多功能智能型插座方案设计

所属分类：充电产品

发布日期：2024-03-27 16:26:02

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多功能智能型插座方案设计多功能智能型插座方案设计编号 “步步高”大学生科技攀登计划结项表课题名称多用型智能插座课题负责人负责人所在单位电气学院联系电话电子信箱填表日期第 1 页共 21 页一、简况课题名称多用型智能插座关键词定时、保护、变压课题类别科技发明制作B类负责人姓名性别女民族汉出生日期学位本科技术职称学生研究专长自动化控制从事专业自动化所在单位电气学院申请资助金额 800 课题完成所用时间 4个...

名称多用型智能插座课题负责人负责人所在单位电气学院联系电话电子信箱填表日期第 1 页共 21 页一、简况课题名称多用型智能插座关键词定时、保护、变压课题类别科技发明制作B类负责人姓名性别女民族汉出生日期学位本科技术职称学生研究专长自动化控制从事专业自动化所在单位电气学院申请资助金额 800 课题完成所用时间 4个月姓名性别出生年月在读学位专业班级所在单位女 1991年09月本科自动化1005班电气学院主男 1991年03月本科电气1003班电气学院要男 1990年06月本科电气1009班电气学院男 1990年03月本科自动化1008班电气学院参男 1990年01月本科电气0905班电气学院加男 1989年07月本科电气0903班电气学院者高级电工电子实验室党技术职称工程部门职务支书师技术职称部门职务第 2 页共 21 页第 3 页共 21 页三、有关方面意见指导老师意见:` 签字: 结年月日项目负责人所在学院学生课外学术科技活动领导小组意见: 项组长签字: 评年月日校评审委员会意见及总评成绩,按优秀、良好、合格和不合格四级评定,: 审意评委签字: 年月日 “步步高”大学生科技攀登计划项目管理委员会办公室意见: 见公章,团委代章, 年月日备注第 4 页共 21 页附件一:项目

书附件二:产品模型图第 5 页共 21 页附件一: 项目说明书项目名称:多用型智能插座项目成员: 学校:河南理工大学摘要: 多用型智能插座是一款基于51单片机定时及时钟显示、电压互感器、电流互感器检测输电线路电压电流变化，结合单片机控制平台、经过一定的算法，对线路进行设定和保护，是一种集准确高精度定时、过压过流保护、变换电压档位等功能于一体的新型智能插座。具有安全保护，单一定时或统一定时，节能省时，方便。关键字: 智能插座准确定时电路保护多级电压变换第 6 页共 21 页目录一、作品概述..........................................................8 二、基本功能..........................................................8 三、方案设计..........................................................9 3.1系统结构图.....................................................9 3.2硬件设计.......................................................9 3.2.1系统概述 .................................................9 3.2.2各部分电路设计 ......................... 错误～未定义书签。 3.3软件部分......................................................15 3.3.1主程序流程图 ............................................15 3.3.2 定时程序流程图.........................................8 3.3.3电流互感器感器采集部分流程图: ..........................15 3.3.4电压互感器感器采集部分流程图: ......... 错误～未定义书签。 3.3.5 变压部分电路流程图:................... 错误～未定义书签。四、可行性分析及性能优势.............................................18 五、创新点和解决的问题...............................................19 第 7 页共 21 页一、作品概述多用型智能插座是一款基于51单片机定时、电压互感器、电流互感器检测输电线路电流，结合单片机控制平台、经过一定的算法，对线路进行保护，是一种集准确高精度定时、过压过流保护、变换电压档位等功能于一体的新型智能插座。其创新点在于家庭型智能插座，具有多功能、用途广泛、方便等特点，避免了小型家用电器由于没人看管且需要定时断电的情况，还有当电压过高电流过大烧毁用电器的危险，解决了不同国内外及进出口电器类产品的电压不同的问题。二、基本功能目前插座大部分只起到单一供电作用，提供用电器电能使其工作，作用过于单一。该种插座的功用比较齐全，能解决日常生活中的很多问题，多用型智能插座是一款基于51单片机定时显示、电压互感器、电流互感器检测输电线路电流，结合单片机控制平台、经过一定的算法，对线路进行保护，是一种集准确高精度定时、过压过流保护、变换电压档位等功能于一体的新型智能插座。多用型智能插座中我们加入了定时模块，并用1602液晶显示当日日期及时间和所设定的时间，具有可视性，多用于现在小型用电器的定时工作，该插座可实现单一定时也可用作统一定时供电，比较灵活方便;采用了电压互感器和电流互感器来测的线路电压及电流及时输入单片机进行信号分析处理，达到实时监测的功能。随着进出口家用电器设备的增多，对电压的要求也慢慢变得多，所以多级调压显得逐渐重要，本作品能轻松实现了多级常用电压调换的功能方便我们正常的生活。第 8 页共 21 页三、方案设计 3.1系统结构图 CPU主控模块 1602液晶过压过流设定时间显示模块模块 Y 控制继电器断判断是不是到时图3-1多功用智能型插座系统结构图 3.2硬件设计 3.2.1系统概述 (1)主控芯片本系统所用主控芯片为STC89C52大多数都用在进行定时设置、采集输电线路电压电流信号、信号输入执行分析算法、控制线 (2)穿心式电流互感器负荷电流)导线至穿心式电流互感器其本身结构不设一次绕组，载流( L2穿过由硅钢片擀卷制成的圆形(或其他形状)铁心起一次绕组作用。二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁心上，与仪表、继电器、变送器等电流线。串联形成闭合回路，见图3- 图3-3 穿心式电流互感器结构原理图由于穿心式电流互感器不设一次绕组，其变比根据一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定，穿心匝数越多，变比越小;反之，穿心匝数越少，变比越大，额定电流比:。式中I1——穿心一匝时一次额定电流;n——穿心匝数。第 10 页共 21 页 (3)电压互感器电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。测量用电压互感器一般都做成单相相使用,双线圈结构，其原边电压为被测电压(如电力系统的线电压)，可以单也可以用两台接成V-V形作三相使用。图3-4 单相电压互感器 (4)继电器控制铁通电时，把衔铁吸下来使D和E接触，工作电路闭合。电磁铁断电时电磁失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路。用低电压控制高电压;远距离控制。第 11 页共 21 页 3.2.2各部分电路设计 ?电源模块: 电源采用9V的高容量的碳性电池经稳压芯片变换后为各个模块提供5V的直流供电电源，采用7805稳压芯片主要是其电压稳定，驱动电流大，受负载波动小等优点。 D1VCCD+5VLED1R1139VINOUTC14.7KGNDC2 0.1UU1L78050.1U10U C32 图3-5电源部分电路图 ?时钟芯片第 12 页共 21 页图3-6 时钟芯片外围电路 ?定时和显示模块: void main() { lcd_init(); ds1302_init(); buzzer=0; delay(20); buzzer=1; while(1) { keyscan(); miao=BCD_decimal(read_1302(0x81)); fen=BCD_decimal(read_1302(0x83)); shi=BCD_decimal(read_1302(0x85)); week=BCD_decimal(read_1302(0x8b)); write_sfm(9,miao); write_sfm(6,fen); write_sfm(3,shi); write_sfm1(12,miao1); 第 13 页共 21 页 write_sfm1(9,fen1); write_sfm1(6,shi1); write_week(week); if(compare()) beep(); else stay(); } } ?提示模块: 我们采用蜂鸣器进行提示定时时间已到，自动切换电源。图3-7提示模块 ?变压模块该变压器可实现多级调压，容量较大，供多种用电器使用。第 14 页共 21 页图3-8 变压器 3.3软件算法 3.3.1主程序流程图 (1)程序流程主程序第一步是要初始化定时器的参数和一些变量，然后进入一个循环结构，在循环中始终只做两件事，一是键盘的扫描，二是数码管的动态扫描。在扫描键盘后，根据前一次按键的结果是否与本次键值相同。如果不同，表示有键按下或弹起，同时用本次按键值更新上一次的按键值。这样设计旨在避免一个按键长时间按下时被重复判为有新键按下，使得当前按下的键只有松开后，下一次按下时才算为一次新的按键。根据按键的值分别改变变量(state_val)的值或者在设置状态时的倒计时初始值。完整的主程序图如下图所示。第 15 页共 21 页主程序初始化变量和定时器扫描按键 Key_new==key_oldN Key_old=key_new保存键值 Key_new==1?NYKey_new==2?NY设置模式关定时器Key_new==3?Y设置模式N初始值-1 YKey_new==4?设置模式初始值-1 计数模式开定时器动态扫描图3-9 主程序流程图 3.3.2定时显示部分流程图: 第 16 页共 21 页开始现场保护开辟第3组寄存器地址指针R0初始化、位控寄存器R2初始化查表取段码段控码送P0口段位控码送P2口延时1毫秒位控码左移N 显示缓冲区地址加1 Y 8位LED显示完否返回3.3.3 IIC采集传感器数据程序流程图恢复现场第 17 页共 21 页开始延时20ms 读取电压电流值初始化定时器初始化?C延时72us发送起始信号读芯片发送从机地址延时75ms 发送停止信号选择读取的轴向 3.3.4过压过流保护程序流程图: 开始采集信息数据处理,,,处理发送数据发送数据过压过流与初始值对比图3-10 过压过流保护部分第 18 页共 21 页四、可行性分析及性能优势在目前中国市场上流通的插座功能大多比较单一，而本款插座集中了多项功能于一身，能够完全满足用户的各种需求。其主要功能有:定时功能，插座进行多时段自动通断电控制、给用户带来方便，减少某些电器主机运转时间，从而延长电器主机的使用寿命达到节能的目的。过流过压功能，插座通过内部的压敏电阻MY和双向可控硅VS可以防止电流电压因意外情况突然增大，从而保证了用电器的安全。变换电压与其频率的的功能，插座可处理AC(110/220V )

电压，最高可负载2200W，可以使用户得到满足出国旅行、商务考察、出国留学等的不同时间地区的要求。五、创新点和解决的问题 1、定时模块 24小时机械定时器:最小设定时间:15分钟，最大设定时间:24小时 2、过压过流保护模块利用电压电流互感器可以将火线零线回路中的电压电流降低为原来的1/1000的低电压，同时经过单片机的AD取值，将其和用电器所能承受的最大电压电流进行比较，当超过额定值时，则向继电器发出信号，断开用电器电源，从而保护用电器的安全。 3、变压模块插座可处理AC(110/220V )标准电压，最高可负载2200W，能够完全满足用户出国旅行、商务考察、出国留学等的不同时间地区的要求。该多功能插座能实现220V、110V、120V、36V和24V转换。在正常使用的情况下在220V档位上，若用户有特殊用途可通过你自己需要进行切换。第 19 页共 21 页附件二: 正视图俯视图第 20 页共 21 页侧视图第 21 页共 21 页

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