霍爾檢測型智能節(jié)能插座設計說明書畢業(yè)設計(完整版)
【正文】 ，從而切斷了電視機電源；用戶需要開機時，首先遙控器給紅外接收電路發(fā)送一個開機信號，紅外接收器進而將此信號反饋給單片機，單片機向外輸出一個置高電平給繼電器，繼電器吸合，電視機供電回路接通。圖6比較器電路 開關插頭電路濾直流利用電容通交流隔直流的特性，使用電容時將其串入放大電路的輸入端；放大電路以運算放大器LM324為核心，通過一個反相比例運算電路實現(xiàn)，由于輸入為交流信號，為保證運放工作在放大區(qū)，應在同相輸入端加一定的正向直流電壓如圖，同時此正向偏置電壓會輸出到運放的輸出端造成干擾，所以運放輸出端應串聯(lián)一個濾波電容。 在智能節(jié)能開關插座的硬件電路設計中，檢測電路負責檢測負載電視機輸入端處于不同狀態(tài)下的電流信號。智能插座在關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，所以并沒有增加用戶的操作負擔。針對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)由于功率不可靠而導致的運行不穩(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。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。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。該部分設計中，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,電壓輸入到比較器，進而輸出一個高低電平，分別對應電視待機和工作的兩種狀態(tài)。電路如圖所示：圖4電壓放大電路電壓放大電路輸出的交流電壓還需整流、濾波才能變成直流電壓。圖7 開關電路 另外，為增強此插座的應用范圍，電路中還特地增設了一個按鍵開通電路，當負載為除電視、空調等之外的沒有配套遙控器的電器時，繼電器無法依賴紅外信號吸合，所以增設了一個按鍵電路以滿足此類負載的需求。由于系統(tǒng)使用時需要多個負載同時工作，所以開關電路在系統(tǒng)處于待機狀態(tài)時需要同時切斷所有負載的電源，才能使系統(tǒng)的節(jié)電性能最大限度，但如果在每個負載上都串入控制電路，會提高插座的成本和工作能耗。當負載上電時，首先是數(shù)字單元上電，數(shù)字單元上電啟動后，向數(shù)字鏈路發(fā)送功率請求報文，報文中包含負載功率值。在一個小型家庭中，在待機狀態(tài)下各電器能耗如下： 表1 家電待機能耗電器關機功耗待機功耗電視空調 w10w洗衣機5w微波爐0w油煙機電飯煲0w機頂盒熱水器飲水機臺式電腦筆記本電腦總功率總能耗/天總能耗/年220kwh 注： 單個電器一年待機耗電量：年耗電量=待機功耗每日待機時間365247。根據(jù)上面分析，家庭學校在節(jié)約用電中還有很大提升空間，引進智能插座勢在必行，不過從經(jīng)濟效益上來說，市面上的普通插座只要20元左右就可以買到，智能插座因為引入了很多電路模塊，成本肯定高于普通插座。對于供電部門而言，數(shù)字化功率傳遞體系將提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可觀測性；對于用戶而言，該體系促進了電器智能化，可實現(xiàn)電器網(wǎng)絡化，優(yōu)化了電器性能；。功能的實現(xiàn)利用與電視機等電器的，外遙控器兼容的特性，不需額外的硬件即能與電器協(xié)調。需增加額外成本。由于網(wǎng)絡較大，必須對現(xiàn)有的電力傳輸系統(tǒng)（尤其是電纜）進行改造，需增加數(shù)字信息傳輸通道，但這符合電力系統(tǒng)數(shù)字化的趨勢，未來應用前景廣闊。當用戶需要打開此類負載時，需要按下插座上的按鍵開關，而不再需要遙控器的紅外信號按鍵電路向單片機反饋一個開機信號，單片機接收到開機請求時向繼電器發(fā)送一個高電平信號，此信號如上所述，將使繼電器吸合，負載主回路接通。4創(chuàng)新點1. 主要在于對電器工作狀態(tài)的檢測識別，經(jīng)過綜合考量我們決定從電流的角度檢測電路，根據(jù)電流的大小判斷電路處于過載和待機狀態(tài)。增加的成本遠遠小于插座節(jié)電所帶來的經(jīng)濟效益，當然更重要的是其節(jié)能所帶來的環(huán)境效益和社會效益。所以使用節(jié)能插座后每個家庭每年的待機功耗節(jié)約量可達400kwh以上。如在功率允許范圍內(nèi)，則回復功率批準報文，數(shù)字單元獲得此報文后，啟動功率單元。+ 檢測電路+ 繼電開關零線地線火線受控受控受控受控受控電腦常通常通 圖11 電腦多媒體應用接線法：建立傳遞體系各部分的層次標準，數(shù)字化功率傳遞體系包括數(shù)字功率源,功率分配器（功率分配器分為多級）和數(shù)字負載。 值得注意的是，電視機和紅外節(jié)能開關插座的遙控器實現(xiàn)了相互兼容，用戶可以用電視遙控器先將開關插座打開，再用遙控器打開電視機。按鍵電路如下圖所示：系統(tǒng)完整總電路圖如下圖所示，紅外檢測電路和按鍵電路其功能與單片機聯(lián)系密切，故只在此處統(tǒng)一給出，電流檢測電路將電視負載的電流信號轉換成電壓信號后。開關電路主要有繼電器組成，電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。電路
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