变色计量插座

1.一种变色计量插座，其特征在于所述变色计量插座包括：
标准插座接口，用于与外部用电器相连接；
中央处理器，用于从电能计量系统读取电器实时的电能消耗值，并根据实时的电能消耗值的大小来控制LED 变色面板所显示的颜色；
LED 变色面板，所述LED 变色面板受中央处理器控制，可以显示不同的颜色；
电能计量系统，用于计量连接到标准插座接口上的用电器的电能消耗值；
系统电源模块，用于为中央处理器、电能计量系统以及LED 变色面板供电；
所述LED 变色面板包括层叠的透明面板和LED 发光板，所述透明面板和LED 发光板之间设有触摸感应膜。
2.如权利要求1 所述一种变色计量插座，其特征在于所述插座还包括无线通信模块，所述中央处理器能够通过所述无线通信模块输出所述变色计量插座的工作状态；所述中央处理器还能够从无线通信模块接收控制命令来改变变色计量插座的工作状态。
3.如权利要求1 所述一种变色计量插座，其特征在于所述插座还包括触摸控制系统和电能开关控制器，所述中央处理器能够从触摸控制系统识别用户的触摸命令，通过电能开关控制器来控制标准插座接口的电力通闭。
4.如权利要求1 所述一种变色计量插座，其特征在于所述变色计量插座还包括标准USB充电接口。

变色计量插座\n技术领域\n[0001] 本发明涉及插座。\n背景技术\n[0002] 全球面临着能源危机，节能减排技术成为了各国所倡导的重要研究方向。事实上，用户的不良用电习惯和错误的用电方法，是导致家庭和办公室等场合能源浪费的重要原因。如果对用户的用电习惯和用电方法给予适当的指导和纠正，就能够在不影响用户的舒适性、便捷性体验的情况下，节约大量的能源，所产生的实际效果不亚于修建一座新的三峡电站。\n[0003] 然而，由于各个用电器本身并不能对其自身实时的电能消耗情况进行计量并且采用适当的方式通知用户，因此用户无法实时获知各个用电器的用电情况，从而也无法有针对性的对不良用电习惯和错误的用电方法进行改正。\n[0004] 在家庭、办公环境中的用电器种类繁多，通过为这些电器供电的插座来计量各个用电器的用电情况是最方便、最可靠的方法。用户通过这些智能的插座，不仅可以获知各个用电器实时的用电情况，而且可以对用电的数据进行分类统计，从而可以很容易总结出不良用电习惯和错误用电方法的问题所在，并通过插座上的定时、控制功能，有针对性的修改用电习惯和制定用电规划，从而达到节能减排的目的。\n发明内容\n[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种能够标识用电负荷，给使用者以警示的变色计量插座，为此，本发明采用以下技术方案：\n[0006] 所述变色计量插座包括：\n[0007] 标准插座接口，用于与外部用电器相连接；\n[0008] 中央处理器，用于从电能计量系统读取电器实时的电能消耗值，并根据实时的电能消耗值的大小来控制LED变色面板所显示的颜色；\n[0009] LED变色面板，所述LED变色面板受中央处理器控制，可以显示不同的颜色；\n[0010] 电能计量系统，用于计量连接到标准插座接口上的用电器的电能消耗值；\n[0011] 系统电源模块，用于为中央处理器、电能计量系统以及LED变色面板供电。\n[0012] 通过以上技术方案，变色计量插座的面板会根据变色计量插座上是否有电显示出不同的颜色，并且在有电的情况下，当用电器插在变色计量插座上工作时，变色计量插座会计量该用电器所消耗的电能和瞬时功率（即用电负载）。插座面板会根据用电器瞬时功率的大小逐渐改变颜色，从而让用户一目了然，清楚用电器的工作状态和消耗电能的情况。\n附图说明\n[0013] 图1是本发明的内部逻辑结构示意图；\n[0014] 图2是本发明的变色面板结构图一；\n[0015] 图3是本发明的变色面板结构图二；\n[0016] 图4是本发明的LED发光板的结构示意图一；\n[0017] 图5是本发明的LED发光板的结构示意图二。\n具体实施方式\n[0018] 参照附图。本发明的主要功能是对与之连接的电器的用电情况进行计量，并通过改变面板的颜色来直观的通知用户当前用电器的能耗情况。用户可以根据各个变色计量插座面板的颜色，获知各个用电器的实时用电情况，来调整各个用电器的工作状态，从而达到节能的目的。为了便于用户调整各个用电器的工作状态，本发明还集成了其他一些功能模块。下面进行详述：\n[0019] 本发明为一种变色计量插座1，包括：\n[0020] 标准插座接口10，用于与外部用电器相连接；\n[0021] 中央处理器30，用于从电能计量系统40读取电器实时的电能消耗值41，并根据实时的电能消耗值41的大小来控制LED变色面板90所显示的颜色；\n[0022] LED变色面板90，所述LED变色面板90受中央处理器30控制，可以显示不同的颜色；\n[0023] 电能计量系统40，用于计量连接到标准插座接口10上的用电器的电能消耗值；\n[0024] 系统电源模块20，用于为中央处理器30，电能计量系统40以及LED变色面板90供电。\n[0025] 在本发明中，系统电源模块的供电对象还包括无线通信模块50，电能开关控制器\n60，触摸控制系统80。\n[0026] 参照附图1。标准插座接口10是为用电器的供电的接口，用电器的电源插头可以从这个接口获得交流市电供应。标准插座接口10可以支持不同标准的插座形式，包括但不限于国标，欧标，美标，英标。\n[0027] 本变色计量插座1的核心是中央处理器30，是具备逻辑运算能力和数据处理能力的智能芯片，是本变色计量插座1的运算核心和控制核心。\n[0028] 电能计量系统40包含电能感应元件以及电能计量芯片。电能计量系统40能够计量连接到标准插座接口10上的用电器的电能消耗值41。中央处理器30通过电能计量系统\n40来获知用电器的电能消耗值41，从而根据电能消耗值41的大小来改变LED变色面板90的颜色。\n[0029] 系统电源模块20能够将交流市电输入转变为直流电源，为中央处理器30，电能计量系统40，无线通信模块50，电能开关控制器60，触摸控制系统80，以及LED变色面板90供电。同时，在本实施例中，系统电源模块20也为标准USB充电接口70提供标准直流5V电源，用于直接对USB设备充电。\n[0030] 所述插座还包括无线通信模块50，所述中央处理器30能够通过所述无线通信模块50输出所述变色计量插座的工作状态；所述中央处理器30还能够从无线通信模块50接收控制命令来改变变色计量插座的工作状态。\n[0031] 无线通信模块50是变色计量插座1与外界实现信息交换的重要途径，为变色计量插座1和其他无线设备建立了稳定可靠的无线通信通道51。中央处理器30可以通过无线通信模块50通知其他设备当前变色计量插座1的工作状态，这些状态包括但不限于：电能开关控制器60的状态（接通还是断开）；用电器的实时电能消耗信息41，以便其他设备能够精确的获知用电器的实时电能消耗；LED变色面板90的显示颜色。\n[0032] 另一方面，中央处理器30也可以通过无线通信模块50接收来自其他无线设备的控制命令，从而改变变色计量插座1的工作状态，这些控制命令包括但不限于：控制电能开关控制器60接通或断开；读取用电器的电能消耗信息；改变LED变色面板90的显示颜色；\n设置变色计量插座1运行参数。\n[0033] 用户可以通过无线通信功能来读取或改变变色计量插座1的工作状态，内容包括但不限于：读取用电器消耗的电能；清除电能计量的历史记录；读取、设置插座面板的颜色；控制变色计量插座1内部继电器的开、闭，从而控制对用电器的供电。\n[0034] 使用时，用户在获知变色计量插座1所连接的用电器的电能消耗值41之后，就可以根据节电策略，通过无线通信通道51向变色计量插座1发送命令来控制电能开关控制器\n60接通或者断开，从而控制变色计量插座1所连接用电器的电源供应。\n[0035] 所述插座还包括触摸控制系统80和电能开关控制器60，所述中央处理器30能够从触摸控制系统80识别用户的触摸命令，通过电能开关控制器60来控制标准插座接口10的电力通闭。\n[0036] 触摸控制系统80包含触摸感应膜81和触摸处理芯片，能够识别用户的手指触摸命令，并将触摸命令通知中央处理器30。中央处理器30根据命令，执行相应的动作。\n[0037] 电能开关控制器60用于控制是否为标准插座接口10提供电源。中央处理器30可以输出控制电平来控制电能开关控制器接通或者断开。\n[0038] 中央处理器30能够从触摸控制系统80识别用户的触摸命令，从而向电能开关控制器60输出控制电平，控制电能开关控制器60接通或者断开，通过控制电能开关控制器60来实现对标准插座接口10的电源供应开关控制。如果电能开关控制器60被接通，则标准插座接口10将被接通市电，从而可以向与之连接的用电器供电；如果电能开关控制器60被断开，则标准插座接口10上将没有市电供应，这样与之连接的用电器也被断电停止工作。\n[0039] 具体在本实施例中，本变色计量插座1面板上具备触摸开关，用户可以通过触摸开关来控制变色计量插座1内部电能开关控制器60的开、闭状态，从而控制对用电器的电源供电；计量插座内部的电能开关控制器60（继电器）也可以通过无线通信功能来控制其开、闭。\n[0040] 所述LED变色面板90包括层叠的透明面板91和LED发光板92，所述透明面板和LED发光板之间设有触摸感应膜81。\n[0041] LED变色面板90受中央处理器30控制，可以显示不同的颜色，并通过改变所显示的颜色来通知用户变色计量插座1所连接的用电器的电能消耗值41的大小。在本实施例中，如果用电器的电能消耗值41较小，则LED变色面板90显示为绿色；如果实时的电能消耗值41较大，则LED变色面板90显示为黄色；如果实时的电能消耗值41很大，则LED变色面板90显示为红色。这样，用户可以一目了然的从LED变色面板90的颜色获知变色计量插座1所连接的用电器的实时电能消耗情况。\n[0042] 参照附图2、3。LED变色面板90的最外层是透明材质前面板91，中间是一层半透明的触摸感应膜81，内层是LED发光板92。\n[0043] 透明材质前面板91是变色计量插座1的最外层，采用较为坚硬、光滑的透光材质制成，用于保护触摸感应膜81，同时也起到光线扩散的作用。用户需要通过触摸来发送命令时，手指接触的就是透明材质前面板91，而不是直接接触触摸感应膜81。透明材质前面板\n91不仅为变色计量插座1提供了非常漂亮的外观，以及为用户提供非常良好的触摸手感，而且也保护了触摸感应膜81，使触摸感应膜81不会受到外界的污染，从而保证了触摸感应膜81的灵敏度，延长了产品的寿命。\n[0044] 触摸感应膜81是半透明的导电材质，通过导线与触摸处理芯片连接。触摸感应膜\n81紧密的粘附在透明材质前面板91的后面。当用户触摸透明材质前面板91时，会改变触摸感应膜81的分布电容，这一变化将会被触摸处理芯片检测到，并通知中央处理器30。中央处理器30根据用户的触摸动作，执行相应的操作，改变变色计量插座1的工作状态。触摸感应膜81必须使用导电材质，这样用户触摸透明材质前面板91时，才会改变触摸感应膜\n81的分布电容，从而识别用户的触摸命令。由于用户的接触点和触摸感应膜81隔了透明材质前面板91，所以为了确保触摸感应膜81有良好的灵敏度，必须为触摸感应膜81匹配上适当的电容器，通过调整电容器的容值大小来调整触摸感应膜81的分布电容大小，从而调整触摸感应膜81的感应距离。在本发明中，为触摸感应膜81匹配的电容器的容值大小可以确保触摸感应膜81的感应距离正好是透明材质前面板91的厚度。另一方面，触摸感应膜\n81必须是半透明材质的，这样，才不会遮挡LED发光板92所发出的光线。\n[0045] 参照附图4、5。 LED发光板92内部安装了红绿蓝三种颜色的发光二极管（简称LED），LED的红绿蓝三种颜色的控制引脚分别与中央处理器30的三个脉宽调制（简称PWM）信号连接。中央处理器30通过改变这三个PWM信号各自的占空比来分别控制红绿蓝三种颜色LED各自的亮度。LED发光板92由透明的、利于光线扩散的材质制成，包裹着红绿蓝三种颜色的LED。当红绿蓝三种颜色的LED被点亮发光时，它们所发出的光线将被均匀的扩散到LED发光板92整个面板，而不仅仅只是在LED所安装的位置发光。这样，红绿蓝三种颜色的LED所发出的光线，被LED发光板92调和在一起，可以变成不同的颜色。例如，如果同时点亮红色LED和蓝色LED，而不点亮绿色LED，则光线将被调和成为紫色，这时候LED发光板92整个面板将发出紫色的光。LED发光板92紧密的粘附在触摸感应膜81的后面。\n由于触摸感应膜81是半透明的材质，因此可以把LED发光板92所发出来的光线，传递到透明材质前面板91上，使整个LED变色面板90呈现出均匀，柔和的颜色。\n[0046] 所述变色计量插座还包括标准USB充电接口70。\n[0047] 标准USB充电接口70是变色计量插座1上的一个5V电源，采用了标准USB的硬件接口形式。目前大多数智能设备，例如手机，PDA等，都可以通过这个接口直接充电，而不必再使用电源适配器。在本实施例中，系统电源模块20为标准USB充电接口70提供标准直流5V电源，用于直接对USB设备充电。\n[0048] 本发明使用时：\n[0049] 中央处理器30周期性的从电能计量系统40读取变色计量插座1所连接的用电器的电能消耗值41。中央处理器30读取的周期可以根据用户的要求来配置，一般取值从数百毫秒到数秒。中央处理器30读取到电能消耗值41之后，就根据电能消耗值41的大小来调整LED发光板92的颜色，从而改变透明面板91的颜色。这样，用户可以非常直观的从LED变色面板90的颜色获知变色计量插座1所连接的用电器的实时电能消耗情况。\n[0050] l当电能消耗值41较小时，中央处理器30控制连接绿色LED的PWM信号输出高占空比的信号，使绿色LED产生最大亮度；同时控制连接红色LED和蓝色LED的PWM信号输出低占空比的信号，使红色LED和蓝色LED只发出极微弱的光。这样，LED变色面板90就显示为绿色，通知用户，目前用电器的电能消耗比较低。\n[0051] l随着电能消耗值41逐步增大，中央处理器30逐步减小连接绿色LED的PWM信号的输出高占空比，使绿色LED产生的亮度逐步减小；同时增大连接红色LED和蓝色LED的PWM信号的输出占空比，使红色LED和蓝色LED产生的亮度逐步增加。这样，随着电能消耗值41逐步增大，LED变色面板90显示的颜色就逐步由绿色向黄色过度。用户通过LED变色面板90的颜色变化趋势，就可以获知目前用电器的电能消耗在逐步增加。\n[0052] l当电能消耗值41逐步增加到较大的数值时（这个数值可以根据用户需求通过无线通信模块50来配置），中央处理器30控制连接绿色LED和蓝色LED的PWM信号输出中等占空比的信号，使绿色LED和蓝色LED产生中等亮度；同时控制连接红色LED的PWM信号输出较低占空比的信号，使红色LED只发出较小亮度的光。这样，LED变色面板90就显示为黄色，通知用户，目前用电器的电能消耗比较大。\n[0053] l随着电能消耗值41继续增大，则中央处理器30逐步减小连接绿色LED和蓝色的PWM信号的输出高占空比，使绿色LED和蓝色LED产生的亮度逐步减小；同时增大连接红色LED的PWM信号的输出占空比，使红色LED产生的亮度逐步增加。这样，随着电能消耗值41继续增大，LED变色面板90显示的颜色就逐步由黄色向红色过度。\n[0054] l当电能消耗值41继续增加到很大的数值时（这个数值可以根据用户需求通过无线通信模块50来配置），中央处理器30控制连接红色LED的PWM信号输出高占空比的信号，使红色LED产生最大亮度；同时控制连接绿色LED和蓝色LED的PWM信号输出低占空比的信号，使绿色LED和蓝色LED只发出极微弱的光。这样，LED变色面板90就显示为红色，通知用户，目前用电器的电能消耗已经很大了。\n[0055] l同样道理，当电能消耗值41逐步减小时，中央处理器30将采用与上述颜色控制方法相类似但是过程相反的控制方法，使LED变色面板90所显示的颜色随着电能消耗值41的逐步减小，逐步从红色过度到黄色，然后过度到绿色。\n[0056] LED变色面板90除了可以根据电能消耗值41来改变颜色之外，还可以根据用户的要求，改变为任意颜色，改变颜色的方法还是通过控制PWM信号来改变连接红绿蓝三种颜色的LED的亮度来实现。用户可以要求LED变色面板90的颜色不根据电能消耗值41的大小而变化，而是显示用户所希望的颜色。例如，在朋友聚会或者其他特殊场合，用户可以通过改变LED变色面板90所显示的颜色来调节气氛，例如让LED变色面板90显示为紫色，粉红色等等，来配合整个房间的气氛，或者装饰色调。用户可以通过其他无线通信设备，向变色计量插座1中的无线通信模块50发送改变颜色命令，在这个改变颜色命令中包含了用户所设置的颜色代码。无线通信模块50接收到此命令后，就会把用户所设置的颜色代码通知中央处理器30。中央处理器30根据用户所设置的颜色代码来计算要显示该颜色，红绿蓝三种颜色的LED各自所需要发出的光的亮度。然后，根据计算出来的红绿蓝三种颜色的LED各自所需要的亮度值，分别控制连接红绿蓝三种颜色LED的PWM信号输出适当的占空比，使红绿蓝三种颜色的LED产生所需要的亮度。这样，在LED变色面板90上就呈现出了用户所需要的颜色。\n[0057] 用户也可以通过计量插座的无线通信功能，根据自己喜好来设置插座面板的颜色、亮度。在这种情况下，插座面板的颜色不再根据用电负载改变。