CN105789996B - 一种可蓄电智能插座 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可蓄电智能插座，具有用于接入市电的插头、插座本体、和设置在插座本体上用于接入用电器的插孔，所述插座本体内设有蓄电池，蓄电池的充电电路上具有开关电源模块，用于将220V交流电转换为12V直流电储蓄到蓄电池中；蓄电池的供电电路上具有逆变器，用于将蓄电池的12V直流电转换为220V交流电输出给用电器使用；所述蓄电池的充电电路的通断由时控开关Ⅰ控制；所述蓄电池的供电电路的通断由时控开关Ⅱ控制；时控开关Ⅰ与时控开关Ⅱ为一组互锁型开关。可以实现全天都使用到低价谷电，不仅让使用者节约了电费成本，更能推进峰谷电价政策的广泛普及。

Description

一种可蓄电智能插座

技术领域

本发明涉及电源插座技术领域，具体涉及一种可蓄电智能插座。

背景技术

目前，长期在企业实行的峰谷分时电价政策已经慢慢走入寻常百姓家，成为在城市居民当中开展试点的一种新电价类别。峰谷分时电价的意义在于，鼓励居民利用低价谷电，将高峰用电转移到低谷时段，通过“移峰填谷”的措施，既缓解了高峰电力供需缺口，又促进了电力资源的优化配置，从而可以提高整个电网和社会的效益。

然而，让消费者真正接受并受惠于这一政策并非易事。通过简单地计算可知，只有谷电的使用比例达到总用电量的11％以上，才会存在比现行电价更加优惠的可能，也就是说晚上用电量大的家庭才会从中受益。但是每家每户对于白天与夜晚的用电需求不尽相同，对于那些白天用电量大的家庭，如果想从峰谷电价中受益，就不得不改变原有的用电习惯，很不人性化。这两个现实情况很明显地限制了峰谷电价政策的广泛普及。所以，如果能够找到一种方式，将低价的谷电自动地储存起来，并在峰电时段释放，就不用刻意地改变消费者原来的用电习惯，又提高了谷电的使用比例，从而达到节省电费的目的，使消费者受惠于峰谷电价政策，也让这一政策真正益国益民。

发明内容

针对上述在居民用电峰谷电价的普及过程中出现的问题，本发明提供一种可蓄电智能插座，该插座有内置蓄电池，通过时控开关的控制，可以实现定时储蓄和释放市电的功能。插座内部电路由蓄电池充电电路和蓄电池供电电路两部分构成，并用一组互锁型时控开关控制这两个电路的通断，可以实现充放电的自动转换。在峰谷电价的实例中，使用本发明插座，可以实现全天都使用到低价谷电，不仅让使用者节约了电费成本，更能推进峰谷电价政策的广泛普及。

本发明采用的技术方案为：

一种可蓄电智能插座，具有用于接入市电的插头、插座本体、和设置在插座本体上用于接入用电器的插孔，所述插座本体内设有蓄电池，蓄电池的充电电路上具有开关电源模块，用于将220V交流电转换为12V直流电储蓄到蓄电池中；蓄电池的供电电路上具有逆变器，用于将蓄电池的12V直流电转换为220V交流电输出给用电器使用；所述蓄电池的充电电路的通断由时控开关I控制；所述蓄电池的供电电路的通断由时控开关II控制；时控开关I与时控开关II为一组互锁型开关。

所述一种可蓄电智能插座，所述插座本体内插孔处还设有双刀双掷继电器，该双刀双掷继电器通过蓄电池供电电路上的开关II控制，用于实现蓄电池供电和市电供电的转换。

所述一种可蓄电智能插座，开关I和开关II为一组互锁型时控开关I和时控开关II，所述互锁型时控开关I和时控开关II是由微电脑定时模块、单刀双掷继电器I和单刀双掷继电器II实现；当微电脑定时模块到达某一计时状态时，会输出相应的高电平或低电平，这一微小信号再经过放大电路放大后输出给单刀双掷继电器I或单刀双掷继电器II，触发其工作；当蓄电池充电电路接在单刀双掷继电器I的常闭触点上时，蓄电池供电电路接在单刀双掷继电器II的常开触点上；当蓄电池充电电路接在单刀双掷继电器I的常开触点上时，蓄电池供电电路接在单刀双掷继电器II的常闭触点上。

所述一种可蓄电智能插座，插座本体上还设有用于控制市电的接入通断的手动开关I；插座本体上还设有用于控制蓄电池供电电路的通断的手动开关II。

所述一种可蓄电智能插座，所述插座本体上还设有用于显示蓄电池的工作状态的指示灯。

所述一种可蓄电智能插座，所述插座本体上还设有显示屏，用于显示时间和进行定时操作；按键，用于进行时间设置操作。

所述一种可蓄电智能插座，插座本体上还设有电池槽，用于放置干电池，用于保证在断电时之前对微电脑定时模块设定的数据不丢失，微电脑定时模块计时的不间断，长期供显示屏显示时钟和微电脑定时模块电路运行。

所述一种可蓄电智能插座，所述的蓄电池充电电路由连接市电的插头、手动开关I、时控开关I、开关电源模块、二极管和蓄电池构成；所述的蓄电池供电电路由蓄电池、手动开关II、时控开关II、逆变器和接入用电器的插孔构成。

本发明具有以下有益效果：

本发明一种可蓄电智能插座是一种可以定时储蓄和释放市电的智能插座。插座内部电路由蓄电池充电电路和蓄电池供电电路两部分构成，并用一组互锁型时控开关控制这两个电路的通断，可以实现充放电的自动转换。其中充电电路的功能由开关电源模块实现，将220V交流电转换为12V直流电储蓄到蓄电池中；蓄电池供电电路的功能由逆变器实现，将蓄电池的12V直流电转换为220V交流电输出给家用电器使用。这两个电路的通断由时控开关来控制。时控开关是由微电脑定时模块、单刀双掷继电器以及各自相应的工作电路组成。当微电脑定时模块到达某一计时状态时，它会输出相应的高电平或低电平，这一微小信号再经过放大电路放大后输出给继电器，触发其工作。为了实现充放电的自动切换，控制充电电路与供电电路通断的两个时控开关应构成一组互锁型开关，当一个闭合时，另一个就断开。此外，为了让家用电器在蓄电池充电时仍有电可用，又在电力输出终端即插孔处，加了一个由蓄电池供电电路的时控开关控制的双刀双掷继电器，保证在蓄电池供电电路接通时，用电器与逆变器连接，用电器使用储蓄的电能；在蓄电池供电电路断开时，也即蓄电池充电时，用电器与市电连接，蓄电池与用电器同时使用市电。在峰谷电价的实例中，使用本发明插座，可以实现全天都使用到低价谷电，不仅让使用者节约了电费成本，更能推进峰谷电价政策的广泛普及。

本发明一种可蓄电智能插座可以通过人为设置时间，实现在谷电时段自动储蓄电能，并在峰电时段释放，以供家用电器使用。除了第一次使用时需要设置时间外，该插座的使用方式与普通家用插座并无异处，在峰谷电价的实例中操作方便、更加人性化。

附图说明

图1为实施例可蓄电智能插座正面视图

图2为图1所示可蓄电智能插座背面视图

图3为图1所示可蓄电智能插座显示屏的详细图

图4为图1所示可蓄电智能插座的按键详细图

图5-1为图1所示可蓄电智能插座用Multisim仿真软件模拟的时控开关原理图I

图5-2为图1所示可蓄电智能插座用Multisim仿真软件模拟的时控开关原理图II

图6为图1所示可蓄电智能插座中互锁型开关示意图

图7为图1所示可蓄电智能插座内部电路结构图

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明实例中的技术方案进行完整、清楚的描述。

如图1和图2所示，本发明的可蓄电智能插座构成包括：显示屏1，用于显示时间和进行定时操作；按键2，用于进行时间设置操作；插孔3，用于接入用电器，是插座的电力输出端；插头4，用于接入市电，是插座的电力输入端；蓄电池充电状态指示灯5，用于显示蓄电池的充电状态，指示灯亮时，表示蓄电池正在充电，指示灯不亮时，表示蓄电池不处于充电状态；手动开关I6，控制市电的接入；手动开关II7，控制蓄电池供电电路的通断；电池槽8，用于放置一节1.5V干电池，保证在断电时之前设定的数据不丢失和电脑计时的不间断，长期供液晶显示时钟和微电脑电路运行。

图3和图4分别是显示屏和按键的详细图，这两部分是进行定时操作的关键所在。图3中显示屏的各部分分别为：星期显示部分11；小时显示部分12；分钟显示部分13；秒显示部分14；开关控制方式显示部分15，分为开(手动)、自动和关(手动)；屏幕锁定标志16，解锁后该标志消失；设置时间的组数17；自动控制方式下的开关状态18。

下面结合图3和图4对定时操作的具体实施过程进一步说明。

1)在进行任何时间设置操作之前，需要连按四次“取消/恢复”键，进行解锁。解锁后，图3中显示屏上的屏幕锁定标志16消失。

2)按“自动/手动”键，选择自动或手动方式。如果连续按动“自动/手动”键，图3中的开关控制方式显示部分15“开”“自动”“关”会轮番显示，选择需要的控制方式即可。

3)如果选择了“自动”方式，还需要设置定时时间：按“定时”键，进行第一组定时开设定，图3中设置时间的组数17、自动控制方式下的开关状态18处显示“1^开”，再依次按“星期”“时”“分”设定开的时间；接下来再按“定时”键，进行定时关设定，显示“1关”，重复上述操作设定关的时间。

4)按“返回”键，结束定时设置，回到时钟运行状态。

本发明专利所提供的插座，关键的部分在于时控开关的连接，下面将结合图5和图6对本发明专利中时控开关的原理和具体的连接方式进行说明。

图5是用Multisim仿真软件模拟的时控开关原理图。其中用开关J1和VCC＝3V模拟微电脑定时模块输出的高、低电平；用V3＝12V模拟蓄电池，它一方面为继电器的控制电路提供直流工作电压，另一方面使LED2发光，表示时控开关已经可以开始工作。

当时控开关设定为“自动状态”，电脑计时到达设定的某组“开”的时间时，微电脑控制输出端输出接近3V的高电平，再经R1驱动Q1、Q2饱和，继电器线圈中流过电流，常开触点吸合，如图5-1所示，使小灯泡点亮，同时LED1中也有电流通过，被点亮，表示目前处于工作“开”状态。当电脑计时到达设定的某组“关”的时间时，微电脑控制输出变为0V低电平，Q1、Q2截止，继电器释放，如图5-2所示，小灯泡熄灭，同时LED1也熄灭，表示目前处于“关”状态。

当选择“手动”操作将时控开关设定为“开”或“关”的状态时，微电脑定时模块分别输出高电平或低电平，控制、指示电路工作过程与设置为自动时相同。

在本发明的插座中用到了两个时控开关，这两个时控开关构成一组“互锁型开关”。互锁型开关的示意图如图6所示，即在连接时将一支电路接到继电器的常闭触点上，另一支电路接到继电器的常开触点上，这样通过总开关的控制可以让这两支电路总是处于相反的通断状态，达到了互锁的目的。具体落实到本发明实例中的插座，只要将图6中的两个电路换为蓄电池充电电路和蓄电池供电电路即可

下面将结合图7具体介绍插座内部电路的连接方式。如图7所示，整个电路分为蓄电池充电电路和蓄电池供电电路两部分。蓄电池充电电路依次由接入市电的插头、手动开关I、时控开关、充电电路即开关电源模块、二极管和蓄电池构成。蓄电池供电电路由蓄电池、手动开关II、时控开关、逆变器和接入用电器的插孔构成。这两支电路的时控开关由定时模块来控制。此外，用蓄电池供电电路中的时控开关来控制插孔处的双刀双掷继电器，以实现蓄电池供电和市电供电的自动转换。

基于这样一个电路，可以实现如下功能：当使用者将插头接入市电，并按下手动开关1和手动开关2，将定时模式调到“手动-开”时，定时模块输出高电平，触发继电器工作，常开触点吸合，充电电路断开，而蓄电池供电电路闭合，双刀双掷继电器释放，插孔与逆变器连接，此时用电器由蓄电池供电；当将定时模块调到“手动-关”时，定时模块输出低电平，继电器释放，充电电路闭合，蓄电池供电电路断开，双刀双掷继电器被触发，插孔与市电连接，用电器由市电供电。

实施例1——峰谷电的使用：

峰谷电价政策规定：早8：00到晚22:00执行峰电价，晚22:00到早8:00执行谷电价。对此，我们设置一组每天自动定时开关时间：

1)连续按动四次“取消/恢复”键，进行解锁；

2)按“定时”键，显示“1^开”；

3)连续按动“星期”键，直到显示“一二三四五六日”，即设定为每天开；

4)依次按动“时”“分”，将时间设置为“8:00”，由此即设置好每天定时开时间；

5)再按“定时”键，显示“1^关”；

6)重复上述(3)(4)操作，只需将(4)中时间设置改为“22:00”即设置好每天定时关时间；

7)按“返回”键，结束时间设置，返回时钟运行状态；

8)按“自动/手动”键，选择自动方式。

按照上述步骤，就设置好了每天自动定时开关时间：【1开:早8点】和【1关：晚22点】，再将本发明插座的插头接入市电，按下“手动开关1”和“手动开关2”。这样，接入本发明插座的用电器就可以随时使用到低价谷电了。

实施例2——断电时不间断供电：

在突然断电时，只要按动“自动/手动”键，将定时模式调节到“手动-开”状态，使蓄电池供电电路接通，用电器就可以暂时使用之前储蓄的电能，适当减少突然断电所带来的困扰。

Claims (7)

1.一种可蓄电智能插座，具有用于接入市电的插头、插座本体、和设置在插座本体上用于接入用电器的插孔，其特征在于，所述插座本体内设有蓄电池，蓄电池的充电电路上具有开关电源模块，用于将220V交流电转换为12V直流电储蓄到蓄电池中；蓄电池的供电电路上具有逆变器，用于将蓄电池的12V直流电转换为220V交流电输出给用电器使用；所述蓄电池的充电电路的通断由时控开关Ⅰ控制；所述蓄电池的供电电路的通断由时控开关Ⅱ控制；时控开关Ⅰ与时控开关Ⅱ为一组互锁型开关；互锁型时控开关Ⅰ和时控开关Ⅱ是由微电脑定时模块、单刀双掷继电器Ⅰ和单刀双掷继电器Ⅱ实现；当微电脑定时模块到达某一计时状态时，会输出相应的高电平或低电平，这一微小信号再经过放大电路放大后输出给单刀双掷继电器Ⅰ或单刀双掷继电器Ⅱ，触发其工作；当蓄电池充电电路接在单刀双掷继电器Ⅰ的常闭触点上时，蓄电池供电电路接在单刀双掷继电器Ⅱ的常开触点上；当蓄电池充电电路接在单刀双掷继电器Ⅰ的常开触点上时，蓄电池供电电路接在单刀双掷继电器Ⅱ的常闭触点上。

2.根据权利要求1所述一种可蓄电智能插座，其特征在于，所述插座本体内插孔处还设有双刀双掷继电器，该双刀双掷继电器通过蓄电池供电电路上的开关Ⅱ控制，用于实现蓄电池供电和市电供电的转换。

3.根据权利要求1所述一种可蓄电智能插座，其特征在于，插座本体上还设有用于控制市电的接入通断的手动开关Ⅰ；插座本体上还设有用于控制蓄电池供电电路的通断的手动开关Ⅱ。

4.根据权利要求1所述一种可蓄电智能插座，其特征在于，所述插座本体上还设有用于显示蓄电池的工作状态的指示灯。

5.根据权利要求1所述一种可蓄电智能插座，其特征在于，所述插座本体上还设有显示屏，用于显示时间和进行定时操作；按键，用于进行时间设置操作。

6.根据权利要求5所述一种可蓄电智能插座，其特征在于，插座本体上还设有电池槽，用于放置干电池，用于保证在断电时之前对微电脑定时模块设定的数据不丢失，微电脑定时模块计时的不间断，长期供显示屏显示时钟和微电脑定时模块电路运行。

7.根据权利要求1所述一种可蓄电智能插座，其特征在于，所述的蓄电池充电电路由连接市电的插头、手动开关Ⅰ、时控开关Ⅰ、开关电源模块、二极管和蓄电池构成；所述的蓄电池供电电路由蓄电池、手动开关Ⅱ、时控开关Ⅱ、逆变器和接入用电器的插孔构成。