CN211655843U - 智能调节插座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种智能调节插座，该智能调节插座包括输入单元，电压调节单元，输出单元，内部电源单元，数据存储、处理及控制单元和无线通讯单元；数据存储、处理及控制单元通过无线通讯模块与其他终端或云端进行数据交换，接收用户的控制信息、设置信息，控制所连接的电压调节单元的工作状态，进一步控制输出单元所输出的电压波形或幅值，最终实现对智插座输出功率进行智能化调节。本实用新型解决了当前智能调节插座不能对所接感性负载的功率进行调节的问题，也解决了当前智能调节插座不能本地进行程控，依赖于网络进行控制的问题。

Description

智能调节插座

技术领域

本实用新型涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种智能调节插座。

背景技术

随着AI技术的发展，智能家居产品的客户体验有着巨大的改善，以智能调节插座为代表的智能家居硬件产品给人们带来了很多生活的便利。但当前市面上的智能调节插座存在两个比较大的问题：

第一：智能调节插座只能对后级负载进行开、关操作；

第二：有些可调节插座，无法调节风扇等感性负载，或者在调节风扇等感性负载时，有很大的噪音；

第三：智能调节插座开关的控制指令、定时指令等都是在云服务器上，其操作依赖于网络发送的指令，当云服务器、网络或整个数据链路的某个环节出现一些问题时，智能调节插座就无法正常工作。

其中，上述第一个问题导致智能调节插座在某些应用中无法满足客户的需求；第二个问题导致当前市面上没有可调节风扇负载的调节插座，第三个问题则在一些对负载实施控制要严格要求的应用中，当网络或者服务器出现问题时，甚至会导致一些严重的后果。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种智能调节插座，旨在解决现有技术中智能调节插座功能单一，不能对所接负载的功率进行调节的问题，尤其是不能调节风扇等感性负载的问题，也解决当前智能调节插座不能本地进行程控，依赖于网络进行控制的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种智能调节插座，该智能调节插座包括输入单元，电压调节单元，输出单元，内部电源单元，数据存储、处理及控制单元和无线通讯单元，其中，

所述输入单元，用于输入市电交流电；

所述内部电源单元，将输入单元所输入的市电交流电转换为低压直流电，为电压调节单元，数据存储、处理及控制单元和无线通讯单元提供电源；

所述无线通讯单元，用于与其他智能终端或云端与用户进行数据交换，接收来自用户的控制信息、设置信息；

所述数据存储、处理及控制单元，用于接收来自无线通讯单元或者本地按键的控制数据，并根据用户的控制信息、设置信息，控制电压调节单元中交流开关的导通与截至，从而改变其连接至输出单元中输出电压的均方根值的大小，最终实现对智能调节插座的输出功率进行智能化调节；

所述电压调节单元，至少包含二个交流开关和一个高压电容，其中至少有一个交流开关与高压电容串联。数据存储、处理及控制单元根据智能调节插座需要控制的负载类型，对从输入单元输入的市电交流电进行分压或者切相处理后，从输出单元输出；

所述输出单元，用于将被电压调节单元处理以后的交流电压输出至外部负载；

可选地，所述电压调节单元采用双向可控硅或MOSFET作为交流开关，高压电容采用交流膜式电容，其包含N个交流开关和M个高压电容，其中N 大于或等于2，M大于或等于1，每个高压电容都与一个交流开关串联组成开关回路，一般来说，N＝M+1，至少有一个交流开关不串联高压电容，组成M 个串联高压电容的开关回路和一个不串联电容的开关回路。当数据存储、处理及控制单元判断需要调节的负载是感性负载时，数据存储、处理及控制单元控制电压调节单元中一个或者数个交流开关的导通与截止，由于M个串联高压电容的开关回路中串联高压电容，其对交流电压呈现阻抗特征，故可以对市电电压进行分压，从而改变开关回路所输出电压的电压幅值和均方根值，最终实现对智能调节插座的输出功率进行智能化调节。当数据存储、处理及控制单元判断需要调节的负载是阻性或容性负载时，数据存储、处理及控制单元控制电压调节单元中不串联高压电容交流开关的导通与截止的相位角，对其回路中交流电压进行切相后输出，从而改变开关回路所输出电压的均方根值，最终实现对智能调节插座的输出功率进行智能化调节。

可选地，所述电压调节单元采用高压MOSFET作为交流开关，其采用二个高压MOSFET背靠背串联组成一个双向控制开关。

可选地，所述智能调节插座为调光插座，针对阻性或容性负载进行调节，在调光控制过程中，所述交流开关截止的相位角百分比与调节步进百分比之间为指数关系：y＝100-B*e^[-(a*x)]，

其中，a为系数，大于0；B为系数，大于0；e为自然常数；y为交流开关截止的相位角百分比，x为调节步进百分比；

所述交流开关导通相位的百分比与调节步进百分比之间为指数关系： y1＝B*e^[-(a*x)]，1；y1为交流开关导通相位的百分比。

可选地，所述数据存储、处理及控制单元中包含一个本地时钟单元，该本地时钟单元包含一个实时时钟芯片和一个后备电源供电，能为数据存储、处理及控制单元和无线通讯单元提供实时时间信息。数据存储、处理及控制单元接收来自无线通讯单元或者本地按键的控制数据，并根据用户的控制信息、设置信息和本地时间信息，生成基于时间轴的控制程序信息，进一步控制电压调节单元中交流开关的导通与截至变化，从而动态地改变其连接至输出单元中输出电压的均方根值的大小，最终实现对智能调节插座的输出功率进行可预编程式化调节。

可选地，所述的本地时钟单元所包含后备电源，是采用超级电容。

可选地，所述智能调节插座的输入单元是一个固定在外壳上的2脚的插头。

可选地，所述智能调节插座的输出单元是一个2孔的插座。

可选地，所述智能调节插座可以根据不同的负载类型，采用不同的电压调节方式：连接感性负载时，数据存储、处理及控制单元组合控制2个或2 个以上交流开关的导通与截止，对开关回路中交流电压进行分压，输出电压幅值可变的正弦波电压至输出单元；智能调节插座连阻性或容性负载时，数据存储、处理及控制单元控制交流开关的导通与截止的相位角，对开关回路对交流电压进行切相，输出被切相后的电压至输出单元。

本实用新型智能调节插座，允许用户通过终端对智能调节插座进行实时控制、编程控制、预设控制等操作，操作信息保存在本地的存储单元中，数据存储、处理及控制单元根据所存储的用户控制信息及本地时钟的时间信息，对电压调节单元进行控制，从而将输入的交流正弦波市电变成在被进行幅度调节或者切相调节的交流电，进而可以对智能调节插座的输出功率进行智能化调节，该智能调节插座的智能控制可以不依赖于网络和云服务器的实时通讯，本实用新型方案解决了当前市面上智能调节插座不能对所接负载的功率进行调节的问题，尤其是不能很好对风扇类的感性负载进行功率调节的问题，也解决了当前智能调节插座不能本地进行程控，依赖于网络进行控制的问题。同时，本实用新型采用了新的电路拓扑，新型的调光算法，智能调节插座在对照明类负载的调节过程中，光输出的调节更加符合用户期望；智能调节插座在对风扇、电机类负载的调节过程中，负载输出风力、马达的输出功率更加符合用户的期望，且没有额外的噪音。

附图说明

图1是本实用新型智能调节插座的功能模块示意图；

图2是本实用新型智能调节插座实施例中的工作原理示意图；

图3是本实用新型智能调节插座实施例中，输入单元的电压波形示意图；

图4是本实用新型智能调节插座实施例中，调节感性负载时，电压调节单元的输出电压波形示意图；

图5是本实用新型智能调节插座实施例中，调节阻性、容性负载时，电压调节单元的输出电压波形示意图；

图6是本实用新型智能调节插座调节照明类负载，所切的相位百分比与调节步进百分比之间的关系曲线图；

图7是本实用新型智能调节插座第二实施例的工作原理示意图；

图8a和图8b是本实用新型智能调节插座第三实施例示意图；。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

由于目前的智能调节插座功能单一，不能调节后级负载的功率，尤其不能对风扇类感性负载，无法进行很好的调节，不能满足用户不同应用场景的需求，且其控制指令、定时指令等都是在云服务器上，当云服务器、网络、或整个数据链路的某个环节出现一些问题时，智能调节插座就无法正常工作，由此，本实用新型提出一种智能调节插座。

本实用新型智能调节插座所采用的技术方案主要为：该智能调节插座包括输入单元，电压调节单元，输出单元，内部电源单元，数据存储、处理及控制单元和无线通讯单元。其中，

所述输入单元，用于输入市电交流电；

所述内部电源单元，将输入单元所输入的市电交流电转换为低压直流电，为电压调节单元，数据存储、处理及控制单元和无线通讯单元提供电源；

所述无线通讯单元，用于与其他智能终端或云端与用户进行数据交换，接收来自用户的控制信息、设置信息；

所述数据存储、处理及控制单元接收来自无线通讯单元或者本地按键的控制数据，并根据用户的控制信息、设置信息，控制电压调节单元中交流开关的导通与截至，从而改变其连接至输出单元中输出电压的均方根值的大小，最终实现对智能调节插座的输出功率进行智能化调节；

所述电压调节单元，至少包含二个交流开关和一个高压电容，其中至少有一个交流开关与高压电容串联。数据存储、处理及控制单元根据智能调节插座需要控制的负载类型，对从输入单元输入的市电交流电进行分压或者切相处理后，从输出单元输出；

所述输出单元，用于进行将被电压调节单元处理以后的交流电压输出至外部负载。

该方案允许用户通过智能终端对智能调节插座进行实时控制、编程控制、预设控制等操作，操作信息保存在本地的存储器中，数据存储及逻辑处理部分根据所存储的用户控制信息及本地时钟的时间信息，对插座输出的电压进行调节进行控制，进而可以对智能调节插座的输出功率进行智能化调节，解决了当前市面上智能开关不能对所接负载的功率进行调节的问题，也解决了当前智能不能本地进行程控，依赖于网络进行控制的问题。同时，同时，本实用新型采用了新的电路拓扑，新型的调光算法，智能调节插座在对照明类负载的调节过程中，光输出的调节更加符合用户期望；智能调节插座在对风扇、电机类负载的调节过程中，负载输出风力、马达的输出功率更加符合用户的期望，且没有额外的噪音。

具体的，请参照图1，图1是智能调节插座的功能模块示意图。

如图1所示，本实施例提出的智能调节插座包括输入单元10、电压调节单元11、输出单元12、内部电源单元13、数据存储，处理及控制单元14、无线通讯单元15。

所述输入单元10分别与所述电压调节单元11、内部电源单元13连接；所述电压调节单元11还分别与所述输入单元10、数据存储，处理及控制单元 14、输出单元12连接；所述内部电源单元13还分别与输入单元10、数据存储，处理及控制单元14、无线通讯单元15连接；所述数据存储，处理及控制单元14分别与电压调节单元11、内部电源单元13、无线通讯单元15连接；所述无线通讯单元15分别与数据存储，处理及控制单元14、内部电源单元 13连接，并与外界用户终端通讯无线连接，所述输出单元12与输入单元10 连接。

其中，所述输入单元10用于输入市电交流电。所述内部电源单元13用于将所述市电交流电转换为低压直流电，为所述数据存储，处理及控制单元 14、无线通讯单元15提供直流电源供电和电源过零信息。所述数据存储，处理及控制单元14用于与所述无线通讯单元15进行数据或信息交换，接收所述外界用户终端发送的控制信息，存储在本地，并将本地数据上传至所述外界用户终端；所述数据存储，处理及控制单元14根据用于设定的信息控制所述电压调节单元11中交流开关导通或截止或控制电压调节单元11中交流开关导通或截止相位角。对输出至输出单元12的电压进行调节，最终达到调节所述后级负载功率的目的。

图2是本实用新型智能调节插座实施例中的工作原理示意图；

如图2所示，本实施例提出的智能调节插座包括输入单元10、电压调节单元11、输出单元12、内部电源单元13、数据存储，处理及控制单元14、无线通讯单元15。

市电交流电从输入单元10输入，输入单元10的火线，零线输出至内部电源单元13，内部电源单元13将市电交流电转换为低压直流电，为数据存储、处理及控制单元14和无线通讯单元15提供直流电源，同时，内部电源单元还检测出输入交流电压的过零信息，并将此信息送至数据存储、处理及控制单元14，输入单元还将市电的一根线(一般是零线)，连接至输出单元，另一个根线(一般是火线)，连接至电压调节单元11。

电压调节单元11，包含N个交流开关21和M个高压电容22，交流开关采用双向可控硅，高压电容采用交流膜式电容，交流开关与高压电容串联组成开关回路,组成M个串联高压电容的开关回路，其中N＝M+1，有一个交流开关不串联高压电容。数据存储、处理及控制单元14控制电压调节单元11 中M个串联高压电容开关回路中的一个或者数个回路的导通与截止，由于M 个串联高压电容的开关回路中串联高压电容，其对交流电压呈现阻抗特征，故可以对市电电压进行分压，从而改变开关回路所输出电压的电压幅值和均方根值，最终实现对智能调节插座的输出功率进行分档位调节；或者，数据存储、处理及控制单元14控制电压调节单元11中不串联高压电容交流开关的导通与截止的相位角，对其回路中交流电压进行切相后输出，从而改变开关回路所输出电压的均方根值，最终实现对智能调节插座的输出功率进行连续调节。

数据存储、处理及控制单元14根据智能调节插座需要控制的负载类型及用户的控制指令，对从输入单元输入的市电交流电进行分压或者切相处理后，输出至输出单元12，输出单元12输出至外部负载；数据存储、处理及控制单元14接收来自无线通讯单元15数据，并根据用户的控制信息、设置信息，控制电压调节单元11中交流开关的导通与截至状态，从而改变其连接至输出单元中输出电压的均方根值的大小，最终实现对智能调节插座的输出功率进行智能化调节。

数据存储、处理及控制单元14可以根据智能调节插座外接负载的类型，采用不同的电压调节方式：连接感性负载时，数据存储、处理及控制单元组合地控制串有高压电容开关回路中交流开关的导通与截止，对开关回路中交流电压进行分压，输出电压幅值变小的正弦波电压至输出单元12，其中电压调节单元11的输入端A1，A2的电压波形是正弦波，如图3所示，电压调节单元11的输出端B1，B2的电压波形是正弦波，如图4所示。智能调节插座连阻性或容性负载时，数据存储、处理及控制单元14控制不串联高压电容回路中交流开关23导通与截止的相位角，对开关回路对交流电压进行切相，输出被切相后的电压至输出单元12，其中电压调节单元11的输入端A1，A2的电压波形是正弦波，如图3所示，电压调节单元电压调节单元11的输出端B1， B2的电压波形是正弦波切相波形，如图5：几个典型的正弦波切相后的波形。

当对后级负载时照明类负载时，数据存储、处理及控制单元14在调节后级负载(即调光光控制过程中，所述交流开关截止的相位角百分比与用户控制信息中调节步进百分比之间为指数关系：y＝100-B*e^[-(a*x)]，

其中，a为系数，大于0；B为系数，大于0；e为自然常数；y为交流开关截止的相位角百分比，x为调节步进百分比，系数a,B根据调节曲线的平滑度进行选值；其具体所切的相位百分比与调节步进百分比之间的关系曲线图请参考图6。

所述交流开关导通相位的百分比与调节步进百分比之间为指数关系： y1＝B*e^[-(a*x)]，1；y1为交流开关导通相位的百分比，系数a,B根据调节曲线的平滑度进行选值。

输出单元12将电压调节单元11输出的调节以后交流电压，从插孔输出至后级负载，其输出端C1，C2的波形与电压调节单元11输出端B1，B2的波形是完全一致的。

所述内部电源单元13是一个能完成AC转DC的开关电源电路，该内部电源单元13能将输入的交流电转换为低压直流电，例如将输入的220V交流电，变换为3.3V直流电，为所述数据存储，处理及控制单元14、无线通讯单元15提供直流电源供电，同时，内部电源单元13还将检测市电的过零信息，并将信息送至数据存储，处理及控制单元14。

所述数据存储，处理及控制单元14一般由带存储单元的MCU组成，或者是MCU外加存储芯片构成。该数据存储，处理及控制单元14主要完成数据处理、储存、本地逻辑处理、功能执行等功能。数据存储，处理及控制单元14通过无线通讯单元15与服务器或用户终端进行数据交换，获取用户对智能调节插座的设置信息或操作信息，并将相关数据存储在本地存储器中，也将智能调节插座的工作状态及设备状态上传给用户服务器或用户终端。数据存储，处理及控制单元14通过对用户设置、预设程序、实时操作信息、本地按键操作、本地实时时间信息等数据分析及处理，控制电压调节单元11交流开关的导通或截止相位状态，从而控制电压调节单元11输出的交流电压波形，达到智能调节后级负载功率的目的。

所述无线通讯单元15可以采用蓝牙通讯模块或wifi通讯模块，无线通讯单元15与数据存储，处理及控制单元14通过串口进行通讯，同时又与用户终端进行通讯，或者通过无线路由与云服务器进行通讯，完成与用户终端的数据交换。

具体的，所述输入单元10为包含一个2脚的插头或者3脚的插头。

所述输出单元12包含一个交流输出插孔，用于外部负载的连接。

以上6个部分，可以组成一个完整的智能调节插座，用于智能调光插座或智能调速插座。

图3是本实用新型智能调节插座实施例中，输入单元的电压波形示意图；

图4是本实用新型智能调节插座实施例中，调节感性负载时，电压调节单元的输出电压波形示意图；

图5是本实用新型智能调节插座实施例中，调节阻性、容性负载时，电压调节单元的输出电压波形示意图；

图6是本实用新型智能调节插座调节照明类负载，所切的相位百分比与调节步进百分比之间的关系曲线图；

图7是本实用新型智能调节插座第二实施例的工作原理示意图；

如图7所示，本实施例提出的智能调节插座包括输入单元10、电压调节单元11、输出单元12、内部电源单元13、数据存储，处理及控制单元14、无线通讯单元15，本地指示及操作单元16。

市电交流电从输入单元10输入，输入单元10的火线L，零线N输出至内部电源单元13，内部电源单元13将市电交流电转换为低压直流电，为数据存储、处理及控制单元14、无线通讯单元15和本地指示及操作单元16提供直流电源，同时，内部电源单元还检测出输入交流电压的过零信息，并将此信息送至数据存储、处理及控制单元14，输入单元还将市电的一根线(一般是零线)，连接至输出单元，另一个根线(一般是火线)，连接至电压调节单元11。

电压调节单元11，包含N个交流开关21和M个高压电容22，交流开关采用双向可控硅，高压电容采用交流膜式电容，交流开关与高压电容串联组成开关回路,组成M个串联高压电容的开关回路，其中N＝M+1，有一个交流开关不串联高压电容。数据存储、处理及控制单元14控制电压调节单元11 中M个串联高压电容开关回路中的一个或者数个回路的导通与截止，由于M 个串联高压电容的开关回路中串联高压电容，其对交流电压呈现阻抗特征，故可以对市电电压进行分压，从而改变开关回路所输出电压的电压幅值和均方根值，最终实现对智能调节插座的输出功率进行分档位调节；或者，数据存储、处理及控制单元14控制电压调节单元11中不串联高压电容交流开关的导通与截止的相位角，对其回路中交流电压进行切相后输出，从而改变开关回路所输出电压的均方根值，最终实现对智能调节插座的输出功率进行连续调节。

数据存储、处理及控制单元14中包含一个本地时钟单元31，本地时钟单元有实时时钟芯片41和超级电容42组成。当智能调节插座断开外部供电时，超级电容42能为时钟芯片41提供I给你后备供电，能让本地时钟单元内时间信息保持与实际时间同步，即实时时间信息。数据存储、处理及控制单元14 通过无线通讯单元15与上位机或用户终端进行数据交换，接收所述上位机或用户终端发送的控制信息，存储在本地，并将本地数据上传至所述上位机或用户终端；所述数据存储及逻辑处理单元还用于与所述本地时钟单元进行通讯，获取本地实时时间信息，或更新本地时钟内的数据。数据存储、处理及控制单元14还连接至本地指示及操作单元16，接收来自本地指示及操作单元的操作指令，并控制器指示灯，以指示智能调节插座的工作状态。数据存储、处理及控制单元14根据来自无线通讯单元15的用户控制信息、设置信息或者来自，本地指示及操作单元16的用户操作指令，并从本地时钟单元31 读取实时时钟信息，生成基于时间轴的控制程序信息，进一步控制电压调节单元11中交流开关的导通与截至的变化，从而动态地改变其连接至输出单元中输出电压的均方根值的大小，最终实现对智能调节插座的输出功率进行可预编程式化调节。

数据存储、处理及控制单元14可以根据智能调节插座外接负载的类型，采用不同的电压调节方式：连接感性负载时，数据存储、处理及控制单元组合地控制串有高压电容开关回路中交流开关的导通与截止，对开关回路中交流电压进行分压，输出电压幅值变小的正弦波电压至输出单元12，其中电压调节单元11的输入端A1，A2的电压波形是正弦波，如图3所示，电压调节单元11的输出端B1，B2的电压波形是正弦波，如图4所示。智能调节插座连阻性或容性负载时，数据存储、处理及控制单元14控制不串联高压电容回路中交流开关23导通与截止的相位角，对开关回路对交流电压进行切相，输出被切相后的电压至输出单元12，其中电压调节单元11的输入端A1，A2的电压波形是正弦波，如图3所示，单元电压调节单元11的输出端B1，B2的电压波形是正弦波切相波形，如图5：几个典型的正弦波切相后的波形。

当对后级负载时照明类负载时，数据存储、处理及控制单元14在调节后级负载(即调光光控制过程中，所述交流开关截止的相位角百分比与用户控制信息中调节步进百分比之间为指数关系：y＝100-B*e^[-(a*x)]，

其中，a为系数，大于0；B为系数，大于0；e为自然常数；y为交流开关截止的相位角百分比，x为调节步进百分比，系数a,B根据调节曲线的平滑度进行选值；其具体所切的相位百分比与调节步进百分比之间的关系曲线图请参考图6。

所述交流开关导通相位的百分比与调节步进百分比之间为指数关系： y1＝B*e^[-(a*x)]，1；y1为交流开关导通相位的百分比，系数a,B根据调节曲线的平滑度进行选值。

输出单元12将电压调节单元11输出的调节以后交流电压，从插孔输出至后级负载，其输出端C1，C2的波形与电压调节单元11输出端B1，B2的波形是完全一致的。

所述内部电源单元13是一个能完成AC转DC的开关电源电路，该内部电源单元13能将输入的交流电转换为低压直流电，例如将输入的220V交流电，变换为3.3V直流电，为所述数据存储，处理及控制单元14、无线通讯单元15提供直流电源供电，同时，内部电源单元13还将检测市电的过零信息，并将信息送至数据存储，处理及控制单元14。

所述数据存储，处理及控制单元14一般由带存储单元的MCU组成，或者是MCU外加存储芯片构成。该数据存储，处理及控制单元14主要完成数据处理、储存、本地逻辑处理、功能执行等功能。数据存储，处理及控制单元14通过无线通讯单元15与服务器或用户终端进行数据交换，获取用户对智能调节插座的设置信息或操作信息，并将相关数据存储在本地存储器中，也将智能调节插座的工作状态及设备状态上传给用户服务器或用户终端。数据存储，处理及控制单元14通过对用户设置、预设程序、实时操作信息、本地按键操作、本地实时时间信息等数据分析及处理，控制电压调节单元11交流开关的导通或截止相位状态，从而控制电压调节单元11输出的交流电压波形，达到智能调节后级负载功率的目的。

所述无线通讯单元15可以采用蓝牙通讯模块或wifi通讯模块，无线通讯单元15与数据存储，处理及控制单元14通过串口进行通讯，同时又与用户终端进行通讯，或者通过无线路由与云服务器进行通讯，完成与用户终端的数据交换。

具体的，所述输入单元10为包含一个2脚的插头或者3脚的插头。

所述输出单元12包含一个交流输出插孔，用于外部负载的连接。

所述输出单元12可以采用2孔、3孔或者5孔的交流电插孔，其输出的交流电可以用于后级所接的交流负载，如灯泡、风扇等。

本地指示及操作单元16中的一般包含按键和指示灯。按键为轻触按键或触摸按键。按键可以用于用户进行网络配置的启动、清除、本地预设程序的选择、功能选择时的输入；指示灯为LED指示灯、LED数码管或者LCD显示屏，用于指示智能调节插座的工作状态及插座的其他信息。

以上7个部分，可以组成一个完整的智能调节插座，尤其是智能调光或插座，智能调速插座。

图8a和图8b是本发明智能调节插座第三实施例示意图；其中P10为本发明中输入单元的2脚插头，P10用于智能调节插座的市电的接入，用户在使用过程中一般将其插入到其他电源插座中；P11为智能插座的外壳，用于包裹本发明的提及的所有电路部分；P12为本发明中输出单元的2孔插孔，用户智能调节插座的输出，用户在使用过程中一般将其外部的负载(如风扇，增氧机，落地灯，台灯等)插入该插孔中。

以下结合图1～7和实际应用场景对本实施例做进一步说明。

举例如下，用户需要预设卧室的落地灯，每天早上6:25分开始，在5分钟之内，灯光从暗到亮缓慢亮起，让用户觉得早晨太阳升起的感觉。用户将该需求在智能手机中的APP进行设置，智能调节插座的无线通讯单元15与用户的智能手机进行通讯，并将用户的预设程控信息通过串口传输给数据存储，处理及控制单元14，数据存储，处理及控制单元14将该数据存储在本地存储单元中，并开始执行逻辑处理，启动本地的计时时间。当数据存储，处理及控制单元14从本地时钟单元4读到的时间为早上的6:25时，数据存储，处理及控制单元14开始控制电压调节单元11，从最小相位角开始导通，如3％～10％之间，在接下来的5分钟内，按照每分钟相位导通角百分比增加1倍的速度，在5分钟左右缓慢上升到100％，这样在智能调节插座的输出单元12的输出端，其输出交流电压均方根RMS值缓慢上升，其所接的照明负载的光输出，与用户所的设置和期望的一致。

图5为C1，C2不同亮度下的电压波形，分别为：前切80％，50％，20％， 0％和后切80％，50％，20％，0％的输出电压波形。

作为一种实施方式，所述智能调节插座所接的负载为照明负载如白炽灯、 LED灯、卤素灯等，即需要对负载进行调光。其调节后电压输出与调节步进之间也是非线性的，呈指数关系，或类指数关系。如图6所示，在调光过程中，所切的相位百分比(交流开关截止的相位百分比)与调节步进百分比之间为指数关系。该关系曲线与函数y＝100-B*e^[-(a*x)]基本一致。

其中，a为系数，大于0；B为系数，大于0；e为自然常数，约等于2.718； y为所切的相位百分比，x为调节步进百分比。图6中，纵坐标为输出电压波形相位的百分比(即交流开关截止的相位百分比，0为交流开关截止的相位为 0％；100为交流开关截止的相位为100％)，横坐标为调光步进的百分比(0 为调暗的比例0％，即为最高亮度；100为调暗的比例为100％，即为最低亮度)。

作为另一种实施方式，所述智能调节插座所接的负载为风扇、电机等，即需要对负载进行调速。本实用新型的调速器的方式是分段式，电压调节单元中所包含串联有高压电容开关回路的数量为N时，调节的档位为N^2+1。

综上所述，本实用新型智能调节插座通过新型的电压调节方式：电压调节单元中所包含数个不同功能的交流开关回路，能对感性负载进行不切相，仅对电压的分段式调节方式；对阻性，容性负载进行切相的连续调节方式，解决了当前智能插座不能调节后级负载的问题，尤其解决了不能无噪音调节风扇速度的问题。

同时，该智能插座允许用户终端对智能调节插座进行实时控制、编程控制、预设控制等操作，操作信息保存在本地的存储单元中，数据存储及逻辑处理单元根据所存储的用户控制信息及本地时钟的时间信息，对后级负载进行动态的调节和可程序化的动态调节，使智能调节插座的智能控制可以不依赖于网络和云服务器的实时通讯，解决了当前市面上智能调节插座不能对所接负载的功率进行调节的问题，也解决了当前智能调节插座不能本地进行程控，依赖于网络进行控制的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种智能调节插座，其特征在于，所述智能调节插座包括输入单元，电压调节单元，输出单元，内部电源单元，数据存储、处理及控制单元和无线通讯单元，所述输入单元至少包含一个交流电输入的插头，所述输出单元至少包含一个交流电输出插孔，所述电压调节单元至少包含二个交流开关和一个高压电容，其中至少有一个交流开关与高压电容串联；

所述输入单元，用于输入市电交流电；

所述内部电源单元，将输入单元所输入的市电交流电转换为低压直流电，为电压调节单元，数据存储、处理及控制单元和无线通讯单元提供电源；

所述无线通讯单元，用于与智能终端或云端进行通讯与用户进行数据交换，接收来自用户的控制信息、设置信息；

所述数据存储、处理及控制单元，用于接收来自无线通讯单元或者本地按键的控制数据，并根据用户的控制信息、设置信息，控制电压调节单元中交流开关的导通与截至，以调节智能调节插座的输出功率；

所述电压调节单元，用于对从输入单元输入的市电交流电进行分压或者切相处理后，从输出单元输出；

所述输出单元，用于将被电压调节单元处理以后的交流电压输出至外部负载。

2.根据权利要求1所述的智能调节插座，其特征在于，所述电压调节单元包含N个交流开关和M个高压电容，其中N大于或等于2，M大于或等于1，每个高压电容都与一个交流开关串联组成开关回路；

当需要调节的负载是感性负载时，数据存储、处理及控制单元控制电压调节单元中交流开关的导通与截止状态，通过开关回路中串联的高压电容，对市电电压进行分压，改变开关回路所输出电压的电压幅值和均方根值，最终实现对智能调节插座的输出功率进行调节。

3.根据权利要求1所述的智能调节插座，其特征在于，所述电压调节单元中交流开关，至少其中一个交流开关采用的是半导体器件；

当需要调节的负载是阻性或容性负载时，数据存储、处理及控制单元控制电压调节单元中半导体交流开关的导通与截止的相位角，对其开关回路中交流电压进行切相后输出，从而改变开关回路所输出电压的均方根值，最终实现对智能调节插座的输出功率进行智能化调节。

4.根据权利要求3所述的智能调节插座，其特征在于，所述智能调节插座为调光插座，针对阻性或容性负载进行调节，在调光控制过程中，所述交流开关截止的相位角百分比与调节步进百分比之间为指数关系：y＝100-B*e^[-(a*x)]，

其中，a为系数，大于0；B为系数，大于0；e为自然常数；y为交流开关截止的相位角百分比，x为调节步进百分比；

所述交流开关导通相位的百分比与调节步进百分比之间为指数关系：y1＝B*e^[-(a*x)]，1；y1为交流开关导通相位的百分比。

5.根据权利要求1所述的智能调节插座，其特征在于，所述数据存储、处理及控制单元中包含一个本地时钟单元，该本地时钟单元包含一个实时时钟芯片和一个后备电源供电，用于为数据存储、处理及控制单元和无线通讯单元提供实时时间信息；所述数据存储、处理及控制单元接收来自无线通讯单元或者本地按键的控制数据，并根据用户的控制信息、设置信息和本地时间信息，生成基于时间轴的控制程序信息，进一步控制电压调节单元中交流开关的导通与截至变化，从而动态地改变其连接至输出单元中输出电压的均方根值的大小，最终实现对智能调节插座的输出功率进行可预编程式化调节。

6.根据权利要求5所述的智能调节插座，其特征在于，所述本地时钟单元所包含的后备电源，是采用超级电容。

7.根据权利要求6所述的智能调节插座，其特征在于，所述智能调节插座还包括本地指示及操作单元，其中，所述本地指示及操作单元的指示灯用于指示该智能调节插座的工作状态及信息，所述本地指示及操作单元的按键用于进行网络配置的启动、清除、本地预设程序的选择及功能选择。

8.根据权利要求7所述的智能调节插座，其特征在于，所述智能调节插座的输入单元是一个固定在外壳上的2脚的插头；所述智能调节插座的输出单元是一个2孔的插座。

9.根据权利要求1所述的智能调节插座，其特征在于，所述智能调节插座根据不同的负载类型，采用不同的电压调节方式：在智能调节插座连接感性负载时，数据存储、处理及控制单元用于组合控制2个或2个以上交流开关的组合导通与截止，对开关回路中交流电压进行分压，输出电压幅值可变的正弦波电压至输出单元；在智能调节插座连接阻性或容性负载时，数据存储、处理及控制单元用于控制交流开关的导通与截止的相位角，对开关回路对交流电压进行切相，输出被切相后的电压至输出单元。

Images