红外热感应智能型节能插座的设计方案与制作

1、红外热感应智能型节能插座的设计与制作-工程论文 红外热感应智能型节能插座的设计与制作 马晓莉MAXiao-li (宁夏职业技术学院，银川750027) (NingxiaTechnicalCollege，Yinchuan750027 ，China) 摘要：智能型节能插座应用于办公场所的电脑待机节能控制。插座可在人员 离开后，自动关闭电源。其原理是，利用红外热感应和电流闭环反馈控制，检 测电脑是否关闭，若“关闭”，则切断附带设备(打印机等)电源，最后彻底 切断电脑电源；当人员返回，被红外热感应器感知后，热感应器控制电脑电源 接通，电脑启动，控制电路再控制附带设备电源接通，从而减少待机耗电，实 现节

2、能。 Abstracts ntellige nte nergy- savi ngsocketisappliedi nworkplaceforcomputersta ndbypower- ” OFF savi ngcon trol.Aftertheofficerleft,thesocketca nautomaticallyturnoffthepo wer.Thepri ncipleistousethei nfraredthermalse nsingan dcurre ntclosed- loopfeedbackc on trolfortesti ngwhetherthecomputeristur

3、nedoff,if ,itwillturnoffthepowerofauxiliarydevices(pri nters,etc.),a ndfin allycomplete lycutoffthecomputerpowersupply whe ntheofficerreturned,thecomputeracute spowerwillbeturned on withtheco ntrolofi nfraredheatse nsor,sothecomput erstarts,a ndwiththeco ntrolofc on trolcircuit,theauxiliarydeviceswi

4、llstartag ain ,therebyreduc in gsta ndbypowerc on sumpti onan dsav ingen ergy. 关键词 ：智能型节能插座；热释电传感器；PIC单片机 Keywords:i ntellige nte nergy-savi ngsocket； pyroelectricse nsor； PICmicroc on troller 中图分类号：TM925.9 文献标识码：A文章编号：1006-4311(2015 ) 28-0156-02 0引言 目前，全球范围都在提倡低碳地球，节能减排，然而在日常生活中，浪费电 能的现象经常发生，根据国际经济

5、合作组织的一项调查称，各国因待机而消耗 的能量约占能耗总数的3 %13 %。目前我国城市家庭及办公场合的平均待机 能耗已经占到了总能耗的10%左右。待机能耗像一只隐形的吸血虫，在浪费能 源的同时形成了巨大的环保压力。如何提高电力资源的利用率，对于社会的发 展起着举足轻重的作用，必须引起高度重视1 o 为了节约电能，节能插座应用而生。它是现在最有效的节能产品之一，可以 主动切断电器电源降低待机能耗。目前，市场上的节能插座主要有：按钮开关 和遥控器控制两种形式。以上两种设备都需要人为的控制插座的开启与关闭， 给使用带来不便。随着自动技术不断发展，出现使用热释电红外传感器制作的 节能插座2。本文研究

6、了一种智能节能插座的控制方法，达到节能和远距离控 制的双重目的。 1智能型节能插座设计思路 该插座主要应用于办公场所，其主要控制对象是电脑。显示器、打印机、音 箱等周边设备，在电脑主机使用时才会使用，主机关闭或待机之后被闲置。因 此插座采用“主副控”形式，排插孔位分为主机孔、受控孔、常用孔。使用时 主机（电脑或其他设备）连接到主机孔，周边设备连接在受控孔。主机启动之 后，采集信号检测到主机的功率变大，则延时接通受控孔电源，周边设备被启 用；主机关闭或待机之后，采集信号检测到主机的功率下降到阈值，则会延时 关闭受控孔电源，周边设备断电。 2系统构成 智能插座的结构主要包括几个部分：电能采集模块、

7、核心控制器、继电器通 断控制、红外热感应信号检测模块、电能变换模块。 根据上述指导思想控制电路原理框图如图1所示。 2.1电能采集模块通过电流互感器将一次系统的大电流变换成二次系统的小 电流，正确反映电气设备的运行电流参数，作为判断主控电路是否工作的依 据。在理想情况下，即忽略线圈的电阻，铁心损耗及漏磁通可得：I1N1 = I2N2 有：I1/I2 = N2/N1，即线圈的匝数与电流成反比。根据插座额定电流选择 10A/1A的互感器进行电流信号采集。 2.2核心控制系统系统核心控制采用 PIC16F1783单片机，该单片机具有硬 件结构简单，内部的资源丰富，抗干扰能力强，低功耗、高性能，性价比

8、高等 特点，其内部具有的高速 SPI通信端口，反复快速擦写的 FLASH，10位A/D 转换通道，256KB容量的EEROM，512KB的RAM能够满足系统设计要求。 2.3继电器通断控制主副插孔及控制电路电源的通断控制均采用欧姆龙 G6M-1A-5VDC 其线圈电压5V额定电流5A触点电压250V主要特点：抗 干扰能力强；可直接由单片机输出口驱动。具备独立带载能力；继电器 寿命长可连续吸合10万次；体积小适合密集安装。 2.4红外热感应信号检测模块智能插座的通断电控制利用热释电红外线传感 器RE200B检测被测区域是否有人员在场，以此判断是否对插座实施通断控制 达到节能的目的。 热释电红外线

9、传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件，是 由一种高热电系数的材料制成。由探测元件将探测并检测出人体的红外辐射能 量的变化转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。 为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个 菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等 份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和BISS0001为核心的调理电路对 传感器输出的电压信号进行放大和滤波，以便送给单片机进行处理3，4。其 工作原理图如图2所示。 RE200B正常工作电压为直流 3-10V ;信号输出电压最小值 2.5V，典型值 4V;噪声输

10、出电压最大 250mV，典型值90mV，频率响应0.3Hz-3Hz，增益 10Bb。该传感器探测的最大广角为180度，感应距离约为7-8m5。能够满 足对室内人员的检测要求，同时为了保证检测准确率避免干扰可加装干涉滤光 片，准确检测人体特有红外光谱（红外线的波长在7.0-14m之间）。 2.5电能变换模块电能变换电路选用 HLK-PM01电源模块将220V市电变换 成控制电路所需的5V其特点是：体积小、低纹波、低噪声、效率高、功率密 度大。 3软件设计 控制软件的设计从实用的角度出发并兼顾系统稳定性的要求。系统设定了上 电自检环节。红外节能开关插座初次上电先进行开机上电自检测，检测通过后 启动

11、A/D转换，检测回路电流根据电流及人员情况决定程序执行结果。其程序流程图如图3所示，当红外线传感器检测到人员离开且电流互感器检测到电路 电流低于阀值，贝U延时切断电源从而达到节约待机能耗的目的。 4总结 感应式智能插座的诞生，能有效地减少待机能耗，操作方便又节能，据统计 单台电脑+显示器的年待机消耗为53.6kW/h ，打印机的年待机消耗为 78.5kW/h，假设某写字楼有10台电脑3台打印机办公室100间，均采用节 能插座则一年可节约电能约为 7万千瓦/时。为了扩大其适用范围应在带载能力 和抗干扰能力上不断加强。同时为了更好地发挥插座的节能作用可与电脑待机 检测软件结合使用，即通过软件检测电

12、脑是否长时间无人使用，若判断成立则 利用软件将电脑关闭，防止人员忘记关机，插座不能及时断电 3OX/31 1 1 HI.K-PM(i)Q 】刑口-I n I :! fl Bi ,D I f 9 C M PiC VCCF Pl C（： 门】 1! (fTL 47k Q1 茴)1订47沖 VC REST III SS ! UJU3 HR2 2OUTg RC2 21N i KCI itN+= RH) NVD 1OL1A Lil E4 j.i vcS 4. -i 0.01a LL -1O|lE H 4-IVC( ).0 tuK rt n .I kfi ffl2灯外感应信讨呂也工作原埠图 丄更自蚯 *覆位 外匚号-仃否 单片机电瀟 罐电器端口 V 0 单片机电源L主/訓坨继 集电据詈 盘茁A/D 主掠弊电 集耳器量i 器1 Kni 器0 (结東 J _ 图3系统流荐图 参考文献: 1- - !- 4- 5 6 7 222, Eg hiaM . F&RF5 K R7 KAOHB6 RAIKB5 1 张丽艳，金卫国，胡红林远距离无线控制节能插座系统的开发J.邢台学 院学报，2012，27（ 02）： 186-187. 2 张晓杰，姜同敏，王栋.红外遥控节能开关插座的设计定型J.现代电子技 术，2010，33（ 11）：