摘 要：針對現(xiàn)有市場上的插座插頭不易分離，長時間充電會損壞物品甚至威脅生命的問題，在節(jié)能環(huán)保，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的有利號召下，本文利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計研發(fā)出一款節(jié)能按鍵插排。該設(shè)計以STM32為主控制芯片，電流檢測模塊，繼電器，智能開關(guān)等模塊實現(xiàn)了電流的自動檢測、控制單線路開閉、一鍵控制開關(guān)彈起等功能。該設(shè)計簡單實用，價格低廉，有廣泛的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：STM32;智能插排;繼電器;節(jié)能減耗
隨著人們生活水平的提高，健康、環(huán)保、節(jié)能的生活理念已深入人心，對于智能型、人性化的家居產(chǎn)品，受到了人們廣泛的關(guān)注[1]。然而現(xiàn)有的插座已經(jīng)不能夠滿足社會需要，功能新穎的智能化插座有著強大的市場需求。對市場上智能插排進行調(diào)研，部分插排設(shè)計方案局限于某種應(yīng)用場合，部分插排設(shè)計方案可用于多種場合，卻未能充分考慮到插排的智能化。因此，本文選用了處理能力較強STM32單片機作為主控制器，利用電流檢測模塊，繼電器，琴鍵開關(guān)等設(shè)計了一款節(jié)能按鍵插排。通過串聯(lián)電路將電流檢測模塊接入電路，可隨時檢測電流控制繼電器控制電路的開閉。配備按鈕，一鍵彈起，可以非常輕松得將插頭插排分離。
1 硬件設(shè)計
1.1 電流檢測模塊
通過ACS712電流傳感器串聯(lián)在負載上來檢測電流，當負載中有電流通過被檢測到時，電流傳感器會把當前測得電流值和電壓值輸出。該芯片設(shè)計是基于霍爾感應(yīng)的原理，器件內(nèi)部嵌置有精確的低偏移性的霍爾傳感器，能夠通過片內(nèi)的霍爾IC感應(yīng)轉(zhuǎn)化為成比例的線性電壓[2]，輸出的電壓信號是一個模擬量，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將其相應(yīng)的數(shù)字量輸出。電流檢測模塊串聯(lián)在電路里，將電流實時傳輸回單片機，保存在數(shù)組中，單片機可根據(jù)返回的數(shù)據(jù)值對IO口進行高低電位轉(zhuǎn)換控制。如果是電流過小或者功率過大，則會將單獨的這一條線路關(guān)閉，同時將IO口設(shè)置為低電位，如若檢測到電流正常且功率正常，則繼續(xù)工作。電流檢測模塊可同時檢測多條線路，讀取數(shù)據(jù)控制相應(yīng)線路開閉。相比于傳統(tǒng)的電流互感器檢測電流，電流檢測模塊成本低，體積小，重量輕，能夠應(yīng)對突發(fā)性絕緣擊穿等問題。能準確，實時的檢測多點的電流，及早的處理設(shè)備的安全隱患，不僅節(jié)約能耗，保證了人身安全，還有效的避免了因過充導致的安全問題，能夠保證電流模塊的正常運行，確保負載不會損壞。
1.2 繼電器模塊
繼電器是具有隔離功能的自動開關(guān)元件[3]，JQC-3FF繼電器，采用光耦隔離及貼片，驅(qū)動能力較強，性能處理相對其他硬件比較穩(wěn)定。繼電器模塊觸發(fā)方式可由自己手控選擇：低電平觸發(fā)或高電平觸發(fā)。配備有容錯設(shè)置，即使控制線斷或者錯亂，繼電器也不會有動作。繼電器由電流檢測模塊檢測出的電流大小來控制，當電流過小時，通過IO口的高低電位變化來控制電源線路開閉。節(jié)能按鍵插排，采用了繼電器多路控制線路，可獨立檢測并控制單個線路的開閉。在電流檢測模塊檢測到電流過小時，會將線路斷開。即使一個線路因電流過大過小而被關(guān)閉，其他線路也不會受到影響，也可接著工作。避免因觸碰到線路開關(guān)而導致整個插排斷電的結(jié)果，使電路使用更安全。當繼電器沒有觸碰銜接時，繼電器的公共端、常閉端會導通，負載沒電不會工作;當繼電器觸碰銜接時，繼電器公共端則會與常開端接通，負載接有電流工作。
1.3 琴鍵開關(guān)模塊
琴鍵開關(guān)在控制電路中有著很重要的影響。琴鍵開關(guān)由殼體、蓋、靜觸片、彈片、自鎖組件、滑柱、彈簧和按鈕，其特征在于所述彈片的擺腳的擺動方向與各滑柱的排列方向相同且正對滑柱的軸心，滑柱上伸出的壓頭與對應(yīng)彈片相配。將開關(guān)放置于插頭下面，按下按鍵，開關(guān)就會彈出，給與插頭一個沖擊力，從而將插頭彈出。且開關(guān)一對一控制，一個開關(guān)對應(yīng)一個插頭，解決了人們在日常生活中單手拔插頭不方便的問題，輕易方便，省力省時。
2 系統(tǒng)流程圖
電流檢測模塊檢測當前負載的電流值返回給主控制器，主控制器則根據(jù)返回的數(shù)值來計算功率大小，并根據(jù)電流、功率來控制負載線路是否繼續(xù)供電工作。如果電流過小或功率過大則通過繼電器將線路關(guān)閉，如果電流，功率都正常，則各線路按正常軌跡繼續(xù)工作。琴鍵開關(guān)則一鍵控制負載彈起，將插頭插排分離。
3 結(jié)論
這款易于插座插頭分離的節(jié)能按鍵插排的設(shè)計采用繼電器多線程控制，可獨立控制單一線路開閉;電流檢測模塊可實時監(jiān)測電流，檢測不同負載不同時間的電流大小;琴鍵開關(guān)，一鍵控制彈起，易于插座插頭分離。此設(shè)計節(jié)能環(huán)保，簡單易用，有著廣泛的應(yīng)用前景。
參考文獻：
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[3]李虹靜，李升輝.基于STC8系列單片機的繼電器控制電路設(shè)計[J].科技與創(chuàng)新，2019（13）：37-38.
