新型节能插座设计

文 长沙市雅礼中学高考实验1305班蒋文琦

很多家用电器都具有待机功能，虽然给人们带来方便，但待机状态下消耗的能量也造成了极大的浪费。另外，电器长期待机也会缩短电器的使用寿命，使设备过早报废以及存在安全隐患等。

因此我提出一种基于单片机控制系统的低成本新型节能插座，用户利用它可对家中的电器进行自动断电控制，减少浪费。

新型节能插座以单片机为控制核心，通过I/O口连接显示报警模块、外部独立按键、信号采集模块和功率控制模块。

1.信号采集模块

信号采集模块包括电压电流采样、温度采样等。采用专门的电能计量芯片对电压电流信号进行采样，采样后的数据量通过总线发送给MCU进行处理。

2.键盘电路

通过单键盘的输入方式，用于设定插座的运行模式以及定时开关的时间等。当用户不需要自动待机断电功能时，可通过按键选择运行模式。在程序控制中，通过MCU的外部中断来检测是否有按键按下，同时在程序中采用延时环节来解决按键的抖动问题。

3.功率控制模块

继电器的容量要高于负载的最大功率，主控芯片MCU监测数据超过极限值，则控制继电器断开。当家用电器处于待机模式时，电器输出功率一般小于设定计量值，此时MCU发出断开信号，连接在插座上的电器即可停止工作，从而减小电器待机能耗。

4.显示报警模块

显示报警模块主要方便用户随时查看当前各项用电计量参数，如功率、电压和温度等，同时显示电器的状态和故障信息。当电器用电超过计量极限值时，由单片机向报警模块发出报警命令，进行声光报警，与此同时断开部分电器，避免发生安全事故。

5.软件程序设计

主程序主要完成对I/O口、定时器的初始化以及从EEPROM中读取系统参数，并自动进入智能模式。主程序检测到功率值或温度值超过预设极限值时，发出报警信号，控制声光报警，同时断开部分与插座连接的电器，排除安全隐患。

程序检测到电器处于待机状态时，断开与插座相连的待机电器。同时，主程序实时监测按键信号，方便用户对系统参数进行设定，以及对插座在智能模式和普通模式间切换。

新型节能插座能灵敏地检测出家用电器负载情况，有效控制电器的工作状态，不仅能使电器的待机功率为零，而且可以保证用电安全，具有很好的社会效益和广泛的应用价值。

主程序流程图