[发明专利]一种智能化多功能插座及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能化多功能插座及其实现方法，实现对家用电器的智能监测和控制。属于电气技术与信息处理技术的结合。

背景技术

插座已成为人们日常生活中的必需品，广泛用于家庭和公共场所。传统的插座仅仅具有通断的功能，无法对各种故障进行检测和保护措施，无法实现定时功能，插座的安全性和实用性常常困扰着用户。一旦插座或家用电器出现故障，将很有可能引起触电、火灾等事故，对人们的生命和财产带了威胁。同时，很多用户在使用完家用电器后没有立刻拔离插孔的习惯，致使家用电器在关机后仍然处于断电状态，一方面浪费电能，另一方面也因为长时间通电引起发热，进而引发火灾。这就需要一种成本低廉，操作简单，安全可靠的智能化多功能插座。

发明内容

为了避免现有插座带来的各种问题，本发明提供一种智能化多功能插座及其实现方法，该插座具有温度、电压、电流检测、定时、故障和异常的诊断与恢复、节电保护等多种智能功能。

本发明的技术方案是：

智能化多功能插座包括单片机管理模块、电源模块、温度检测模块、电流检测模块、电压检测模块以及状态显示模块，其连接关系是：温度检测模块、电流检测模块、电压检测模块和状态显示模块分别与单片机管理模块相连，并由电源模块供电。继电器的常闭开关两引脚串联在智能化多功能插座的插孔与外部火线之间，单片机通过I/O口的高低电平切换实现插座的通断电控制。

单片机作为智能化多功能插座的控制核心，处理各检测信号和键盘输入值，在数码管上显示其处理结果，对系统进行定时，实现各故障检测与恢复算法和自动节电处理。

故障与异常检测算法：

智能化多功能插座的故障有短路、漏电。

短路故障检测算法：

当某一路插孔的电流大于最大电流阈值，同时电流变化幅度过大，则诊断为出现短路故障，单片机立即通过继电器切断回路，保护智能化多功能插座，同时通过蜂鸣器告诉用户插座出现故障，在显示器中显示故障原因和故障类别。

短路故障恢复算法：

若用户插入其他电器，工作正常，则可诊断短路故障来源于用电器。智能化多功能插座正常，故障标志清除。智能化多功能插座恢复正常工作。

若用户插入其他电器，继续出现短路故障，同时用电器在其他插孔正常，则可诊断故障来源于智能化多功能插座本身。故障标志保持。在故障标志消除以前此故障插孔一直处于断开状态。

漏电故障的检测算法：

正常情况是，火线电流大小I_L应等于零线电流I_N大小。若火线电流I_L与零线电流I_N的差值大于最大阈值，则诊断出现了漏电故障。单片机立即通过继电器切断所有回路，同时通过蜂鸣器告诉用户智能化多功能插座出现故障，在显示器中显示故障原因和故障类别。

漏电故障恢复算法：

若用户其他电器，智能化多功能插座工作正常，则可诊断短路故障来源于用电器。故障标志清除，智能化多功能插座恢复正常工作。

若用户其他电器，继续显示断路故障，则可诊断故障来源于智能化多功能插座本身。故障标志保持，在故障修复前智能化多功能插座将切断所有回路。

异常状态有温度异常和电压异常。

若检测温度大于用户设置最大正常温度值，且持续时间大于t₁，智能化多功能插座将诊断为温度过高。

若检测最大电压大于最大阈值，且持续时间大于t₂，智能化多功能插座将诊断为电网电压过高。

若检测最大电压小于最大阈值，且持续时间大于t₃，智能化多功能插座将诊断为电网电压过低。

若检测电压变化率大于最大阈值，且持续时间大于t₄，智能化多功能插座将诊断为电网电压不稳。

以上异常状态，智能化多功能插座将自动切断继电器开关，直至各信号正常，自动恢复各插孔的连接工作，异常标志自动清除。

节电算法

节电判断法则1

每次用电器工作5分钟后，进行节电判断，采集电流I(i)(i为采样次数)小于最小正常工作电流I_min，且持续时间大于1分钟，则判断为用电器已停止工作，智能化多功能插座切断对应插孔。实现节电保护。

节电判断法则2

若电流值I(i)小于节电电流I_k且持续时间大于1分钟，则判断为用电器已停止工作。智能化多功能插座切断对应插孔，实现节电保护。