模塊2. 7(如圖8 所示)，利用無線方式遙讀及遙控上述各節(jié)電壁插裝置1的電力信息和電源0N/0FF控制。如圖所示，上述無線集中操控裝置2內(nèi)含Zigbee無線通訊模塊，能和多個節(jié)電壁 插裝置1連網(wǎng)遙讀或遙控，并利用無線集中操控裝置2的觸控面板，可直接用手觸摸、操控 多個節(jié)電壁插裝置，也能查詢各個壁插的個別實(shí)時電力和累積的電能、電費(fèi)、排放C02數(shù)量 等。如圖7所示，即是將本實(shí)用新型的無線集中操控裝置2掛在墻壁上的使用實(shí)施示意圖。如圖8所示，其為本實(shí)用新型的無線集中操控裝置2的分解示圖，其包括木框 2. 1、玻璃2. 2、印刷銘板2. 3、觸控感測及指示燈板2. 4、控制及數(shù)值顯示板2. 5、下層固定用 底板2. 6、Zigbee無線通訊模塊2. 7、多數(shù)個螺絲座2. 8 (本實(shí)用新型中為4個)；圖中的木 框2. 1為一片木框，就如同相框一般，而印刷銘板2. 3是繪有操作面板上的各種圖標(biāo)符號， 觸控感測及指示燈板2. 4是使用電容式感觸技術(shù)及SMD (Surface Mounted Devices，表面貼 裝器件)小型LED配置在一片PCB板上，觸控感測及指示燈板2. 4的位置需對應(yīng)于印刷銘 版2. 3，控制及數(shù)值顯示板2. 5是在其板上放置有Zigbee無線通訊模塊2. 7，最下層則為下 層固定用底板2. 6，裝配時是將控制及數(shù)值顯示板2. 5放在下層固定用底板2. 6上，該控制 及數(shù)值顯示板2. 5上設(shè)有多數(shù)個螺絲座2. 8，然后利用螺絲由下層固定用底板2. 6下端往上 鎖住螺絲座2. 8，使控制及數(shù)值顯示板2. 5可被牢固于下層固定用底板2. 6上，然后再把觸 控感測及指示燈板2. 4利用兩邊插座，插在控制及數(shù)值顯示板2. 5上，而玻璃2. 2則直接用膠粘在木框2. 1之下，最后再把印刷銘板2. 3夾在玻璃2. 2與觸控感測及指示燈板2. 4之間，利用6只木螺絲把下層固定用底板2. 6直接鎖緊于木框2. 1后，即完成組裝。圖9為本實(shí)用新型的無線集中操控裝置2的功能方塊圖。方塊9. 1為時間電路，方塊9. 2為數(shù)字顯示及推動器電路，方塊9. 3為功能指示及 推動器電路，方塊9. 4為RS-485通訊接口電路，方塊9. 5為微電腦控制及外圍電路，方塊 9. 6為Zigbee無線通訊接口電路，方塊9. 7為電源轉(zhuǎn)換供應(yīng)電路，方塊9. 8為輸入串行處理 接口電路，方塊9. 9為觸控操作接口電路，以下并就各方電路原理及作用敘述如后如圖IOA的方塊9. 1是時間電路，圖中U15為時間IC，能計(jì)數(shù)振蕩晶體Yl的頻率， 然后經(jīng)由時間IC U15的管腳SCL及SDA信號與方塊9. 5的微處理器U12雙向溝通，能設(shè)定 現(xiàn)在時間，也能隨時讀取當(dāng)下真正的時間，圖中C14為超級大容量的電容器，當(dāng)停電時時間 IC U15使用C14的電荷，仍可使用七天以上，換言之，停電七天內(nèi)再來電時，可不必重新再 設(shè)定現(xiàn)在時間。如圖IOA的方塊9. 2是數(shù)字顯示及推動器電路，從串行轉(zhuǎn)并列IC Ul的Data(數(shù) 據(jù))信號線逐一往下串，即串行轉(zhuǎn)并列IC U1、U4、U7、U10、U2、TO、U8，依次將Data線串聯(lián)起 來，然后從方塊9. 5的微處理器U12的STRl及CLK信號線搭配Data信號線，即能把所欲顯 示的信息通過肌、諷、價(jià)、肌0、似、冊、現(xiàn)7個串行轉(zhuǎn)并列IC，便能在LD1、LD11、LD21、LD30、 LD2、LD12、LD22等7個七段顯示LED上指示出數(shù)據(jù)信息。另外方塊9. 2中PWM-A信號，也 來自方塊9. 5中微處理器U12的信號，通過PWM-A信號HI及LOW比例的時間，來控制7個 七段顯示LED的通電時間，不但省去每個LED的限流電阻，進(jìn)而控制顯示亮度。圖IOA的方塊9. 3是功能指示及推動器電路，其數(shù)據(jù)來源是來自方塊9. 2的QS3 資料線，繼續(xù)延伸到U3、U6、U9及Ull四只串行轉(zhuǎn)并列IC，但和9. 2不同的是其輸出是控制 三組 LED 指示燈，包括 LD3 LD10，LD13 LD20，LD23 LD29，LD31 LD41 共 34 只 LED， 這些指示LED，均對應(yīng)到圖6A上的指示符號，其亮度一樣受控于PWM-A信號的HI及LOW的 時間比例。圖IOA的方塊9. 4是RS-485通訊接口電路，其電路主要是由RS-485通訊用IC U13 所構(gòu)成，是將方塊9. 5的微處理器U12的通訊信號O-TXD及O-RXD信號轉(zhuǎn)換成能長遠(yuǎn)傳輸 信號的RS485-A及RS485-B信號。ZDl、ZD2、ZD4、ZD5及R2、R4、R5，均為保護(hù)用的穩(wěn)壓二極 管和電阻。圖IOA的方塊9. 5是微電腦控制及外圍電路，主要是由微處理器U12為中心，內(nèi)含 執(zhí)行程序和各個方塊的控制腳，圖中Y2為系統(tǒng)振蕩晶體，U14為外部的擴(kuò)充內(nèi)存，除增加微 處理器U12的記憶容量外，斷電再復(fù)電數(shù)據(jù)仍能保存。換言之，微處理器U12內(nèi)存放執(zhí)行程 序，能依著系統(tǒng)振蕩晶體Y2的系統(tǒng)頻率，并根據(jù)接到各方塊的I/O腳的輸入信號，經(jīng)微處理 器U12程序運(yùn)作，進(jìn)而控制信號輸出，使各方塊完成所設(shè)計(jì)的功能。圖IOB的方塊9. 6是Zigbee無線通訊接口電路，主要是由Zigbee通訊模塊U24所 組成，其所需的電源3. 3V由方塊9. 7所供給，負(fù)責(zé)無線集中操控裝置2和各個新型壁插雙 向通訊連結(jié)，其通訊信號TXD及RXD來自方塊9. 5的微處理器U12，即本控制器是借由TXD 及RXD串行通訊接口，通過無線Zigbee通訊模塊U24和新型壁插內(nèi)的Zigbee無線通訊模 塊，在空中自動組網(wǎng)連結(jié)，達(dá)到從控制器面板上就可輪流顯示各個新型壁插的電力量測信 息，也能遙控新型壁插電源ON或OFF的目的。[0110]圖IOB的方塊9. 8是輸入串行處理接口電路，由于面板有22只按鍵，為了節(jié)省拉 到方塊9. 5的微處理器U12的輸入線，使用3只串行轉(zhuǎn)并列的IC，U16、U19、U20，換言之，此 3只IC搭配CLK及S-LOAD控制線，將KEYl KEY22信號轉(zhuǎn)成DATA-IN —條線。圖IOB的方塊9. 9是觸控操作接口電路，本實(shí)用新型中的無線集中操控裝置2 — 方面當(dāng)作顯示器用，一方面又當(dāng)控制面板用，故在玫璃面板下，設(shè)置了 22個觸控鍵，使易于 配合顯示面板操作，即直接用手指在玻璃面板上搭配顯示圖案觸摸控制，本方塊電路是利 用手指觸摸玻璃時，因電容值的變化而受到感應(yīng)，圖中U18、U21、U17、U22、U23、U25均為電 容式感應(yīng)IC，經(jīng)由各IC的檢測輸入點(diǎn)的PCB layout (布局)位置，而決定該檢測輸入點(diǎn)的 操作功能，將其所對應(yīng)輸出的信號KEYl KEY22，接到方塊9. 8的輸入串行處理接口，以簡 化輸入拉線。上述實(shí)施例所揭示的，僅為本實(shí)用新型主要技術(shù)的例舉說明，并非用以限定本實(shí) 用新型的技術(shù)范圍，凡涉及等效應(yīng)用或基于前項(xiàng)技術(shù)手段為簡易變更或置換的，均應(yīng)視為 本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種具電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插及無線集中操控裝置，其包含節(jié)電壁插裝置及無線集中操控裝置，其特征在于節(jié)電壁插裝置，其包括銘板、上蓋、液晶顯示器、背光模塊、兩個以上觸控彈簧片、測量顯示板、無線傳訊模塊、插座控制板、開關(guān)、插座及底座，該底座開有一方孔，并配合所述上蓋依序與所述銘板、上蓋、液晶顯示器、背光模塊、兩個以上觸控彈簧片、測量顯示板、無線傳訊模塊、插座控制板、開關(guān)、插座組合，所述測量顯示板是在上面設(shè)置所述無線傳訊模塊、兩個以上觸控彈簧片、液晶顯示器、背光模塊，而整片測量顯示板和插座控制板是固定鎖在所述上蓋上，再貼上所述銘板，又結(jié)合前預(yù)先將原壁插接線盒的接線插接在所述開關(guān)或所述插座的接線端子口上，結(jié)合后的插座控制板及所述開關(guān)、插座均穿過所述底座的方孔；無線集中操控裝置，其為與所述節(jié)電壁插裝置匹配使用，該無線集中操控裝置是通過內(nèi)建的無線通訊模塊，利用無線方式遙讀及遙控所述節(jié)電壁插裝置的電力信息和電源開關(guān)控制。
2.如權(quán)利要求1所述的具電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插及無線集中操控裝置，其特 征在于，所述節(jié)電壁插裝置的上蓋與底座是通過卡榫而呈緊密結(jié)合。
3.如權(quán)利要求1所述的具電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插及無線集中操控裝置，其特 征在于，所述無線集中操控裝置是與多個節(jié)電壁插裝置連網(wǎng)遙讀或遙控，并利用所述無線 集中操控裝置操控多個節(jié)電壁插裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的具電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插及無線集中操控裝置，其特 征在于，所述無線集中操控裝置包括木框、玻璃、印刷銘板、觸控感測及指示燈板、控制及數(shù) 值顯示板、下層固定用底板、無線通訊模塊、多數(shù)個螺絲座；所述印刷銘板繪有操作面板上 的各種圖標(biāo)符號，所述觸控感測及指示燈板使用電容式感觸技術(shù)及表面貼裝器件小型LED 配置在一片PCB板上，所述觸控感測及指示燈板的位置需對應(yīng)于所述印刷銘版，所述控制 及數(shù)值顯示板是在其板上放置有所述無線通訊模塊，最下層則為所述下層固定用底板，為 將所述控制及數(shù)值顯示板放在所述下層固定用底板上，所述控制及數(shù)值顯示板上設(shè)有多數(shù) 個所述螺絲座，利用螺絲由所述下層固定用底板下端往上鎖住所述螺絲座，所述控制及數(shù) 值顯示板牢固于所述下層固定用底板上，所述觸控感測及指示燈板利用兩邊插座，插在所 述控制及數(shù)值顯示板上，而所述玻璃直接用膠粘在所述木框之下，所述印刷銘板夾在所述 玻璃與所述觸控感測及指示燈板之間，利用木螺絲把所述下層固定用底板鎖緊于所述木 框。
5.如權(quán)利要求1所述的具電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插及無線集中操控裝置，其特 征在于，所述節(jié)能壁插裝置包含直流電源供應(yīng)、零交越電源控制電路、液晶顯示器、微處理 器及電力測量部分、無線通訊及觸控操作接口 ；其中直流電源供應(yīng)，其自市電取得交流電源，并經(jīng)轉(zhuǎn)換以取得一直流工作電壓；零交越電源控制電路，其為受控于所述微處理器及電力測量部分的開關(guān)控制信號；能將測量或累計(jì)的能源信息或時間、定時信息顯示的液晶顯示器，其信號源自所述微 處理器及電力測量部分；微處理器及電力測量部分，其為所述節(jié)能壁插裝置的控制中心，通過內(nèi)建的電力測量 功能取得兩組插座的用電實(shí)時數(shù)據(jù)，經(jīng)由內(nèi)部程序處理和內(nèi)建的時間計(jì)算功能，轉(zhuǎn)換成能 源信息，再依所述觸控操作接口指示，通過所述液晶顯示器及推動電路，將信息顯示于液晶顯示屏；無線通訊，其電源由直流電源供應(yīng)，而傳輸信號線是與所述微處理器及電力測量部分 的微處理器相連，并利用無線傳輸和自動形成網(wǎng)絡(luò)，使所述節(jié)電壁插裝置與所述無線集中 操控裝置完成雙向聯(lián)機(jī)；觸控操作接口，其使用接觸操控面板的符號位置查詢電容變化，對應(yīng)的輸出產(chǎn)生電氣信號。
6.如權(quán)利要求1所述的具電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插及無線集中操控裝置，其特 征在于，所述無線集中操控裝置包含時間電路、數(shù)字顯示及推動器電路、功能指示及推動 器電路、RS-485通訊接口電路、微電腦控制及外圍電路、無線通訊接口電路、電源轉(zhuǎn)換供應(yīng) 電路、輸入串行處理接口電路及觸控操作接口電路。
7.如權(quán)利要求1所述的具電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插及無線集中操控裝置，其特 征在于，所述節(jié)電壁插裝置及所述無線集中操控裝置均使用紫蝶無線通訊技術(shù)作為接口。
8.如權(quán)利要求1所述的具電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插及無線集中操控裝置，其特 征在于，所述節(jié)電壁插裝置設(shè)有雙色LED背光的液晶顯示屏和觸控鍵。
9.一種節(jié)電壁插裝置，其特征在于，其包括銘板、上蓋、液晶顯示器、背光模塊、兩個 以上觸控彈簧片、測量顯示板、無線傳訊模塊、插座控制板、開關(guān)、插座及底座，該底座開有 一方孔，并配合所述上蓋依序與所述銘板、上蓋、液晶顯示器、背光模塊、兩個以上觸控彈簧 片、測量顯示板、無線傳訊模塊、插座控制板、開關(guān)、插座組合，所述測量顯示板是在上面置 設(shè)所述無線傳訊模塊、兩個以上觸控鍵彈簧片、液晶顯示器、背光模塊，而整片所述測量顯 示板和所述插座控制板是固定鎖在所述上蓋上，再貼上所述銘板，又結(jié)合前是預(yù)先將原壁 插接線盒的接線插接在所述開關(guān)或所述插座的接線端子口上，結(jié)合后的所述插座控制板及 開關(guān)、插座均穿過所述底座的方孔。
10.如權(quán)利要求9所述的節(jié)電壁插裝置，其特征在于，其包含直流電源供應(yīng)、零交越電 源控制電路、液晶顯示器、微處理器及電力測量部分、無線通訊及觸控操作接口 ；其中直流電源供應(yīng)，其自市電取得交流電源，并經(jīng)轉(zhuǎn)換以取得一直流工作電壓； 零交越電源控制電路，其為受控于所述微處理器及電力測量部分的開關(guān)控制信號； 能將測量或累計(jì)的能源信息或時間、定時信息顯示的液晶顯示器，其信號源自所述微 處理器及電力測量部分；微處理器及電力測量部分，其為所述節(jié)能壁插裝置的控制中心，通過內(nèi)建的電力測量 功能取得兩組插座的用電實(shí)時數(shù)據(jù)，經(jīng)由內(nèi)部程序處理和內(nèi)建的時間計(jì)算功能，轉(zhuǎn)換成能 源信息，再依所述觸控操作接口指示，通過所述液晶顯示器及推動電路，將信息顯示于液晶 顯示屏；無線通訊，其電源是由直流電源供應(yīng)，而傳輸信號線是與所述微處理器及電力測量部 分的微處理器相連，并利用無線傳輸和自動形成網(wǎng)絡(luò)雙向聯(lián)機(jī)；觸控操作接口，其使用接觸操控面板的符號位置查詢電容變化，對應(yīng)的輸出產(chǎn)生電氣信號。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具電力顯示和傳訊功能的節(jié)電壁插及無線集中操控裝置，其包含節(jié)電壁插裝置及無線集中操控裝置，使經(jīng)由節(jié)電壁插裝置供電的各種電器用品，可于節(jié)能壁插的液晶顯示屏顯示兩組用電或定時控制等相關(guān)信息，并能經(jīng)由內(nèi)建Zigbee無線通訊接口和無線集中操控裝置自動連網(wǎng)，以通過節(jié)電壁插裝置的電力測量、顯示、傳訊和定時控制功能，或可從無線集中操控裝置的面板上，查詢或控制每個已連網(wǎng)的節(jié)電壁插裝置傳達(dá)的用電信息和控制，借此達(dá)到節(jié)能減碳及優(yōu)化生活的目的。
文檔編號H02J13/00GK201742168SQ20102026762
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者李政良, 郭立宏, 陳健志 申請人:齊碩科技股份有限公司