霍爾檢測型智能節(jié)能插座設(shè)計說明書畢業(yè)設(shè)計(已修改)
2025-05-26 03:27 本頁面
【正文】 智能節(jié)能插座設(shè)計說明書設(shè)計者：武恩澤 關(guān)佳興 劉德峰 孫宇 胡勁舸 沈杰 趙茜指導(dǎo)教師：王晶（南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院，南京 ，025）作品內(nèi)容簡介這是一款通過紅外遙控和待機自動斷電相結(jié)合的方式來達到節(jié)能省電效果的插座。所謂紅外遙控是指采用在規(guī)定空間距離范圍內(nèi)，發(fā)出紅外線使開關(guān)插座開啟或關(guān)閉，延時一定時間后自動斷開電源。與市場上的節(jié)能插座以電流互感器構(gòu)成檢測電路不同，本設(shè)計的自動斷電是基于霍爾傳感器ACS712芯片構(gòu)成的計量模塊，該模塊實現(xiàn)了市電強電回路與弱電電路的隔離，從而極大增強了其使用的安全性。通過該模塊能夠靈敏地檢測到負載待機的狀態(tài)，進而將信號反饋給單片機，單片機控制繼電器的開關(guān)以接通或斷開電源，無需用戶將電器插頭拔下即達到節(jié)電目標。插座的開關(guān)的接通根據(jù)負載特性有紅外遙控和按鍵兩種方法，保證用戶的使用方便。該節(jié)能插座可組網(wǎng)應(yīng)用于小型供電網(wǎng)絡(luò)（如家庭和學(xué)校），也可應(yīng)用于數(shù)字功率傳遞系統(tǒng)以及微電網(wǎng)的multiagent分布協(xié)調(diào)系統(tǒng)中。關(guān)鍵詞：電流檢測 功率分配 數(shù)字化 電力系統(tǒng) 紅外遙控 聯(lián)系人：劉德峰聯(lián)系電話：15605175699EMAIL：pandat8@1 研制背景及意義傳統(tǒng)的插座僅具有開關(guān)電源的作用，而現(xiàn)在大量電器都有了待機功能，用戶只能通過從插座上拔出插頭，才能實現(xiàn)電器的徹底斷電，由于手工操作的不便利和大量用戶沒有切斷電源的習(xí)慣，待機能耗已經(jīng)造成了大量能源浪費，根據(jù)中國節(jié)能認證中心對家庭待機能耗做過的調(diào)查顯示，待機能耗占到家庭電力消耗的10％左右，僅以電視機為例，平均每臺電視機的待機能耗是8．07W，按每天待機16小時大約耗電0．128度。待機能耗引起的資源和環(huán)境問題越來越受到社會的廣泛關(guān)注，為此國際能源署提出了“1瓦計劃”，到2010年實施1瓦的待機能耗行動。該計劃得到歐盟和美國的積極響應(yīng)，并簽署協(xié)議承諾逐年降低待機能耗，各國相繼推行了強制性法規(guī)(例如2003年歐盟委員會正式啟動了“歐洲理智能源計劃”，2005年6月歐盟發(fā)表了《關(guān)于能源效率的綠皮書》，2006年美國實施了“白標機制”等)。智能開關(guān)插座因其方便節(jié)能，受到了國外消費者的廣泛歡迎，目前智能開關(guān)插座正在成為新節(jié)能產(chǎn)品的研究熱點。 智能節(jié)能開關(guān)插座是針對電視機的一款智能開關(guān)插座，本文闡述了紅外節(jié)能開關(guān)插座的硬件電路設(shè)計、軟件算法設(shè)計，給出了自動開關(guān)插座的設(shè)計和定型方案，消費者利用它可以對家中一些需要不斷開關(guān)的電器進行自動斷電控制，而不需要拔掉插頭。該插座除了具有自動斷電功能外，由于具有了MCU控制電路，因此對于電力系統(tǒng)數(shù)字化改造具有重要意義。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)是一個功率不可控的系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)定運行受負載功率不波動的不利影響，功率輸出波動會增加輸電能耗，而接入的負載過高會使功率源過載，并降低供電電壓，從而影響負載工作，也有可能導(dǎo)致跳閘斷電，使大量負載停止工作，同時造成電網(wǎng)負載輸出的更大波動，造成更大的電能損耗。所以功率系統(tǒng)的信息化是未來電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。改造后的電力系統(tǒng)將采用負載的準入制，使負載分配合理且能防止電力系統(tǒng)過載，而此智能節(jié)能插座即作為新型電力系統(tǒng)的底層功率非配器，并不需要電器做任何改變即能完成新型功率負載電氣安裝。該插座的主要作用為電網(wǎng)實現(xiàn)功率傳遞控制系統(tǒng)提供了數(shù)字功率負載的控制節(jié)點。針對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)由于功率不可靠而導(dǎo)致的運行不穩(wěn)定，可采用一種采用余額制新型微型功率系統(tǒng)模型，由多級功率分配器和數(shù)字功率負載組成。智能插座可通過MCU審批子屬電器的功率請求，并實時與上級功率分配器交互，以實現(xiàn)功率的合理分配和電力系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定運行。同時同一子網(wǎng)中各節(jié)能插座之間借助數(shù)字通信可在任一節(jié)點實現(xiàn)全網(wǎng)的電源開關(guān)控制。2 設(shè)計方案 智能節(jié)能開關(guān)插座的硬件設(shè)計 智能節(jié)能開關(guān)插座的工作原理 智能節(jié)能開關(guān)插座工作時，可通過檢測電視負載的電流來判斷電視處于工作狀態(tài)還是待機狀態(tài)，當(dāng)檢測到電視待機時，單片機被喚醒，延時一定時間后，向外輸出一個電平信號使繼電器關(guān)斷，即切斷了電視的電源，用戶無需拔下電視插頭即能避免待機功耗。當(dāng)電視需要開機時，首先按下遙控器開機鍵，紅外接收電路接收到該信號后向單片機發(fā)送一個開機信號，單片機喚醒后向開關(guān)電路發(fā)送一個電平信號使繼電器接通，這時用戶只需再按一次遙控器上的電源鍵即可實現(xiàn)電視開機。智能插座在關(guān)機時切斷電源的功能自動實現(xiàn)，無需用戶的任何操作，而電視開機時用戶需要按兩次遙控器電源鍵才能開機，但是用戶再無需按電視機身上的電源開關(guān)，所以并沒有增加用戶的操作負擔(dān)。 智能節(jié)能開關(guān)插座的原理圖如圖1所示，它是由MCU控制電路、檢測電路、比較電路、關(guān)斷電路、紅外接收電路、開關(guān)插頭電路和電源電路等部分構(gòu)成的智能開關(guān)插座。 紅外遙控接收器MCU控制電路指示燈比較器檢測電路開關(guān)電路開關(guān)插頭電路電視負載市電按鍵電路 圖1系統(tǒng)總框圖 檢測電路的設(shè)計 在智能節(jié)能開關(guān)插座的硬件電路設(shè)計中，檢測電路負責(zé)檢測負載電視機輸入端處于不同狀態(tài)下的電流信號。該部分設(shè)計中，負載電流首先流入霍爾傳感器ACS712為核心的電流采樣電路，傳感器經(jīng)過內(nèi)部信號的處理向外輸出一個與輸入電路成比例的弱電交流電壓，電壓信號經(jīng)過后級電路的放大，整流，得到一個穩(wěn)定的直流電壓,電壓
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