本科毕业设计--霍尔检测型智能节能插座设计说明书.doc

智能节能插座设计说明书设计者：武恩泽关佳兴刘德峰孙宇胡劲舸沈杰赵茜指导教师：王晶（南京航空航天大学自动化学院，南京，025）作品内容简介这是一款通过红外遥控和待机自动断电相结合的方式来达到节能省电效果的插座。所谓红外遥控是指采用在规定空间距离范围内，发出红外线使开关插座开启或关闭，延时一定时间后自动断开电源。与市场上的节能插座以电流互感器构成检测电路不同，本设计的自动断电是基于霍尔传感器ACS712芯片构成的计量模块，该模块实现了市电强电回路与弱电电路的隔离，从而极大增强了其使用的安全性。通过该模块能够灵敏地检测到负载待机的状态，进而将信号反馈给单片机，单片机控制继电器的开关以接通或断开电源，无需用户将电器插头拔下即达到节电目标。插座的开关的接通根据负载特性有红外遥控和按键两种方法，保证用户的使用方便。该节能插座可组网应用于小型供电网络（如家庭和学校），也可应用于数字功率传递系统以及微电网的multi-agent分布协调系统中。关键词：电流检测功率分配数字化电力系统红外遥控联系人：刘德峰联系电话：[phone]EMAIL：[e-mail]1研制背景及意义传统的插座仅具有开关电源的作用，而现在大量电器都有了待机功能，用户只能通过从插座上拔出插头，才能实现电器的彻底断电，由于手工操作的不便利和大量用户没有切断电源的习惯，待机能耗已经造成了大量能源浪费，根据中国节能认证中心对家庭待机能耗做过的调查显示，待机能耗占到家庭电力消耗的10％左右，仅以电视机为例，平均每台电视机的待机能耗是8．07W，按每天待机16小时大约耗电0．128度。待机能耗引起的资源和环境问题越来越受到社会的广泛关注，为此国际能源署提出了“1瓦计划”，到2010年实施1瓦的待机能耗行动。该计划得到欧盟和美国的积极响应，并签署协议承诺逐年降低待机能耗，各国相继推行了强制性法规(例如2003年欧盟委员会正式启动了“欧洲理智能源计划”，2005年6月欧盟发表了《关于能源效率的绿皮书》，2006年美国实施了“白标机制”等)。智能开关插座因其方便节能，受到了国外消费者的广泛欢迎，目前智能开关插座正在成为新节能产品的研究热点。智能节能开关插座是针对电视机的一款智能开关插座，本文阐述了红外节能开关插座的硬件电路设计、软件算法设计，给出了自动开关插座的设计和定型方案，消费者利用它可以对家中一些需要不断开关的电器进行自动断电控制，而不需要拔掉插头。该插座除了具有自动断电功能外，由于具有了MCU控制电路，因此对于电力系统数字化改造具有重要意义。传统的电力系统是一个功率不可控的系统，系统的稳定运行受负载功率不波动的不利影响，功率输出波动会增加输电能耗，而接入的负载过高会使功率源过载，并降低供电电压，从而影响负载工作，也有可能导致跳闸断电，使大量负载停止工作，同时造成电网负载输出的更大波动，造成更大的电能损耗。所以功率系统的信息化是未来电力系统的发展趋势。改造后的电力系统将采用负载的准入制，使负载分配合理且能防止电力系统过载，而此智能节能插座即作为新型电力系统的底层功率非配器，并不需要电器做任何改变即能完成新型功率负载电气安装。该插座的主要作用为电网实现功率传递控制系统提供了数字功率负载的控制节点，。针对传统电力系统由于功率不可靠而导致的运行不稳定，可采用一种采用余额制新型微型功率系统模型，由多级功率分配器和数字功率负载组成。智能插座可通过MCU审批子属电器的功率请求，并实时与上级功率分配器交互，以实现功率的合理分配和电力系统输出的稳定运行。同时同一子网中各节能插座之间借助数字通信可在任一节点实现全网的电源开关控制。2设计方案2.1智能节能开关插座的硬件设计2.1.1智能节能开关插座的工作原理智能节能开关插座工作时，可通过检测电视负载的电流来判断电视处于工作状态还是待机状态，当检测到电视待机时，单片机被唤醒，延时一定时间后，向外输出一个电平信号使继电器关断，即切断了电视的电源，用户无需拔下电视插头即能避免待机功耗。当电视需要开机时，首先按下遥控器开机键，红外接收电路接收到该信号后向单片机发送一个开机信号，单片机唤醒后向开关电路发送一个电平信号使继电器接通，这时用户只需再按一次遥控器上的电源键即可实现电视开机。智能插座在关机时切断电源的功能自动实现，无需用户的任何操作，而电视开机时用户需要按两次遥控器电源键才能开机，但是用户再无需按电视机身上的电源开关，所以并没有增加用户的操作负担。智能节能开关插座的原理图如图1所示，它是由MCU控制电路、检测电路、比较电路、关断电路、红外接收电路、开关插头电路和电源电路等部分构成的智能开关插座。红外遥控接收器MCU控制电路指示灯比较器检测电路开关电路开关插头电路电视负载市电按键电路图1系统总框图2.