【正文】 5推廣應(yīng)用1. 基本應(yīng)用：該節(jié)能插座可用直接于替換數(shù)字化電器的電源插座，可有效減少其99%以上的待機功耗。而小區(qū)內(nèi)實現(xiàn)功率分配協(xié)調(diào)，使得其對外電網(wǎng)的功率輸入更加穩(wěn)定可靠，從而促進(jìn)外電網(wǎng)功率的穩(wěn)定輸入，這不僅減少了整個電力系統(tǒng)輸電損耗，對于電網(wǎng)的穩(wěn)定運行具有更加重要的作用，子網(wǎng)功率輸入優(yōu)化配置可減小電網(wǎng)功率輸出壓力，從而提高其負(fù)載承受能力，有助于減少電力系統(tǒng)故障，并提高其承受自然災(zāi)害的能力，像08年雨雪冰凍災(zāi)害所造成的大規(guī)模停電以及美國紐約的城市電力系統(tǒng)癱瘓之類的事故可減少。 智能插座作為一個節(jié)點接入到供電電網(wǎng)中，由于其與所屬電器的緊密聯(lián)系以及不易受干擾，所以可利用其可控以及數(shù)字化通信的特性優(yōu)化上述的功率傳遞系統(tǒng)模型，具體為不對數(shù)字負(fù)載作任何改動，直接利用插座對電器功率狀況檢測，同時一個插座可控制多個子屬電器，所以又起到了底層功率分配器的功能。1單負(fù)載 如圖所示，此接法針對大功率負(fù)載獨立工作的應(yīng)用場合，如電視機（無天線電源為附屬設(shè)備）、空調(diào)等沒有附屬電器的負(fù)載，待機時僅需要切斷電視機自身電源即可。當(dāng)電視負(fù)載工作時，比較器向單片機輸送一個高電平信號，而待機狀態(tài)時向單片機發(fā)送一個低電平信號，由此得到檢測電流的數(shù)字信號。改造后的電力系統(tǒng)將采用負(fù)載的準(zhǔn)入制，使負(fù)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(fù)載電氣安裝。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。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。電路如圖所示 圖5整流濾波電路整流濾波后的輸出電壓雖然是直流信號，但輸出不穩(wěn)定，幅值較?。?V左右），無法作為單片機高電平輸入信號，所以需經(jīng)此比較器處理，將其轉(zhuǎn)換為5V標(biāo)準(zhǔn)高電平信號。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(fù)載的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號后。 值得注意的是，電視機和紅外節(jié)能開關(guān)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(guān)插座打開，再用遙控器打開電視機。如在功率允許范圍內(nèi)，則回復(fù)功率批準(zhǔn)報文，數(shù)字單元獲得此報文后，啟動功率單元。增加的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于插座節(jié)電所帶來的經(jīng)濟效益，當(dāng)然更重要的是其節(jié)能所帶來的環(huán)境效益和社會效益。當(dāng)用戶需要打開此類負(fù)載時，需要按下插座上的按鍵開關(guān)，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(fù)載主回路接通。需增加額外成本。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(jìn)了電器智能化，可實現(xiàn)電器網(wǎng)絡(luò)化，優(yōu)化了電器性能；。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(guān)機功耗待機功耗電視空調(diào) 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。由于系統(tǒng)使用時需要多個負(fù)載同時工作，所以開關(guān)電路在系統(tǒng)處于待機狀態(tài)時需要同時切斷所有負(fù)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(fù)載上都串入控制電路，會提高插座的成本和工作能耗。該部分設(shè)計中，負(fù)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(jìn)而輸出一個高低電平，分別對應(yīng)電視待機和工作的兩種狀態(tài)。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。插座的開關(guān)的接通根據(jù)負(fù)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(fù)擔(dān)。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(yīng)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(yīng)串聯(lián)一個濾波電容。該模塊電路如下圖所示，電源接通后，電源指示燈點亮，單片機的電平信號從J1輸入，電視負(fù)載正常工作時，單片機不發(fā)出置低的信號，為J1口輸入為高電平，三極管導(dǎo)通，集電極電平被拉低，控制指示燈亮，同時繼電器內(nèi)部電感線圈導(dǎo)通，繼電器吸合狀態(tài)；當(dāng)電視負(fù)載進(jìn)入待機狀態(tài)后，單片機延時一定時間后發(fā)出一個低電平信號，該信號將三極管的基極電平拉低，三極管截止，集電極電平拉高，控制指示燈熄滅，同時電感斷電，繼電器釋放動觸點，開關(guān)斷開，從而切斷了電視機電源