智能供電安全插座設(shè)計(jì)

路穎

【摘要】 隨著人們對(duì)生活質(zhì)量的要求不斷提高，電器產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，插座在人們的生產(chǎn)生活中扮演者一個(gè)不可或缺的角色。傳統(tǒng)的插座往往會(huì)存在著觸電、火災(zāi)等安全隱患。為解決這些問(wèn)題，本文力圖設(shè)計(jì)一種智能供電插座，可以實(shí)現(xiàn)常態(tài)下不供電，插頭插入時(shí)通電，集安全性和節(jié)能性為一體的新型插座

【關(guān)鍵詞】 智能供電 安全 設(shè)計(jì)

一、設(shè)計(jì)目的及意義

隨著一大批智能型、遙控型、節(jié)能型的開(kāi)關(guān)插座類產(chǎn)品的產(chǎn)生。插頭插座類電器附件產(chǎn)品也從單一的功能性發(fā)展為功能性和裝飾性相結(jié)合的智能產(chǎn)品，并日益追求其操作安全性和舒適性。這些產(chǎn)品出現(xiàn)，預(yù)示著未來(lái)插頭插座類產(chǎn)品的發(fā)展將越來(lái)越人性化。近年來(lái)各種智能插座如雨后春筍，各式各樣的形狀和功能的插座讓人眼花繚亂，比如YIFI控制插座、防漏電插座、紅外感應(yīng)安全插座、遙控控制插座、電量監(jiān)控插座等等。本次設(shè)計(jì)的是一種智能供電插座，可以實(shí)現(xiàn)用則供電，不用斷電的功能。設(shè)計(jì)目的是實(shí)現(xiàn)安全和節(jié)能的雙重效果。該智能供電插座具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。插座具有高度智能化特點(diǎn)，可以自動(dòng)識(shí)別插座是否有負(fù)載接入。實(shí)現(xiàn)插頭插入電源插座自動(dòng)供電，拔出插頭自動(dòng)斷電的功能，負(fù)載工作持續(xù)供電，負(fù)載不工作自動(dòng)斷電。由于插座處在常無(wú)電狀態(tài)，插座插頭插拔過(guò)程中不產(chǎn)生電弧，降低對(duì)插座遠(yuǎn)見(jiàn)的損壞的同時(shí)大大減少了火災(zāi)發(fā)生的隱患，由于是常無(wú)電形式也不會(huì)發(fā)生觸電危險(xiǎn)，確保人身安全。該智能插座可以消除電器的待機(jī)能耗，為國(guó)家節(jié)約大量的電能，為家庭和企業(yè)減少了開(kāi)支，極大的減少碳的排放量，減少大氣污染，真正實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保。智能供電插座解決安全問(wèn)題的同時(shí)徹底消除了待機(jī)能耗問(wèn)題，同時(shí)兼具環(huán)保的特性，真正實(shí)現(xiàn)了安全、節(jié)能環(huán)保的多重效果。

二、市場(chǎng)需求分析

隨著我國(guó)人民生活水平的不斷提高，家庭現(xiàn)代化和辦公自動(dòng)化的不斷發(fā)展，對(duì)插座的需求不僅僅局限在實(shí)用上，人們關(guān)注的重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)其安全性、穩(wěn)定性和節(jié)能性等性能上。國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的原材料、技術(shù)、人力等資源配置良好，產(chǎn)業(yè)在過(guò)去十多年得到了飛速發(fā)展。國(guó)家對(duì)相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能要求不斷出臺(tái)，在很大程度上推動(dòng)了產(chǎn)品安全性能的提升和產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)。制造商們正在不斷研制和推出高附加值的產(chǎn)品，比如可提供更好的過(guò)載保護(hù)的插座。技術(shù)的提升將為拓展下游需求市場(chǎng)提供更好的保障。世界經(jīng)濟(jì)一體化程度仍在提高，外貿(mào)出口市場(chǎng)也是我國(guó)企業(yè)可以開(kāi)拓的重要市場(chǎng)空間。智能插座作為一個(gè)勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)，國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力價(jià)格優(yōu)勢(shì)仍很明顯，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品在價(jià)格上具有優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品已經(jīng)紛紛打入國(guó)際市場(chǎng)，將產(chǎn)品銷往世界各地，有歐洲、東南亞、中東、南部非洲等?？梢哉f(shuō)，中國(guó)作為世界工廠，已經(jīng)成為插座的生產(chǎn)大國(guó)。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有不少具有一定影響力相關(guān)品牌，同時(shí)，很具價(jià)格優(yōu)勢(shì)的普通品牌在中低端市場(chǎng)也具有很大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在未來(lái)市場(chǎng)，我國(guó)的智能插座在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)都仍有很好的開(kāi)拓空間。

三、插座硬件設(shè)計(jì)

1、外觀和選材。插座的外觀設(shè)計(jì)主要考慮使用方面和美觀兩個(gè)方面。大體上來(lái)講，外匯表面光潔平滑、色彩均勻有質(zhì)感，要有整體美感。另一方面要符合使用方便性，從位置空間的布置上和防塵防水的效果上考慮。就選材而言，按照常用的選材標(biāo)準(zhǔn)就可以，面板材料在阻燃性、絕緣性、抗沖擊性和防潮性等方面都需要有優(yōu)越性。面板除了采用高級(jí)塑料之外，也可以考慮鍍金、不銹鋼、銅等金屬材質(zhì)，為人們提供更多的選擇。

2、內(nèi)部構(gòu)造。插座常采用高純度銅座位觸點(diǎn)，內(nèi)部連接線用銀銅復(fù)合材料，這樣可防止開(kāi)關(guān)啟閉時(shí)電弧引起氧化，實(shí)現(xiàn)安全良好的傳導(dǎo)。優(yōu)質(zhì)面板的導(dǎo)電橋采用銀鎳銅復(fù)合材料，銀材料的導(dǎo)電性優(yōu)良，而銀鎳合金抑制電弧的能力非常強(qiáng)，這樣就保證了頻繁使用插座的安全可靠性。采用黃銅螺釘壓線的插座，接觸面大，壓線能力強(qiáng)，接線穩(wěn)定可靠，而如果是單孔接線銅柱，接線容量大，不受導(dǎo)線粗細(xì)的限制。

3、供電控制原理。智能插座的核心部分是供電控制部分，通過(guò)自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)插座接入負(fù)載（用電器）時(shí)插座開(kāi)始供電，用電器插頭拔出插座時(shí)插座停止供電，實(shí)現(xiàn)“插入有電，拔出斷電”的自動(dòng)控制功能。智能插座的制模塊由繼電器、變壓器和單片機(jī)等主要部分組成，結(jié)構(gòu)原理圖如下（見(jiàn)圖1）。

控制過(guò)程為：當(dāng)用電器插頭正確插入插座時(shí)，插座內(nèi)置傳感器將會(huì)檢測(cè)到相應(yīng)的信號(hào)，單片機(jī)接收到信號(hào)后控制繼電器工作，此時(shí)220V交流電處于接通狀態(tài)，完成對(duì)用電器的供電，當(dāng)用電器拔出狀態(tài)下，信號(hào)在此傳入控制器，此時(shí)控制器控制繼電器斷開(kāi)，完成插座的斷電，其中變壓器部分是將220V交流電變?yōu)?V直流電為單片機(jī)控制模塊提供電源。其中傳感器的信號(hào)采集擬使用光電傳感器，當(dāng)用電器插頭插入插座時(shí)將會(huì)影響光的傳播，從而獲得信號(hào)。利用光電傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠。整個(gè)控制過(guò)程，從信號(hào)的采集、識(shí)別、傳導(dǎo)到對(duì)電路通斷的控制完全通過(guò)單片機(jī)自動(dòng)控制，

可以實(shí)現(xiàn)安全節(jié)能的供電效果。