一键动态配置弱电接口的智能插座的制作方法

1.本发明属智能插座的技术领域，特別是指根据需求、一键动态配置弱电接口的智能插座。


背景技术：

2.电源插座是用电设备接入供电网络的基础性电源多路分配器件，各种用电设备通过插头与电源插座的连接/脱离实施通/断电，即实现用电设备的得/失电。因此，传统电源插座的功能单一且明确，就是执行最简单的电路通/断操作。
3.随着经济的发展和科技的进步，电源插座亦与时俱进，华丽转身为智能插座。鉴于插座的普遍性和不可或缺性，各智能插座殊途同归制定类同的技术路线图：立足经典的电源插座结构进行智能化改造，使电源插座兼具这样或那样的智能。智能插座历经十余年的发展，逐渐形成门类完整、规格齐全的系列化电气产品；若按插座的智能化功能分类，智能插座可分为漏电保护安全型、定时型、计量型、远距＆近场自控型，以及配置弱电接口的智能插座。
4.漏电保护安全型智能插座。在传统电源插座的常规电气安全防护基础上，增设防漏电、防过载、防短路等功能，有关厂商近期还推出在线再定义异常状态和保护阈值的安全型智能插座。
5.定时型智能插座。保留电源插座的基本功能，引入用户设定用电设备连接/脱离供电网络时刻的功能，旨在节电。
6.计量型智能插座。插座具有单相电表的功能，采集计量插座上用电设备的电压/流、功率等电气参数；其首要目标是节电，兼具辅助用户了解用电设备的运行状态。芯片业看好计量型插座，考虑到插座厂商缺乏电表校准的专用技术，投入巨资量身定制，推出计量型智能插座免校准的、用电感知专用芯片bl0942。
7.远距＆近场自控型智能插座。插座接收远距＆近场的控制信号，在不变更用电设备的前提下，对用电设备实施单独或联动（场景）控制；同时，智能插座上传用电设备的运行参数至上层监控系统。
8.配置弱电接口的智能插座。在插座交流电源多路分配功能之外，延拓直流弱电分配功能：插座不仅设置市电取电接口，而且提供电子设备配套的弱电接口。
9.审视林林总总的智能插座，产品的架构、应用的技术均呈现同质化的特征，不同公司的产品大同小异。剖析技术复杂度最高的远距＆近场自控型智能插座，插座包括控制和数据处理模块、通信模块、传感器模块、执行模块和电源模块。控制和数据处理模块的核心是mcu；远距通信借助zigbee、或wifi、或lora、或nb-iot，近场通信则倾向选择蓝牙 手机的模式，红外单向通信渐入边缘化。传感器/执行模块参照自控型智能插座的功能定位而变，
但是电源模块却是各种智能插座必备的模块，在智能插座的产品全寿命期间，电源模块始终接入市电。显然，智能插座弱电模块的工况特殊，3c认证又未虑及弱电模块的特殊工况；这将导致智能插座的电源＆其它弱电模块派生出两大内在缺陷。
10.首先，壁式插座是插座的主流，采用壁式安裝法。住宅、写字楼等建筑物的裝修间隔时间≈10年，壁式插座的使用年限≈10年；換言之，智能插座电源＆其它弱电模块接入市电的时间≈10年；此外，智能插座的电源＆其它弱电模块安装在嵌入墙壁的插座盒内，散热条件较差。以智能插座市场份额较大的公牛、小米公司为例：智能插座的电源模块属外购件，即专业电源厂商提供的配套产品。外购电源模块安装在嵌入墙壁的插座盒内、接入市电≈10年的技术保障缺位；其它弱电模块也缺乏安装在嵌入墙壁的插座盒内、接入市电≈10年的技术考量。一言蔽之，智能插座的可靠性、稳定性、安全性存在内在的缺陷。
11.其次，绿色节电打擂，传统电源插座待机功耗0，智能插座待机功耗0；两者pk、后者败北。鉴于现有智能插座的电源＆其它弱电模块接入市电≈10年，住宅、写字楼又安裝数以亿计的智能插座，智能插座待机功耗将是一个天文数。现列举七款热销智能插座的实测待机功耗：样机随机从市场购买；测试仪器，keysight 34465a 电流表；测试方法，智能插座接入220v市电，串联电流表；实测智能插座待机的ac电流值见下表。智能插座的类型智能插座的型号待机电流（ma）漏电保护安全型sm-pw801-u2z1.922定时型g36e536u1.184计量型s507.288远距＆近场自控型t20k1z7.694远距＆近场自控型zhqcc4.254配置弱电接口e086zsuc1.832
12.假设智能插座的待机功耗≈0.5w，智能插座产品全寿命期的待机能耗为0.5w
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1000w/kw=43.8（kw
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h）。令三室一厅四口之家配置5个智能插座，单户待机能耗值≈220kw
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h；隐形能耗不仅增加了tco，而且有悖节电低碳生活理念，智能插座的第二个内在缺陷！现有智能插座架构下，第二个内在缺陷无解。智能插座的第一个内在缺陷，给出技术解决方案并不难：留出足够的裕量，用高品质、大规格的器件替代原弱电模块的器件，弥补或解决智能插座在可靠性、稳定性、安全性上存在的缺陷。因为智能插座本身并非高价值产品，一旦调高电源＆其它弱电模块的技术指标，外购件电源模块的采购价格水涨船高，自制件其它弱电模块的成本亦水涨船高，因此，调高电源＆其它弱电模块的技术指标受成本（经济）约束，几无可能。
13.综上所述，现有智能插座架构下产品存在两大内在缺陷。本技术针对“配置弱电接口的智能插座”，提出按需一键动态配置弱电接口的智能插座解决方案。方案基于一个被漠视的事实：弱电应用场景的特征是短时、随机；按需动态配置弱电接口，既能滿足用户对弱电接口的需求，又消除了智能插座两大内在缺陷。智能插座较有代表性的知识产权成果综述如下：发明专利“一种智能插座系统及其控制方法”（zl2017105060869），提出一种智能插座系统及方法，用户通过智能终端发出通/断电信息，通/断电信息通过云平台传递至开关总控模块；开关总控模块根据通/断电信息控制相应的开关控制单元动作。
14.发明专利“一种带弱电接口的智能插座”（zl2016106557751），提出一种带弱电接口的智能插座，包括与市电连接的电输出端，电输出端包括金属插片、弱电接口；还包括：第一/二电路板，第一电路板与市电连接，两板经插接连接。
15.发明专利“一种带异常保护的智能插座及按键功能重新定义的方法”（zl2016107636680），提出在插座本体上设置微控制、存储器、输出计量模块，识别处于正常使用范围的异常工作状态。除对超出插座使用限值进行防护外,还具有在不高于规定上限范围内通过预先的设置，从而提供更有效的防护能力。
16.上述相关知识产权的探索有参考价值。遗憾的是，针对智能插座的产品全寿命期，电源＆其它弱电模块始终连市电所派生的两大内在缺陷，至今无人问津；降低智能插座的待机能耗，提高智能插座的可靠性、稳定性、安全性的需求长期得不到满足。因此，有必要在现有成果的基础上，作进一步的创新设计。


技术实现要素：

17.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一键动态配置弱电接口的智能插座。
18.一键动态配置弱电接口的智能插座由弱电接口动态配置单元、交流接口单元、弱电接口单元组成，弱电接口动态配置单元与交流接口单元、弱电接口单元相连；弱电接口动态配置单元包括一键动态配置接触式弱电接口的装置，一键动态配置无线充电弱电接口的装置；交流接口单元包括二孔交流取电接口、三孔交流取电接口；弱电接口单元包括接触式usb弱电接口、无线充电弱电接口；弱电接口动态配置单元根据需求动态配置弱电接口，执行交流接口单元与弱电接口单元的电连接和电脱离。
19.所述的一键动态配置接触式弱电接口的装置根据需求执行：交流接口单元与接触式usb弱电接口的电连接和电脱离。
20.弱电接口动态配置单元1包括摆块结构，摆块结构的一键动态配置接触式弱电接口的装置由第一插座面盖组件、固定第一螺丝、底座电源压板、摆臂传动轴、动态接触弹片、第一电源板组件、第一底座、静态接触弹片组成；摆臂传动轴卡入底座电源压板，动态接触弹片装配到底座电源压板上的定位点，定位点采用热铆焊接牢固，静态接触弹片贴在第一电源板组件上；摆臂传动轴，动态接触弹片，底座电源压板形成的部件与静态接触弹片，第一电源板组件形成的部件进行装配，二者沿着usb口进行组装，组装后动态接触弹片插入到第一电源板组件上，并进行焊接；以上组装后的整体部件放入第一底座，然后安装固定第一螺丝，最后把第一插座面盖组件扣上去，第一插座面盖组件与第一底座通过卡扣相连；摆块结构的一键动态配置接触式弱电接口的装置动作机理如下：初始状态时，摆臂传动轴在usb 母座里，此时动态接触弹片与静态接触弹片未进行连接，弱电部分处于断开状态；当usb公头设备向下插入usb母座时，摆臂传动轴受到usb公头设备向下的力挤压而向右运动，摆臂传动轴上的异型轴同时向左运动，从而挤压动态接触弹片与其同时向左运动，此时动态接触弹片与静态接触弹片连接，弱电部分处于导通状态；动态接触弹片与静态接触弹片表面均有镀银层，增加其接触效果；当usb公头设备向上拔出时，摆臂传动轴不再接受usb公头设备向下的力挤压，
动态接触弹片受其自身力矩作用向右侧运动，恢复初始状态，与静态接触弹片断开连接，弱电部分处于断开状态；同时动态接触弹片恢复初始状态时，带动摆臂传动轴向左侧运动，摆臂传动轴也恢复其初始状态。
21.所述的弱电接口动态配置单元1包括常开开关结构，常开开关结构的一键动态配置接触式弱电接口的装置由第二插座面盖组件、第二螺丝、底座压板、常开开关组件、第二电源板组件、第一底座组成；常开开关组件与第二电源板组件相连，二者组装的部件放到第一底座上，然后将底座压板沿着第二电源板组件的usb口进行组装，其次安第二螺丝，最后盖上第二插座面盖组件，第二插座面盖组件与第一底座通过卡扣相连；常开开关结构的一键动态配置接触式弱电接口的装置动作机理如下：初始状态时，常开开关组件上的开关在usb 母座里，此时开关为常开状态，弱电部分处于断开状态；当usb公头设备向下插入usb母座时，常开开关组件上的开关受到usb公头设备向下的力挤压而向右运动，usb公头插入到底部后，常开开关闭合，弱电部分处于导通状态；当usb公头设备向上拔出时，常开开关组件上的开关不再接受usb公头设备向下的力挤压，受开关自身力矩作用，恢复初始状态，开关恢复为常开状态，弱电部分处于断开状态。
22.所述的一键动态配置无线充电弱电接口的装置根据需求执行：交流接口单元与无线充电弱电接口的电连接和电脱离；开关结构的一键动态配置无线充电弱电接口的装置由第三插座面盖组件、按键、充电线圈、保护门压板总成、第三螺丝、电源底座组件组成；按键经面盖组件、保护门压板总成与电源底座组件上的按键相连，充电线圈经保护门压板总成与电源底座组件通过接插件相连，将按键与充电线圈装配到面盖组件上，然后装配保护门压板总成，并安装第三螺丝，最后与电源底座组件组装到一起；第三插座面盖组件与电源底座组件通过卡扣相连；开关结构的一键动态配置无线充电弱电接口的装置动作机理如下：初始状态时，按键未受力，为凸起状态，按键未触及电源底座组件上的常开开关，此时开关为常开状态，弱电部分处于断开状态；当无线充电设备向下放入智能插座时，按键受到充电设备的挤压而向内运动，从而将电源底座组件上的常开开关向下压至闭合，弱电部分处于导通状态；当无线充电设备取出时，电源底座组件上的常开开关不再接受外部压力，受开关自身力矩作用，恢复初始状态，开关恢复为常开状态，弱电部分处于断开状态。
23.所述的无线充电弱电接口由无线充电模块、射频匹配模块、充电线圈模块、晶振模块组成，无线充电模块以无线充电芯片sc9608为核心，充电线圈为pcb线圈；无线充电模块的sc9608引脚13、14、15、16经射频匹配模块、与充电线圈模块相连，sc9608引脚9、10接入电源，sc9608引脚6、7与晶振模块相连。
24.本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：根据需求动态配置弱电接口的智能插座，既滿足了用户对弱电接口的需求，又消除了产品全寿命期，智能插座的电源＆其它弱电模块始终接入市电的弊端，降低了对电源＆其它弱电模块的技术要求和tco，提高了智能插座的可靠性、稳定性和安全性；一键动
态配置弱电接口的智能插座具有最佳的用户体验，智能插座的待机能耗0，有助于践行节电低碳生活理念，进一步降低了tco。此外，一键动态配置接触/无线充电弱电接口的智能插座，具有多种可选弱电取电接口。
附图说明
25.图1a是智能插座整体框架图；图1b是智能插座面板图；图1c是智能插座结构原理框图；图2a是摆块结构实现接触式弱电接口一键动态配置的智能插座爆炸图；图2b是图2a智能插座原始状态的剖面图；图2c是图2a智能插座动态状态的剖面图；图2d是智能插座中的摆块结构图；图3a是常开开关结构实现实现接触式弱电接口一键动态配置的智能插座爆炸图；图3b是图3a智能插座原始状态的剖面图；图3c是图3a智能插座动态状态的剖面图；图4a是带一键动态配置无线充电弱电接口的智能插座爆炸图；图4b是带一键动态配置无线充电弱电接口的智能插座剖面图；图4c是无线充电弱电接口的电路图。
具体实施方式
26.如图1a所示，一键动态配置弱电接口的智能插座由弱电接口动态配置单元1、交流接口单元2、弱电接口单元3组成，弱电接口动态配置单元1与交流接口单元2、弱电接口单元3相连；如图1b和图1c所示，弱电接口动态配置单元1包括一键动态配置接触式弱电接口的装置100，一键动态配置无线充电弱电接口的装置200；交流接口单元2包括二孔交流取电接口21、三孔交流取电接口22；弱电接口单元3包括接触式usb弱电接口31、无线充电弱电接口32；弱电接口动态配置单元1根据需求，动态配置弱电接口，执行交流接口单元2与弱电接口单元3的电连接和电脱离。
27.说明：交流接口单元2、弱电接口单元3属公知知识，考虑表述完整性，提及但不展开论述；如弱电接口单元3涉及交流变压、整流和滤波。
28.本技术《一键动态配置弱电接口的智能插座》，“一键”为计算机行业术语，其内涵是完成弱电接口的动态配置，需要一步、只需要一步操作。
29.如图2a-2d所示，摆块结构的一键动态配置接触式弱电接口的装置110根据需求执行：交流接口单元2与接触式usb弱电接口31的电连接和电脱离；摆块结构的一键动态配置接触式弱电接口的装置110由第一插座面盖组件111、固定第一螺丝112、底座电源压板113、摆臂传动轴114、动态接触弹片115、第一电源板组件116、第一底座117、静态接触弹片118组成；摆臂传动轴114卡入底座电源压板113，动态接触弹片115装配到底座电源压板113上的定位点，定位点采用热铆焊接牢固，静态接触弹片118贴在第一电源板组件116上；摆臂传动轴114，动态接触弹片115，底座电源压板113形成的部
件与静态接触弹片118，第一电源板组件116形成的部件进行装配，二者沿着usb口进行组装，组装后动态接触弹片115插入到第一电源板组件116上，并进行焊接；以上组装后的整体部件放入第一底座117，然后安装固定第一螺丝112，最后把第一插座面盖组件111扣上去，第一插座面盖组件111与第一底座117通过卡扣相连；摆块结构的一键动态配置接触式弱电接口的装置110动作机理如下：初始状态时，摆臂传动轴114在usb 母座里，此时动态接触弹片115与静态接触弹片118未进行连接，弱电部分处于断开状态；当usb公头设备向下插入usb母座时，摆臂传动轴114受到usb公头设备向下的力挤压而向右运动，摆臂传动轴114上的异型轴同时向左运动，从而挤压动态接触弹片115与其同时向左运动，此时动态接触弹片115与静态接触弹片118连接，弱电部分处于导通状态；动态接触弹片115与静态接触弹片118表面均有镀银层，增加其接触效果；当usb公头设备向上拔出时，摆臂传动轴114不再接受usb公头设备向下的力挤压，动态接触弹片115受其自身力矩作用向右侧运动，恢复初始状态，与静态接触弹片118断开连接，弱电部分处于断开状态；同时动态接触弹片115恢复初始状态时，带动摆臂传动轴114向左侧运动，摆臂传动轴114也恢复其初始状态。
30.如图3a-3c所示，常开开关结构的一键动态配置接触式弱电接口的装置120根据需求执行：交流接口单元2与接触式usb弱电接口31的电连接和电脱离；常开开关结构的一键动态配置接触式弱电接口的装置120由第二插座面盖组件121、第二螺丝122、底座压板123、常开开关组件124、第二电源板组件125、第二底座126组成；常开开关组件124与第二电源板组件125相连，二者组装的部件放到第二底座126上，然后将底座压板123沿着第二电源板组件125的usb口进行组装，其次安装第二螺丝122，最后盖上第二插座面盖组件121，第二插座面盖组件121与第二底座126通过卡扣相连；常开开关结构的一键动态配置接触式弱电接口的装置120动作机理如下：初始状态时，常开开关组件124上的开关在usb 母座里，此时开关为常开状态，弱电部分处于断开状态；当usb公头设备向下插入usb母座时，常开开关组件124上的开关受到usb公头设备向下的力挤压而向右运动，usb公头插入到底部后，常开开关闭合，弱电部分处于导通状态；当usb公头设备向上拔出时，常开开关组件124上的开关不再接受usb公头设备向下的力挤压，受开关自身力矩作用，恢复初始状态，开关恢复为常开状态，弱电部分处于断开状态。
31.如图4a-4b所示，一键动态配置无线充电弱电接口的装置200根据需求执行：交流接口单元2与无线充电弱电接口32的电连接和电脱离；开关结构的一键动态配置无线充电弱电接口的装置200由第三插座面盖组件221、按键222、充电线圈223、保护门压板总成224、第三螺丝225、电源底座组件226组成；按键222经面盖组件221、保护门压板总成224与电源底座组件226上的按键相连，充电线圈223经保护门压板总成224与电源底座组件226通过接插件相连，将按键222与充电线圈223装配到面盖组件221上，然后装配保护门压板总成224，并安装第三螺丝225，最后与电源底座组件226
组装到一起；第三插座面盖组件221与电源底座组件226通过卡扣相连；开关结构的一键动态配置无线充电弱电接口的装置200动作机理如下：初始状态时，按键222未受力，为凸起状态，按键222未触及电源底座组件226上的常开开关，此时开关为常开状态，弱电部分处于断开状态；当无线充电设备向下放入智能插座时，按键222受到充电设备的挤压而向内运动，从而将电源底座组件226上的常开开关向下压至闭合，弱电部分处于导通状态；当无线充电设备取出时，电源底座组件226上的常开开关不再接受外部压力，受开关自身力矩作用，恢复初始状态，开关恢复为常开状态，弱电部分处于断开状态。
32.如图4c所示，无线充电弱电接口32由无线充电模块321、射频匹配模块322、充电线圈模块323、晶振模块324组成，无线充电模块321以无线充电芯片sc9608为核心，充电线圈为pcb线圈;无线充电模块321的sc9608引脚13、14、15、16经射频匹配模块322、与充电线圈模块323相连，sc9608引脚9、10接入电源，sc9608引脚6、7与晶振模块324相连。
33.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。