低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)；該節(jié)能控制器含有中央處理模塊、紅外線檢測模塊、電流檢測模塊、繼電器驅(qū)動模塊和電源模塊，中央處理模塊中含有微處理器，電流檢測模塊中含有電流互感器和信號處理放大電路，繼電器驅(qū)動模塊中含有第一驅(qū)動器件和繼電器，電源模塊中含有電壓變換電路和儲能器件；電流互感器安裝在被監(jiān)控電器的供電電源線上，紅外線檢測模塊和電流檢測模塊的輸出進入微處理器中，微處理器控制繼電器工作，外部電源輸入線通過繼電器的常開觸點與被監(jiān)控電器的供電電源線﹑電壓變換電路的輸入端連接，電壓變換電路的輸出端與儲能器件連接，儲能器件和電壓變換電路為其它模塊供電；本實用新型能有效節(jié)約電能，而且其功能強。
【專利說明】低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)
[0001](一)、【技術(shù)領(lǐng)域】:本實用新型涉及一種節(jié)約能源的控制器件，特別涉及一種低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)。
[0002](二)、【背景技術(shù)】:隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，各種日常電器(如空調(diào)、電視、飲水機等)已普遍進入了家庭、辦公室以及各種公共場所，這些電器在改善人們生產(chǎn)生活條件的同時，也消耗了大量電能。因為人們對電器功能需求的不斷提高，使得現(xiàn)有電器多帶有待機功能，這些待機功能雖然方便了人們的使用，但會使其消耗較多電能。比如:當人們不使用空調(diào)、電視時，經(jīng)常會用遙控器將其關(guān)閉，但這時空調(diào)、電視的電源并沒有被完全切斷，其中還有一部分監(jiān)控電路在工作，一直在消耗著電能，長此一往，將會白白消耗很多電能，造成較大的浪費；又比如:當夜晚人們不使用飲水機時，飲水機仍會處于保溫狀態(tài)，這勢必會消耗大量不必要的電能。還有，當室內(nèi)沒有人時，這些電器有時還在工作著，這樣會白白消耗很多不必要的電能，造成較大的能源浪費，增加了環(huán)境壓力，與建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的目標不相適應(yīng)。
[0003]現(xiàn)有一些節(jié)電控制器雖然也可以通過紅外檢測來判斷室內(nèi)是否有人，然后根據(jù)判斷來控制電器打開或關(guān)閉，但這些節(jié)電控制器卻不能實現(xiàn)完全斷電，當電器關(guān)閉時，節(jié)電控制器還在一直工作著，長此一往，必將消耗較大的電能。
[0004](三)、實用新型內(nèi)容:
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)，該節(jié)能控制器能有效節(jié)約電能，而且其功能強。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案:
[0007]—種低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)，含有中央處理模塊、紅外線檢測模塊、繼電器驅(qū)動模塊和電源模塊，還含有電流檢測模塊，中央處理模塊中含有微處理器，電流檢測模塊中含有電流互感器和信號處理放大電路，繼電器驅(qū)動模塊中含有第一驅(qū)動器件和繼電器，電源模塊中含有電壓變換電路和儲能器件；電流互感器安裝在被監(jiān)控電器的供電電源線上，電流互感器的輸出信號經(jīng)信號處理放大電路放大后進入微處理器的電流信號輸入端，紅外線檢測模塊的輸出端與微處理器的紅外控制信號輸入端連接，微處理器的繼電器驅(qū)動信號輸出端輸出的信號經(jīng)第一驅(qū)動器件放大后驅(qū)動繼電器工作，外部電源輸入線通過繼電器的常開觸點與被監(jiān)控電器的供電電源線、電壓變換電路的輸入端連接，電壓變換電路的輸出端與儲能器件連接，儲能器件和電壓變換電路的輸出都為中央處理模塊、紅外線檢測模塊、電流檢測模塊和繼電器驅(qū)動模塊供電。
[0008]繼電器驅(qū)動模塊中還含有啟動按鍵，外部電源輸入線通過繼電器的常開觸點還與啟動按鍵的一端連接，啟動按鍵的另一端與外部電源輸入線連接。
[0009]繼電器的雙向觸點中的公共端與外部交流供電電源火線連接，繼電器的雙向觸點中的常開端與被監(jiān)控電器的交流供電電源火線、電壓變換電路的火線輸入端、啟動按鍵的一端連接，啟動按鍵的另一端通過繼電器的雙向觸點中的常閉端與外部交流供電電源火線連接。
[0010]第一驅(qū)動器件為三極管。[0011]紅外線檢測模塊中含有紅外線傳感器和紅外傳感信號處理器，紅外線傳感器的輸出端與紅外傳感信號處理器的信號輸入端連接，紅外傳感信號處理器的控制信號輸出端與微處理器的紅外控制信號輸入端連接；信號處理放大電路中含有整流二極管、濾波電容、第一運算放大器和第二運算放大器，電流互感器的輸出信號經(jīng)整流二極管整流和濾波電容濾波后，再經(jīng)第一運算放大器、第二運算放大器依次放大，然后進入微處理器的第一模擬信號輸入端，第一運算放大器的輸出信號進入微處理器的第二模擬信號輸入端。
[0012]該低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)還含有時鐘模塊，時鐘模塊中含有時鐘發(fā)生器和晶振，晶振與時鐘發(fā)生器的晶振信號輸入端連接，時鐘發(fā)生器的串行通訊口與微處理器的串行通訊口連接，儲能器件和電壓變換電路的輸出還為時鐘模塊供電。
[0013]電壓變換電路中含有AC-DC電源和DC-DC電壓變換器，儲能器件為第一可充電電池，AC-DC電源的輸入端即為電壓變換電路的輸入端，AC-DC電源的輸出端通過第五二極管與DC-DC電壓變換器的輸入端連接，第五二極管的正極與AC-DC電源的輸出端連接，第五二極管的負極與DC-DC電壓變換器的輸入端連接，AC-DC電源的輸出端還通過第一二極管與第一可充電電池連接，第一二極管的正極與AC-DC電源的輸出端連接，第一二極管的負極與第一可充電電池的正極連接；AC-DC電源的輸出通過第五二極管給繼電器驅(qū)動模塊供電，第一可充電電池通過第三二極管給繼電器驅(qū)動模塊供電，DC-DC電壓變換器的輸出給中央處理模塊、紅外線檢測模塊和電流檢測模塊供電；第一可充電電池的正極與微處理器的電池電壓信號輸入端連接。
[0014]中央處理模塊中還含有指示燈、報警器、第二驅(qū)動器件、溫度傳感器和顯示器，微處理器的指示燈信號輸出端通過電阻與指示燈連接，微處理器的報警信號輸出端通過第二驅(qū)動器件與報警器連接，溫度傳感器的輸出端與微處理器的溫度信號輸入端連接，顯示器與微處理器的顯示口連接；指示燈為LED指示燈，報警器為電鈴，第二驅(qū)動器件為三極管。
[0015]儲能器件為電池或電容。
[0016]電池為鎳鎘電池，或為鋰離子電池，或為干電池；電容為法拉電容。
[0017]電流互感器檢測被監(jiān)控電器的供電電源線上的電流大小，當被監(jiān)控電器處于待機狀態(tài)時，電流互感器就能檢測到其供電電源線上的電流會比其工作電流小很多。紅外線傳感器能檢測到被監(jiān)控電器四周有沒有人。
[0018]本低功耗電器節(jié)能控制器工作過程中，當紅外線傳感器檢測到被監(jiān)控電器四周沒有人且持續(xù)了一定的時間后，或者電流互感器檢測到被監(jiān)控電器處于待機狀態(tài)且持續(xù)一定的時間后，微處理器就會控制繼電器釋放，從而切斷被監(jiān)控電器和本節(jié)能控制器自身的電源，實現(xiàn)徹底斷電，徹底斷電后，本節(jié)能控制器的供電由儲能器件提供，微處理器也會隔一段時間(大約2個小時)控制繼電器吸合，對儲能器件充電，防止儲能器件中的電量耗盡；如果由于某些原因不慎使儲能器件中的電量耗盡時，該節(jié)能控制器就無法正常工作，這時可按動啟動按鍵，使該節(jié)能控制器重新上電恢復工作。
[0019]本實用新型的有益效果:
[0020]1.本實用新型采用紅外線傳感器檢測被監(jiān)控電器的四周是否有人，采用電流互感器檢測被監(jiān)控電器是否處于待機狀態(tài)，當被監(jiān)控電器四周沒有人且持續(xù)了一定的時間后，或者，被監(jiān)控電器處于待機狀態(tài)且持續(xù)一定的時間后，微處理器就會控制繼電器釋放，從而切斷被監(jiān)控電器和本節(jié)能控制器自身的電源，實現(xiàn)徹底斷電，達到了節(jié)約電能的目的，這時，中央處理模塊、紅外線檢測模塊、電流檢測模塊和繼電器驅(qū)動模塊的供電由儲能器件提供；當被監(jiān)控電器的四周又有人時，或者，被監(jiān)控電器又處于開機狀態(tài)時，微處理器就會自動控制繼電器吸合，重新給被監(jiān)控電器和本節(jié)能控制器自身供電；本節(jié)能控制器徹底斷電時僅由儲能器件供電，電源模塊中的AC-DC電源不工作，由于儲能器件中的電能是由AC-DC電源在工作時短時間高效率充電得到的，該充電過程中消耗的電能要比AC-DC電源長時間低效率工作時所消耗的電能少，與現(xiàn)有不徹底斷電的節(jié)能控制器相比，本實用新型能節(jié)約更多的電能，而且其功能強、使用方便。
[0021](四)、【專利附圖】

【附圖說明】:
[0022]圖1為中央處理模塊的電路原理示意圖；
[0023]圖2為紅外線檢測模塊的電路原理示意圖；
[0024]圖3為電流檢測|旲塊的電路原理不意圖；
[0025]圖4為時鐘模塊的電路原理示意圖；
[0026]圖5為繼電器驅(qū)動模塊的電路原理示意圖之一；
[0027]圖6為繼電器驅(qū)動模塊的電路原理示意圖之二 ；
[0028]圖7為電源模塊的電路原理示意圖。
[0029](五)、【具體實施方式】:
[0030]實施例一:參見圖1?圖5、圖7，低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)含有中央處理模塊、紅外線檢測模塊、繼電器驅(qū)動模塊和電源模塊，還含有電流檢測模塊，中央處理模塊中含有微處理器U2，電流檢測模塊中含有電流互感器Hl和信號處理放大電路，繼電器驅(qū)動模塊中含有三極管Q1、繼電器Kl和啟動按鍵S2，電源模塊中含有電壓變換電路和儲能器件；電流互感器Hl安裝在被監(jiān)控電器的供電電源線上，電流互感器Hl的輸出信號經(jīng)信號處理放大電路放大后進入微處理器U2的電流信號輸入端，紅外線檢測模塊的輸出端與微處理器U2的紅外控制信號輸入端PD2連接,微處理器U2的繼電器驅(qū)動信號輸出端PBO輸出的信號經(jīng)三極管Ql放大后驅(qū)動繼電器Kl工作，繼電器Kl的雙向觸點中的公共端與外部220V交流供電電源火線AC220V-L連接，繼電器Kl的雙向觸點中的常開端與被監(jiān)控電器的交流供電電源火線、電壓變換電路的火線輸入端、啟動按鍵S2的一端連接，啟動按鍵S2的另一端與外部220V交流供電電源火線AC220V-L連接，電壓變換電路的輸出端與儲能器件連接，儲能器件和電壓變換電路的輸出都為中央處理模塊、紅外線檢測模塊、電流檢測模塊和繼電器驅(qū)動模塊供電。
[0031]紅外線檢測模塊中含有紅外線傳感器U122和紅外傳感信號處理器U121，紅外線傳感器U122的輸出端與紅外傳感信號處理器U121的信號輸入端IIN+連接，紅外傳感信號處理器U121的控制信號輸出端VO與微處理器U2的紅外控制信號輸入端PD2連接；信號處理放大電路中含有整流二極管D8、濾波電容C13、第一運算放大器LMlB和第二運算放大器LM1A，電流互感器Hl的輸出信號經(jīng)整流二極管D8整流和濾波電容C13濾波后，再經(jīng)第一運算放大器LMlB、第二運算放大器LMlA依次放大，然后進入微處理器U2的第一模擬信號輸入端AD7,第一運算放大器LMlB的輸出信號進入微處理器U2的第二模擬信號輸入端ADC6。
[0032]該低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)還含有時鐘模塊，時鐘模塊中含有時鐘發(fā)生器U4和晶振Y2，晶振Y2與時鐘發(fā)生器U4的晶振信號輸入端0sc1、0sco連接，時鐘發(fā)生器U4的串行通訊口 SCL、SDA與微處理器U2的串行通訊口 SCL、SDA連接，儲能器件和電壓變換電路的輸出還為時鐘模塊供電。
[0033]電壓變換電路中含有AC-DC電源和DC-DC電壓變換器Ul，儲能器件為第一可充電電池BAT1，AC-DC電源的輸入端即為電壓變換電路的輸入端，AC-DC電源的輸出端通過第五二極管D5與DC-DC電壓變換器Ul的輸入端連接，第五二極管D5的正極與AC-DC電源的輸出端連接，第五二極管D5的負極與DC-DC電壓變換器Ul的輸入端連接，AC-DC電源的輸出端還通過第一二極管Dl與第一可充電電池BATl連接，第一二極管Dl的正極與AC-DC電源的輸出端連接，第一二極管Dl的負極與第一可充電電池BATl的正極連接；AC-DC電源的輸出通過第五二極管D5給繼電器驅(qū)動模塊供電,第一可充電電池BATl通過第三二極管D3給繼電器驅(qū)動模塊供電，DC-DC電壓變換器Ul的輸出給中央處理模塊、紅外線檢測模塊和電流檢測模塊供電；第一可充電電池BATl的正極與微處理器U2的電池電壓信號輸入端ADC3連接。
[0034]中央處理模塊中還含有指示燈LEDl、LED2、報警器B2、三極管Q2、溫度傳感器J5和顯示器，微處理器U2的指示燈信號輸出端H)5、PD6通過電阻R8、R20與指示燈LEDl、LED2連接，微處理器U2的報警信號輸出端PD7通過三極管Q2與報警器B2連接，溫度傳感器J5的輸出端與微處理器U2的溫度信號輸入端ADCO連接,顯不器與微處理器U2的顯示口連接；指示燈LEDl、LED2為LED指示燈,報警器B2為電鈴,顯示器為液晶顯示器。
[0035]微處理器U2的型號為:ATMEGA8L，DC-DC電壓變換器Ul的型號為:SPX1117_3.3V,紅外傳感信號處理器U121的型號為:BISS0001，時鐘發(fā)生器U4的型號為:PCF8563。
[0036]中央處理模塊中還含有編程接口，編程接口與微處理器U2連接。
[0037]電流互感器Hl檢測被監(jiān)控電器的供電電源線上的電流大小，當被監(jiān)控電器處于待機狀態(tài)時，電流互感器Hl就能檢測到其供電電源線上的電流會比其工作電流小很多。紅外線傳感器U122能檢測到被監(jiān)控電器四周有沒有人。
[0038]本低功耗電器節(jié)能控制器工作過程中，當紅外線傳感器U122檢測到被監(jiān)控電器四周沒有人且持續(xù)了一定的時間后，或者電流互感器Hl檢測到被監(jiān)控電器處于待機狀態(tài)且持續(xù)一定的時間后，微處理器U2就會控制繼電器Kl釋放，從而切斷被監(jiān)控電器和本節(jié)能控制器自身的電源，實現(xiàn)徹底斷電，徹底斷電后，本節(jié)能控制器的供電由第一可充電電池BATl提供，微處理器U2也會隔一段時間(大約2個小時)控制繼電器Kl吸合，對第一可充電電池BATl充電，防止第一可充電電池BATl中的電量耗盡；如果由于某些原因不慎使第一可充電電池BATl中的電量耗盡時，該節(jié)能控制器就無法正常工作，這時可按動啟動按鍵S2，使該節(jié)能控制器重新上電恢復工作。
[0039]實施例二:參見圖1?圖4、圖6、圖7，圖中編號與實施例一相同的，代表的意義相同，其工作過程也基本相同，相同之處不重述，不同之處是:啟動按鍵S2的另一端通過繼電器Kl的雙向觸點中的常閉端與外部220V交流供電電源火線AC220V-L連接。
【權(quán)利要求】
1.一種低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)，含有中央處理模塊、紅外線檢測模塊、繼電器驅(qū)動模塊和電源模塊，其特征是:還含有電流檢測模塊，中央處理模塊中含有微處理器，電流檢測模塊中含有電流互感器和信號處理放大電路，繼電器驅(qū)動模塊中含有第一驅(qū)動器件和繼電器，電源模塊中含有電壓變換電路和儲能器件；電流互感器安裝在被監(jiān)控電器的供電電源線上，電流互感器的輸出信號經(jīng)信號處理放大電路放大后進入微處理器的電流信號輸入端，紅外線檢測模塊的輸出端與微處理器的紅外控制信號輸入端連接，微處理器的繼電器驅(qū)動信號輸出端輸出的信號經(jīng)第一驅(qū)動器件放大后驅(qū)動繼電器工作，外部電源輸入線通過繼電器的常開觸點與被監(jiān)控電器的供電電源線、電壓變換電路的輸入端連接，電壓變換電路的輸出端與儲能器件連接，儲能器件和電壓變換電路的輸出都為中央處理模塊、紅外線檢測模塊、電流檢測模塊和繼電器驅(qū)動模塊供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)，其特征是:所述繼電器驅(qū)動模塊中還含有啟動按鍵，外部電源輸入線通過繼電器的常開觸點還與啟動按鍵的一端連接，啟動按鍵的另一端與外部電源輸入線連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)，其特征是:所述繼電器的雙向觸點中的公共端與外部交流供電電源火線連接，繼電器的雙向觸點中的常開端與被監(jiān)控電器的交流供電電源火線、電壓變換電路的火線輸入端、啟動按鍵的一端連接，啟動按鍵的另一端通過繼電器的雙向觸點中的常閉端與外部交流供電電源火線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)，其特征是:所述第一驅(qū)動器件為三極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)，其特征是:所述紅外線檢測模塊中含有紅外線傳感器和紅外傳感信號處理器，紅外線傳感器的輸出端與紅外傳感信號處理器的信號輸入端連接，紅外傳感信號處理器的控制信號輸出端與微處理器的紅外控制信號輸入端連接 ；所述信號處理放大電路中含有整流二極管、濾波電容、第一運算放大器和第二運算放大器，電流互感器的輸出信號經(jīng)整流二極管整流和濾波電容濾波后，再經(jīng)第一運算放大器、第二運算放大器依次放大，然后進入微處理器的第一模擬信號輸入端，第一運算放大器的輸出信號進入微處理器的第二模擬信號輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)，其特征是:還含有時鐘模塊，時鐘模塊中含有時鐘發(fā)生器和晶振，晶振與時鐘發(fā)生器的晶振信號輸入端連接，時鐘發(fā)生器的串行通訊口與微處理器的串行通訊口連接，儲能器件和電壓變換電路的輸出還為時鐘模塊供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)，其特征是:所述電壓變換電路中含有AC-DC電源和DC-DC電壓變換器，儲能器件為第一可充電電池，AC-DC電源的輸入端即為電壓變換電路的輸入端，AC-DC電源的輸出端通過第五二極管與DC-DC電壓變換器的輸入端連接，第五二極管的正極與AC-DC電源的輸出端連接，第五二極管的負極與DC-DC電壓變換器的輸入端連接，AC-DC電源的輸出端還通過第一二極管與第一可充電電池連接，第一二極管的正極與AC-DC電源的輸出端連接，第一二極管的負極與第一可充電電池的正極連接；AC-DC電源的輸出通過第五二極管給繼電器驅(qū)動模塊供電,第一可充電電池通過第三二極管給繼電器驅(qū)動模塊供電，DC-DC電壓變換器的輸出給中央處理模塊、紅外線檢測模塊和電流檢測模塊供電；第一可充電電池的正極與微處理器的電池電壓信號輸入端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)，其特征是:所述中央處理模塊中還含有指示燈、報警器、第二驅(qū)動器件、溫度傳感器和顯示器，微處理器的指示燈信號輸出端通過電阻與指示燈連接，微處理器的報警信號輸出端通過第二驅(qū)動器件與報警器連接，溫度傳感器的輸出端與微處理器的溫度信號輸入端連接，顯示器與微處理器的顯示口連接；指示燈為LED指示燈，報警器為電鈴，第二驅(qū)動器件為三極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)，其特征是:所述儲能器件為電池或電容。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低功耗電器節(jié)能控制器的硬件結(jié)構(gòu)，其特征是:所述電池為鎳鎘電池，或為鋰 離子電池，或為干電池；電容為法拉電容。
【文檔編號】G05B19/042GK203673290SQ201320784775
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】陳傳偉, 楊東, 王家忠, 黃守峰, 陳玉軍, 樊曉翠 申請人:鄭州春泉節(jié)能股份有限公司