近年來,隨著科學技術的飛速發展,人們對智慧型化的要求越來越高。 越來越多的智慧型產品正在走進千家萬戶,如電腦電視、掃地機械人、智慧型空氣淨化器等。 這些家用電器和電子產品大多需要接通電源,為了滿足各種電器的正常使用,延長線插座是必不可少的,但傳統的插座插座設計簡單,只有基本的供電功能,沒有考慮到使用者在使用中的安全性和便利性。 基於此,各類智慧型插座應運而生,使用者可以通過插座的智慧型面板實現實時監控、定時控制、智慧型調節等功能,從而有效提高電氣裝置的安全性和效率。
在家庭生活中,不同用電狀態、使用頻率的家用電器,都有著不同的用電特點和規律,比如洗衣機在清洗後的旋轉步驟中,中間會出現短暫的待機狀態,然後重新開始;加熱結束後,空氣炸鍋會繼續執行,並及時排出內部熱量,避免長期熱量集中,影響使用壽命。 一般來說,家用電器的用電量具有瞬時功率小的特點,但具有隨機性和間歇性等特點。 面對電氣裝置這些不同的特性,節能是關鍵。
基於微控制器的智慧型插座在保證安全用電的前提下,實現資料採集、分析和任務執行,主要由微控制器、繼電器、積體電路、通訊模組等部分組成,將多個不同功能的感測器連線到同乙個插座上,從而實現插座電流、電壓功耗顯示等功能, 定時開關、倒計時、電費計量等,避免長期待機帶來的潛在用電危險。
1.智慧型插座的主要功能
1)定時控制:插座可設定按一定的時間段和週期執行開關;
2)監測測量:對電器的電流、電壓、功率、用電量進行統計分析;
3)節電控制:根據不同電器的耗電量、用電頻率等因素進行分析,實現節電;
4)遠端控制功能:在插座上增加通訊模組,可實現遠端切換,或實現插座上多個電器的協同控制。
2.微控制器在智慧型插座中的作用
在智慧型插座中,控制板是整個產品的核心。 微控制器因其功耗低、體積小、可程式設計性強、成本低等優點,成為智慧型插座控制主機板的首選,其主要功能有:
1)資料採集和傳輸:智慧型插座系統需要採集和傳輸插座上電器的功耗和狀態資訊,這是微控制器的主要工作。微控制器通過程式設計實現資料的採集和上傳,包括對電氣開關狀態、電功率、電流、電壓等的測量和取樣。
2)智慧型控制:在微控制器控制下,實現智慧型開關和場景控制功能。微控制器通過程式設計,可以實現對插座上的電氣開關狀態和用電量的監測和控制,同時還可以根據使用者對場景的設定,實現對多個插座上的電器的協同控制。
3)智慧型物聯:微控制器作為整個系統的控制板,配備多種通訊協議,可以讓使用者在用電過程中通過網路雲平台和手機“看”家電用電情況,“控制”家庭用電,從家庭環節實現節能, 具有現實意義。
3.智慧型插座系統中微控制器的硬體設計 在智慧型插座系統中,微控制器的硬體設計主要包括以下幾部分:(1)**處理單元:採用低功耗、高效能的微控制器,如STM32系列晶元。
2)電源模組:為微控制器等裝置提供穩定的電源**,可採用線性穩壓器或開關電源。
3)通訊模組:實現與物聯網平台的通訊功能,可採用Wi-Fi、藍芽、Zigbee等通訊技術。
4)感測器模組:用於採集功率引數,包括電壓感測器、電流感測器等。
5)開關模組:通過繼電器控制插座的開關狀態。
4.智慧型插座系統中微控制器的軟體設計在智慧型插座系統中,微控制器的軟體設計主要涉及以下幾個方面:(1)系統初始化:包括軟硬體環境的初始化。
2)功率引數採集:通過感測器採集功率引數,對資料進行處理和校準。
3)通訊協議處理:與物聯網平台實現通訊功能,包括資料打包、解包、傳輸等。
4)按鍵和顯示處理:處理使用者按鍵輸入和顯示輸出。
5)異常處理:對系統中的異常情況進行監控和處理,確保系統的穩定性和可靠性。
微控制器在智慧型家居智慧型插座系統中具有重要的應用價值。 通過微控制器的程式設計和硬體設計,實現插座上電器的監控、組合控制、場景切換等功能,為使用者提供更加智慧型便捷的體驗。 隨著科學技術的不斷進步和發展,智慧型插座系統在未來將不斷公升級和完善,為人們的生活帶來更多的便利和舒適。