霍爾檢測型智能節(jié)能插座設計說明書

1、智能節(jié)能插座設計說明書設計者：武恩澤 關佳興 劉德峰 孫宇 胡勁舸 沈杰 趙茜指導教師：王晶（南京航空航天大學自動化學院，南京 ，025）作品內容簡介這是一款通過紅外遙控和待機自動斷電相結合的方式來達到節(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，發(fā)出紅外線使開關插座開啟或關閉，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成檢測電路不同，本設計的自動斷電是基于霍爾傳感器ACS712芯片構成的計量模塊，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以接

2、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。該節(jié)能插座可組網應用于小型供電網絡（如家庭和學校），也可應用于數(shù)字功率傳遞系統(tǒng)以及微電網的multi-agent分布協(xié)調系統(tǒng)中。關鍵詞：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MAIL：pandat81 研制背景及意義傳統(tǒng)的插座僅具有開關電源的作用，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慣，待機能耗已經造成了大量能源浪費，根

3、據(jù)中國節(jié)能認證中心對家庭待機能耗做過的調查顯示，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807W，按每天待機16小時大約耗電0128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，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，目前智能開關插座正

4、在成為新節(jié)能產品的研究熱點。    智能節(jié)能開關插座是針對電視機的一款智能開關插座，本文闡述了紅外節(jié)能開關插座的硬件電路設計、軟件算法設計，給出了自動開關插座的設計和定型方案，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，也有可能導致跳閘斷電，使大量負載停止工作，同

5、時造成電網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

6、子網中各節(jié)能插座之間借助數(shù)字通信可在任一節(jié)點實現(xiàn)全網的電源開關控制。2 設計方案2.1 智能節(jié)能開關插座的硬件設計2.1.1 智能節(jié)能開關插座的工作原理    智能節(jié)能開關插座工作時，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

7、實現(xiàn)電視開機。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。    智能節(jié)能開關插座的原理圖如圖1所示，它是由MCU控制電路、檢測電路、比較電路、關斷電路、紅外接收電路、開關插頭電路和電源電路等部分構成的智能開關插座。 紅外遙控接收器MCU控制電路指示燈比較器檢測電路開關電路開關插頭電路電視負載市電按鍵電路 圖1系統(tǒng)總框圖2.1.2 檢測電路的設計    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

8、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，傳感器經過內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)。檢測電路的系統(tǒng)框圖圖：輸出高低電平傳感器檢測電路電壓放大電路整流濾波比較器市電電流采樣電視負載圖2檢測電路框圖1.電流采樣電路對于電視工作狀態(tài)的檢測，有功率檢測，電流檢測，電壓檢測等，在此我們選擇電流信號作為采樣信號，電視機開機工作時主回路的工作電流為0.1A左右，而待機狀態(tài)則約等于

9、0A，由此可通過檢測電流信號來判斷電視機的工作狀態(tài)。此模塊電路以霍爾型電流傳感器ACS712為核心，該芯完全基于霍爾感應的原理設計，由一個精確的低偏移線性霍爾傳感器電路與位于接近IC表面的銅箔組成，電視負載電流直接輸入到芯片的采樣輸入端（IP+），并從負輸入端（IP-）流出，電流流過銅箔時，產生一個磁場,霍爾元件根據(jù)磁場感應出一個線性的電壓信號，經過內部的放大、濾波、斬波與修正電路，輸出一個電壓信號，該信號從芯片的第七腳輸出，直接反應出流經銅箔電流的大小。輸入電流與輸出電壓成正比，因為斬波電路的原因，其輸出將加載于0.5*Vcc上，所以輸出電壓除了采樣電流轉換得到的交流電壓信號外，還有2.5V

10、電流采樣公式：Vout = 2.5 + 0.185 * Ipa）Ip = 0A 時， Vout = 2.5V;a）Ip = 5A 時， Vout = 3.425V;a）Ip = -5A 時， Vout = 1.575V;電視正常工作時，Ip=0.6A左右，Vout=2.5V（dc）+0.11V（ac）；電路如圖所示：圖3電流采樣電路2.電壓放大電路電流采樣電路得到的電壓包含兩部分，一部分為直流無效信號，另外一部分即為檢測信號，由于檢測信號只有0.11v，遠小于直流干擾信號，所以首先應將直流信號濾除，由于單片機只能識別3v以上的直流電壓為高電平，所以濾除直流后的交流小信號首先需經放大電路進行放大

11、，才能進一步處理。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。電路如圖所示：圖4電壓放大電路3.整流濾波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。此模塊由整流電路和濾波電路組成，整流電路采用全橋整流的方式由四個二極管組成，將交流電壓變換為單向脈動電壓，濾波電路采用RC低通濾波器，充電時間常數(shù)=RC，濾波后電路輸出一個不

12、穩(wěn)定的直流電壓。電路如圖所示 圖5整流濾波電路4.比較器整流濾波后的輸出電壓雖然是直流信號，但輸出不穩(wěn)定，幅值較小（2V左右），無法作為單片機高電平輸入信號，所以需經此比較器處理，將其轉換為5V標準高電平信號。比較器以高性能比較器芯片LM311為核心，參考電壓輸入到比較器的反向輸入端，檢測電壓信號輸入到同相輸入端，當信號電壓高于參考電壓時，比較器輸出5V高電平，反之則輸出低電平。通過對前面幾級的實際電路檢測得知，當電視負載處于大功率工作狀態(tài)時，濾波電路輸出的電壓為2V左右，而電視負載處于待機狀態(tài)時，同一點電壓為1V，由此設置參考電壓為1.8V。當電視負載工作時，比較器向單片機輸送一個高電平信號

13、，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。該模塊電路如圖。圖6比較器電路2.1.3 開關插頭電路   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。只要在線圈兩端加上一定的電壓線圈中就會流過一定的電流從而產生電磁效應銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點常開觸點吸合。當線圈斷電后電磁的吸力也隨之消失銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置使動觸點與原來的靜觸點常閉觸點吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點可以這

14、樣來區(qū)分繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點稱為“常開觸點”處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。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，三極管導通，集電極電平被拉低，控制指示燈亮，同時繼電器內部電感線圈導通，繼電器吸合狀態(tài)；當電視負載進入待機狀態(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，開關斷開，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

15、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。插座工作時，此按鍵取代電器機身上的電源開關的功能（即保證電器機身上的開關常開后不需再對其進行任何操作），開機時首先按下按鍵，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，即開始工作。按鍵電路如下圖所示：2.1.

16、4單片機控制電路系統(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，送入單片機的P1.1，紅外接收電路將信號處理后送入P3.3，按鍵信號送入P3.0，單片機的控制信號從P1.2輸出。VCCVOUTFILTERGNDIP+IP+IP-IP-ACS71212P1C11ufC20.1ufD1R11KVCCC14.7ufR1100kR35KRF510KR210KR110KC20.1ufC30.1ufC14.7uf23647185LM32423647185LM31110K5.7KR11KVCCVCCVIN132J

17、2Q1R22KR1100KR44.7KR34.7KCTRLPOWERDIIN4007VCC231SRD-05WDC-SL-CK1P101P112P123P134P145P156P167P178REST9P3010P3111P3212P3313P3414P3515P3616P3717X218X119GND20VCC40P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732EA31ALE30PSEN29P2728P2627P2526P2425P2324P2223P2122P2021U2STC89C52P10P11P13P14P15P16P17P30P31P32P33P33

18、P34P35P36P00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25P24P23P22P21P20P12VCCX2X1RESETVCCVCCGNDOUTU1HS0038bR1100R2100K4.7uP3.3123P?Header 3C122pfC222pfC3103C410ufVCCP1.2P1.1S1圖 8 單片機控制電路2.2 智能節(jié)能開關插座的軟件設計    智能節(jié)能開關插座控制軟件的設計既充分考慮了軟件的實用性，又兼顧了代碼的可靠性，進行了系統(tǒng)的三方測試。軟件設計整體上可分為系統(tǒng)管理主程序、系統(tǒng)調用子程序、上電自檢子程序、檢測過程子程序、

19、自動斷電子程序、延時子程序等。    以電視負載為例，智能節(jié)能插座在第一次使用時，需要進行開機上電自檢測。插座電源接通后，首先應把電視機電源插頭插到開關插座上，然后按下遙控器上的電源鍵，紅外接收電路接收到開機信號后，將其反饋給單片機，單片機被喚醒，并輸出一個信號使繼電器吸合，此時會聽到繼電器吸合的聲音，此時電視機上的指示燈亮，表示電視已置于待機狀態(tài)下，此時若按照電視開機的正常操作流程，再次按下遙控器的開機電源鍵或其他鍵，即可打開電視機，軟件流程如圖5(a)所示。關機時，當電視機進入待機狀態(tài)后，電流檢測電路檢測到待機狀態(tài)，將信號反饋給單片機，單片機接收到此信號后被喚

20、醒，進入延時狀態(tài)，延時設置的時間后，定時器中斷，進而單片機輸出一個信號使繼電器釋放，電視機電源被切斷，軟件流程圖如圖所示。當負載為其他電器時，開機時不再按遙控器，而是只需按下按鍵開關，即可開機，關機的流程和電視負載完全相同，由系統(tǒng)自動識別斷電，無需用戶操作。否否開始單片機低功耗等待紅外信號中斷喚醒是繼電器接通 紅外 信號開 機結 束是否開始單片機低功耗模式采樣待機波 形低電平 是中斷喚醒延時等待繼電器關斷結束 開機系統(tǒng)流程圖 關機系統(tǒng)流程圖圖9 工作流程圖    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

21、用遙控器打開電視機。用戶在以后的使用中，如果沒有將電視機插頭從智能節(jié)能開關插座中拔出，沒有將智能節(jié)能開關插座從電源處拔出，就可自動完成待機狀態(tài)的關斷，最大限度地節(jié)約電視機的待機能耗。2.3應用電路該插座根據(jù)用戶的實際需求，在改裝普通插座時對應于不同的接線方式，主要分為單路負載和主控型多路負載兩種。1單負載 如圖所示，此接法針對大功率負載獨立工作的應用場合，如電視機（無天線電源為附屬設備）、空調等沒有附屬電器的負載，待機時僅需要切斷電視機自身電源即可。電路中直接將檢測電路和繼電器模塊串入電視的零線中，當繼電器斷開時，僅切斷了電視的電源，對插座上的其他電器負載無影響。繼電器電路+ -檢測電路+ -

22、繼電開關常通常通常通常通常通常通常通電視零線火線地線 圖10 單負載接法2.主控型多路負載 如此接法專門針對主負載需要多個附屬設備配合工作的用電場合，如教室多媒體系統(tǒng)。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。解決方法是針對多負載協(xié)同工作的特性，只需在主負載零線上串入電流檢測電路檢測系統(tǒng)的工作狀態(tài)，然后在主控和被控負載的共零線上串入繼電器開關電路，系統(tǒng)工作時根據(jù)主機的工作狀態(tài)，統(tǒng)一控制所有負載的電源，接線電路如圖所示。+ -檢測電路+ -繼電開關零線

23、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2.4應用于數(shù)字化功率傳遞系統(tǒng)2.4.1數(shù)字化功率系統(tǒng)的組成：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。數(shù)字功率源：電功率能量來源，根據(jù)設計容量限定功率限額；數(shù)字管理部分對電壓電流進行實時檢測，實時計算使用功率及功率余量，提供顯示接口，并實施對下級功率分配器和負載的管理；表現(xiàn)形式為變壓器、發(fā)電機、蓄電池等。數(shù)字功率分配器：在數(shù)字功率傳遞網中為傳輸節(jié)點，一方面從數(shù)字功率源中獲得功率定額，另一方面處理數(shù)字負載的功率需求，其傳輸?shù)墓β释ǔＳ勺陨淼墓β誓芰Υ_定； 與目

24、前的配電箱類似。數(shù)字負載：在負載上加裝數(shù)字功率管理功能，設定負載的功率容量需求，并根據(jù)負載的工作模式設定多種規(guī)格的功率需求；負載在工作前發(fā)送所需功率需求，只有獲得許可后才能工作；工作模式將發(fā)生明顯變化前發(fā)送自身的電壓電流值。數(shù)字負載與傳統(tǒng)負載的區(qū)別在于只有功率需求獲得許可下才能工作，其工作狀況是受控的。 2.4.2 數(shù)字化功率傳遞流程數(shù)字化負載分為數(shù)字單元和功率單元，功率單元受數(shù)字單元控制。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。終端功率分配器接收功率請求后，進行功率余額核算，并據(jù)需要向上級功率分配器發(fā)送申請。如在功率允許范圍內，

25、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。數(shù)字化負載工作時，數(shù)字單元不斷獲得功率負載當前功率值，并定時向終端功率分配器發(fā)送報文；如功率單元功率需求增大，則數(shù)字單元同樣需要發(fā)送申請。當數(shù)字化負載終止工作時，數(shù)字單元發(fā)送功率值為零的報文。 2.4.3智能插座作用 智能插座作為一個節(jié)點接入到供電電網中，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。節(jié)能插座就此實現(xiàn)了底層功率分配器的物理結構數(shù)字負載數(shù)字

26、邏輯結構。3理論計算和經濟效能分析3.1 節(jié)電效能傳統(tǒng)的插座僅具有開關電源的功能，用戶不注意拔掉電源插頭的情況下。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3.1w8.07w空調3.4 w10w洗衣機4.4w5w微波爐0w2.78w油煙機2.2w6.6w電飯煲0w19.82w機頂盒6.6w6.8w熱水器2.5w3.5w飲水機0.65w0.7w臺式電腦3.5w3.7w筆記本電腦2.4w2.5w總功率71.26w總能耗/天0.6kwh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×365&#

27、247;1000（每天按8小時計算） 家庭年待機耗電量：家庭年耗電量=電器1年耗電+電器2年耗電+電器n年耗電相比較之下節(jié)能插座的功耗<=0.3w，每年小于1.75kwh，如果每個家庭里有五個節(jié)能插座，總的功耗小于8.75kwh。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。而以我們南航校園為例，教室從每天早上6:00到晚上10:00，由于多媒體系統(tǒng)和擴音系統(tǒng)與照明設備連為一體，供電系統(tǒng)無法識別教室處于自習狀態(tài)還是上課狀態(tài)，當教室處于自習狀態(tài)時，多媒體系統(tǒng)處于待機狀態(tài)，而擴音系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。而將節(jié)能插座應用于教學樓供電系統(tǒng)時，針對在學校的教學樓等建筑內個供電房間具

28、有很強同構性的供電小區(qū)網絡，可采用子節(jié)點量大而整體結構簡單的功率傳輸分配網絡，采用集中控制，可有效減小教室內電器的待機損耗，如檢測教室處于自習狀態(tài)而切斷多媒體系統(tǒng)和擴音系統(tǒng)的待機損耗。多媒體系統(tǒng)和擴音系統(tǒng)相關數(shù)據(jù)顯示，每個教室的多媒體設備在待機狀態(tài)下平均耗電量如下表：表2 教室多媒體能耗 電器總計音響功放其他設備電腦待機功耗91.41w12.75w43.59w35.07w耗電量/天0.73kwh耗電量/年266.45kwh 注：一年待機耗電量=總待機功率*8小時*365天（每天按16小時計算）以每個學校150個教室估計，每年教室多媒體設備的待機能耗為80070kwh，電能浪費十分巨大。而使用節(jié)

29、能插座后，每個教室僅需一個節(jié)能插座，每個插座的年耗電量僅有2kwh，150個教室的耗電總量為300kwh左右。由此很容易計算出使用節(jié)能插座后，此規(guī)模學校每年可節(jié)電近80000kwh，規(guī)模效應下的節(jié)電效果可見一斑。3.2節(jié)能插座成本及經濟效益分析根據(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。下表為智能插座與普通插座相比增加的成本（以批發(fā)價格計算）：表3 智能插座增加成本器件單片機ACS72繼電器LM311LM324雜項器件PCB板數(shù)目/個111111價

30、格/元1.510.50.20.121總計/元6.3 (元)從成本來說加入智能插座的成本僅比普通插座高出6.3元左右，實際生產中還會進一步降低。增加的成本遠遠小于插座節(jié)電所帶來的經濟效益，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。 另外，本設計所提供多種接法滿足了不同負載的需求，而市場上的節(jié)能插座僅能控制單負載的電源，節(jié)電效果有時因此不受重視，本文中給出的主控型多負載接法適用于工廠，學校，辦公場所等用電比較集中的場合，規(guī)模效應下的節(jié)電效果得到顯著提升，有利于節(jié)能插座的推廣使用。3.3對電力系統(tǒng)的優(yōu)化 多路節(jié)能插座通過數(shù)字通信實現(xiàn)功率傳遞的協(xié)調，可減少家庭電網功率輸出的波動，電網的穩(wěn)定運行可

31、減少輸電損耗。而小區(qū)內實現(xiàn)功率分配協(xié)調，使得其對外電網的功率輸入更加穩(wěn)定可靠，從而促進外電網功率的穩(wěn)定輸入，這不僅減少了整個電力系統(tǒng)輸電損耗，對于電網的穩(wěn)定運行具有更加重要的作用，子網功率輸入優(yōu)化配置可減小電網功率輸出壓力，從而提高其負載承受能力，有助于減少電力系統(tǒng)故障，并提高其承受自然災害的能力，像08年雨雪冰凍災害所造成的大規(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。所以其間接的社會經濟價值更大。借助智能節(jié)能插座可在對原有電器結構做任何改動情況下使其聯(lián)網，可實現(xiàn)信息共享，改善用電環(huán)境，進而改變人類生活。對于供電部門而言，數(shù)字化功率傳遞體系將提高電網的穩(wěn)定性和可觀測性；對于用戶而

32、言，該體系促進了電器智能化，可實現(xiàn)電器網絡化，優(yōu)化了電器性能；。數(shù)字化功率傳遞體系除促進電力產業(yè)升級外，還將帶動信息產業(yè)的發(fā)展，帶動相關上下游產業(yè)，對于未來構建節(jié)能社會具有深遠意義。4創(chuàng)新點1. 主要在于對電器工作狀態(tài)的檢測識別，經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)。目前市場上的節(jié)能插座都是采用電流互感器檢測電流，檢測電路與市電線路為原邊和副邊的關系，并沒有實現(xiàn)有效的隔離，這種設計的缺陷在于當互感器工作出現(xiàn)故障時，由于副邊為弱點電路，無法承受原邊的強電電流，電路可能會燒毀引發(fā)安全事故。本設計的創(chuàng)新點即是針對上述安全隱患，采用霍爾傳感器ACS712，給出另一種隔離型的檢測電路，既滿足對電器工作和待機電流的檢測，又實現(xiàn)強電電路與插座控制電路的隔離，從而改善其使用安全性能。2. 紅外遙控實現(xiàn)了人工開關電源的方便操作，關鍵技術為單片機的紅外遙控通信采用了與電視遙控通信相同的通信協(xié)議，這樣僅用電視遙控器就能同時控制插座電路開關和電視開關。這樣設計用戶雖然在開機時需要按兩次遙控器電源開關，但同時省去了操作電視機體開關的麻煩，所以用戶可以坐在沙發(fā)上就能打