智能節(jié)電插頭的設(shè)計(jì)

萬(wàn) 穎 李青青

（32151部隊(duì)，河北 邢臺(tái) 054000）

0 引言

很多人都認(rèn)為只要電氣只要斷開(kāi)電不工作就不會(huì)耗費(fèi)電能，其實(shí)不然，如果插排還是通電的狀態(tài)，或者只要電源線(xiàn)插在電源上就會(huì)消耗電能，而且在停電以后如果沒(méi)有關(guān)閉電氣電源，如果再來(lái)電的時(shí)候沒(méi)有斷電的電器就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，比如電燈、電視機(jī)等設(shè)備就會(huì)啟動(dòng)耗費(fèi)電能，最重要的是這樣會(huì)損害電器，功率不穩(wěn)定的時(shí)候還會(huì)引發(fā)火災(zāi)等事故，因此電器如果長(zhǎng)時(shí)間不使用的話(huà)就要拔掉插頭進(jìn)行斷電，這樣不但可以省點(diǎn)，還減少事故的發(fā)生。

1 整體設(shè)計(jì)目標(biāo)

為了節(jié)約用電設(shè)備在不使用的狀態(tài)下節(jié)約電能，盡量減少插頭的插拔次數(shù)，盡量避免手指在插拔電源時(shí)觸電危險(xiǎn)，所以設(shè)計(jì)一款在電視機(jī)和空調(diào)上待機(jī)使用的插頭可以有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。同時(shí)插頭也可以用在大型家電設(shè)備上，從而避免停電造成的電源未關(guān)閉、來(lái)電后自動(dòng)啟動(dòng)電器的突發(fā)危險(xiǎn)發(fā)生，從而確保安全。本設(shè)計(jì)是通過(guò)信號(hào)采集電路、666定時(shí)器集成電路、繼電器控制電路等集成方法。實(shí)現(xiàn)插頭的安全性能，確保降低成本，并具有較高的市場(chǎng)占有率。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)

信號(hào)采集電路是通過(guò)電流互感器及固體繼電器組合的，電流互感器是通過(guò)感應(yīng)電路中的電流信號(hào)，然后把信號(hào)放大，然后斷開(kāi)繼電器完成的。如果主電路中的電流比較大，電流互感器采集到的電流信號(hào)就能和固體繼電器實(shí)現(xiàn)并驅(qū)，如果把666定時(shí)器的2個(gè)腿接地，并轉(zhuǎn)換成666定時(shí)器就能采集觸發(fā)信號(hào)。如果主電路中的電流增加或者沒(méi)有電流的時(shí)候，電流互感器就能感受到電流信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)繼電器開(kāi)、關(guān)，然后666定時(shí)器就不能收到觸發(fā)信號(hào)。

2.2 定時(shí)器集成電路設(shè)計(jì)

（1）666集成定時(shí)器內(nèi)部電路原理

666集成定時(shí)器內(nèi)部電路原理，是通過(guò)兩個(gè)電壓比較器、三個(gè)電阻、一個(gè)觸發(fā)器、一個(gè)放電三極管、功率輸出級(jí)構(gòu)成的。比較器的參考電壓是通過(guò)三個(gè)5千伏的電阻組成的分壓器。然后實(shí)現(xiàn)高電平比較器A1的同相輸入端及電平比較器A2進(jìn)行反相輸入，參考電平為2 / 3Vcc和 1/3Vcc。A1 與 A2輸出端就會(huì)控制觸發(fā)器和放電三極管。

（2）666定時(shí)器電路的工作過(guò)程

工作一：電路接通的時(shí)候，2腳電壓比1 / 3Vcc大，這時(shí)候就輸出較低電平。

工作二：按下動(dòng)合按鈕，2腳電壓就小于1/3Vcc，如果輸出的是高電平，那么2腳電壓就比1 / 3Vcc大，這時(shí)候定時(shí)器就自動(dòng)啟動(dòng)，電容C1就開(kāi)始充電，定時(shí)的實(shí)踐根據(jù)設(shè)置好的時(shí)間結(jié)束，6腳的電壓比2/3Vcc大的時(shí)候輸出的是低電平。如果在1分鐘之內(nèi)接通的電器是負(fù)載荷，2腳電壓就小于1/33Vcc，輸出的就是高電平。這時(shí)候電容C1就開(kāi)始充電，到6腳電壓比2/3Vcc大的時(shí)候就會(huì)停止充電。

工作三：如果負(fù)載關(guān)閉，這時(shí)候2腳電壓就比1/3Vcc大，又因?yàn)?腳電壓比2/3Vcc大，則輸出的就是低電平。

2.3 繼電器控制電路分析

如果繼電器和輸入量上升到一定的值，也額就是說(shuō)電壓、電流、溫度都達(dá)到固定值，那么輸出電路導(dǎo)通就會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)被控制。但是實(shí)際上是通過(guò)比較小的電流來(lái)控制大電流下的自動(dòng)開(kāi)關(guān)的，并且在電路中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)和電路自動(dòng)轉(zhuǎn)換的功能。繼電器控制電路可以實(shí)現(xiàn)固態(tài)繼電器的輸入端和666定時(shí)器的輸出端直接聯(lián)系，那么固態(tài)繼電器在輸出端的串聯(lián)電路上。這時(shí)候定時(shí)器輸出電壓就能帶動(dòng)固態(tài)繼電器的工作，那么輸出端的電壓為高電壓狀態(tài)時(shí)固態(tài)繼電器就會(huì)自動(dòng)關(guān)上，則主電路自動(dòng)接通；如果輸出端的電壓很低的話(huà)固態(tài)繼電器開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)從而切斷主電路。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

第一，動(dòng)合按鈕是對(duì)啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制的。第二，信號(hào)采集模塊是把采集的信號(hào)在處理以后發(fā)送給NE666集成電路。第三，NE666集成電路輸出電路的控制信號(hào)然后傳送給控制模塊，進(jìn)而控制信號(hào)。第四，信號(hào)指示燈是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)的控制。

（2）系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)原理

此產(chǎn)品設(shè)計(jì)是通過(guò)采集電路、定時(shí)器集成電路、繼電器共同組合成的，在檢測(cè)主電路的電流時(shí)控制繼電器的開(kāi)與合，從而實(shí)現(xiàn)控制電源的斷開(kāi)和閉合。

3.2 系統(tǒng)工作過(guò)程

系統(tǒng)工作過(guò)程以電視機(jī)為例，如果電視機(jī)的待機(jī)開(kāi)關(guān)是打開(kāi)的，那么插頭和插排是通電的裝填，按一下插頭上的按鈕，這時(shí)候插頭就自動(dòng)送電，則指示燈亮，這時(shí)候定時(shí)器就開(kāi)始工作，那么定時(shí)器的插排就自動(dòng)過(guò)電，這時(shí)候可以通過(guò)遙控器打開(kāi)電視機(jī)。如果定時(shí)器在結(jié)束后不能正常打開(kāi)電視，插頭就會(huì)自動(dòng)斷電，則指示燈就關(guān)上，如果再想看電視還要重按插頭上的按鈕，這時(shí)候在正常的定時(shí)時(shí)間內(nèi)電視機(jī)就可以正常觀看。在關(guān)閉電視機(jī)后，插頭就會(huì)自動(dòng)斷電，這樣就能減少插拔電源帶來(lái)的繁瑣及危險(xiǎn)。

在智能節(jié)電插頭的設(shè)計(jì)中，通過(guò)優(yōu)化電路系統(tǒng)，并對(duì)智能插頭進(jìn)行自動(dòng)定時(shí)設(shè)置，優(yōu)化插頭的配置，從而實(shí)現(xiàn)插頭的自動(dòng)斷電，不但有效的節(jié)省電能，還更加安全、環(huán)保，同時(shí)有效的避免危險(xiǎn)的發(fā)生，可以廣泛在生活中推廣并使用。