智能插座方案

智能插座系统方案关键词:智能插座节能功率测量智能家居物联网智能插座简介伴随着移动4G网络的全面发展，以及WIFI网络的大范围覆盖，智能家居逐渐走入了人们的家庭生活中。智能插座作为智能家居里面不可缺少的辅助电器，一直受到智能家居厂家的关注。智能插座又可以称为WIFI插座，在普通插座的功能基础上延伸了许多功能，如防雷击，防短路，防过载，防漏电，配合智能手机的APP应用，可以实现远程开关控制、定时开关、随时了解家电设备的使用状况。智能插座还能够根据使用电力的场所，推测人的动线。例如，如果浴室照明长时间开着，家庭服务器便会发出警告。如果家中只有一位老年人独居，还可根据利用电热水壶的状况，将其健康状况变动相关信息通知给居住在远处的家人。智能插座即有节能功能，又具有智能控制功能。目前市场上用户体验较好的产品是博联Broadlink的SP2智能插座和欧瑞博的WIFI智能插座。。智能插座主要实现的功能:1、具有短路保护、过载保护、漏电保护、防雷击功能；2、通过手机APP实现远程控制功能:实时开关、定时开关；3、掌握电气设备状态:累计通电时间、即时功率、用电量；通过与服务器间信息反馈，还可以扩展更多的功能，如电气设备监测，智能省电等功能。智能插座系统原理框图硬件设计智能插座模块主要由五个小模块组成，分别为电源模块、计量模块、MCU模块、无线模块、继电器控制模块,各模块功能如下:1、电源模块：采用AC-DC开关电源，将交流220V转化成5V，为主板提供电源；2、计量模块：检测负载电器的电压、电流、功率,采用单颗电能计量芯片检测，计量芯片有Cirruslogic的CS5463，ADI的ADE7755，HLW的HLW8012都具有测量功率、电压、电流的功能，计量芯片对负载交流电压信号和负载电流信号进行采样，经内部DSP算法处理后，以脉冲方式输出功率值、电压有效值、和电流有效值；a)电流采样：负载电流流经锰铜电阻，因为锰铜电阻的电阻值是固定不变的，所以不同的负载电流，锰铜电阻两端产生的压降不一样，计量芯片通过采集锰铜电阻两端的压降值，实现电流信号的采样。b)电压采样：交流电零线信号经电阻分压后，输入到计量芯片的电压检测通道，通过芯片内部集成的DSP算法实现电压信号的采样。3、MCU模块：智能插座的智能控制部分，采集到电能数据，进行分析处理，通过无线模块和服务器联网，发送和接收服务器的数据和指令，一般采用低功耗的MCU，如TI的MSP430；4、无线模块：有WIFI、Zigbee、ZWave几种主流通讯协议，由1颗无线通讯芯片和1颗ARM芯片构成，连接服务器，进行数据传输；5、继电器控制模块:控制负载电器电源的接入和断开；软件设计智能插座与传统插座的区别还在于可以通过手机APP实现智能化控制。智能插座方案软件分为上位机软件和下位机软件。上位机软件指的是手机APP应用程序，实现人机交互的功能;下位机软件是硬件底层程序，实现电能数据的采集、电器控制功能。上位机软件设计手机APP应用实际上取代了传统的按键，将所有的控制按钮搬到了手机屏幕上面，下图为手机端的APP应用，实现了用户登入功能、开关功能、定时功能、电量显示功能。手机APP使用WIFI或者2.4G蓝牙和服务器或底层硬件进行通讯。下位机软件设计下位机的功能是实现数据信息的采集，处理数据并将数据发送到服务器，同时也能够接收到服务器的指令，执行相应的指令操作。下图是程序设计流程图: