• 回复
  • 收藏
  • 点赞
  • 分享
  • 发新帖

基于功率测量芯片FC7759的智能断电节能插座设计

基于功率测量芯片FC7759的智能断电节能插座设计

一、 智能断电插座的开发背景

现在市面上的插座基本都是非智能的,用电器接在插座上人们一般不会直接切断用电器电源因而用电器总是处于待机状态,如果插座此时处于接通状态,用电器就会产生待机功耗,造成电能的浪费。更有甚者如果用电器发生短路或者超负荷有可能引起火灾,存在较大的安全隐患。这与社会提倡的节能环保、安全用电的理念背道而驰,因此设计一款安全节能的智能插座很有现实意义。本节能智能插座方案,正为解决能源浪费及用电安全问题促进低碳生活而设立。

 

二、 设计的原理

1、系统的组成结构框图

 SHAPE \* MERGEFORMAT

  功率检测模块

   MCU控制单元

     执行机构

                                                                                图1

    如图1所示,整个系统由五个部分组成,分别是系统电源、功率检测模块、MCU控制单元、执行机构、输入外设。

2、硬件设计及原理

系统电源

图2

电源模块是基于LNK304设计。图2LN220V交流电接口,将交流电加在LNK304芯片上,LNK304S脚会输出12V电压,通过R13R14分压成6V再通过一个三极管加强驱动能力,三级管上有部分压降,所以输出电压VDD大概为5V

功率检测模块

图3

功率检测采用FC7759芯片,FC7759会根据采集到的电压信号与电流信号计算功率,根据功率的大小在CF脚输出一定频率的脉冲序列,该脉冲序列的频率与功率的大小成正比。单片机可以根据读到的脉冲频率来判断功率的大小从而发出相应指令来控制执行机构做出相应动作。图中FLQ为采样电阻,采集的是电流信号,R3R4R5R6电阻分压,采集的是电压信号。

 

MCU控制部分

图4

    控制部分采用MP20E01型单片机,该型号单片机功耗低,体积小,价格低廉同时IO也满足本设计的需求。如图4,功率检测模块输出的脉冲信号送到MP20E01单片机的P14脚,P12脚读取按键信号,P15脚读取外部红外遥控信号,P13脚控制LED指示灯,P1.1控制继电器开启或关断插座电源。

 

 

执行机构

5

    当单片机检测到用电器功率过高或过低时控制继电器导通或关断从而实现对插座电源的控制。

 

输入外设

图6

     通过按键输入可以实现对插座电源的开启和关断,还能进行一些功能设定(如设置学习功能),红外遥控主要用来开启插座电源。

 

 

2、整体硬件设计原理图

图7

 

 

 

3、程序流程图

图8

程序流程如图8所示,上电后初始化单片机IO口、定时器,进行中断初配置然后进入大循环。检测按键或红外信号,如果输入无信号则继续检测按键和红外信号,如果有信号输入则开启插座电源。然后单片机判断此时是否为空载,如果为空载则控制继电器关断插座电源,如果不为空载则检测学习功能设置标志位是否为1,如果为1则进行学习功能设定,如果不为1则进入到下一步。单片机判断当前功率是否处于阈值<功率<2KW范围内,如果在该范围内则循环到按键检测,如果功率不在该范围内则控制继电器一段时间后关断插座电源。

四、 总结

本智能插座设计本系统支持多个红外线频段,可以使用各种红外遥控器对系统进行操作。解决了用电器待机能耗的浪费问题,也解决了用电器短路或超负荷工作时安全问题,运行稳定,抗干扰能力强,可靠性高,操作人性化。更重要的是结构简单,成本低廉具有很好的应用前景。

全部回复(16)
正序查看
倒序查看
2014-10-10 09:49
很好的一个帖子,希望能把相关的难易问题都帖出来让大家都学习一下。
0
回复
2014-10-10 10:00
干货顶一个,推荐到社区经典!楼主继续~
0
回复
2014-10-11 11:55

我已经有这类客户在批量了.智能插座 带遥控控制

0
回复
rener
LV.6
5
2014-10-12 16:42

想问一下,该智能插座的自身用电量是否小于插在上面的用电器产生待机功耗?

0
回复
2014-10-12 21:24
@rener
想问一下,该智能插座的自身用电量是否小于插在上面的用电器产生待机功耗?
这类功率计本身功耗很小,不到1W,测量的数据其实是在这个功率计供电的末端,功率计的自身功耗是不会累积到功率显示上的。
0
回复
chanong
LV.1
7
2014-10-13 12:02
@yueyunno1
很好的一个帖子,希望能把相关的难易问题都帖出来让大家都学习一下。

http://www.ic10.com

http://1324328578.qzone.qq.com/

http://2806341247.qzone.qq.com/

http://2604427719.qzone.qq.com/

http://3119429187.qzone.qq.com/

0
回复
winghog
LV.1
8
2014-11-10 10:44

几个问题。


1, FC7759是哪家的?价格?我没有找到,相反, 我找到这个:

http://www.52solution.com/digihome-art/80018983


2, MP20E01又是哪家的?MP430系列可没有这个啊?


3, 略过问题1,2, 你的方案,BOM 预算多少? 

        电源: LNK304                                6

        MCU    按MP430算                            20

        测量    按TI  INA204AIDGSR 算,     12

        红外         ZTP-115-Std                      13


        毛估估也要50RMB, 一个插座加价50元, 你打算卖给谁呢?


我很看好智能插座, 所以希望和你讨论。价格,市场,这些事情是每一个产品必须面对的,我说话比较直, 希望你不要介意。

                     


0
回复
winghog
LV.1
9
2014-11-10 10:51
@yueyunno1
这类功率计本身功耗很小,不到1W,测量的数据其实是在这个功率计供电的末端,功率计的自身功耗是不会累积到功率显示上的。

1,     1个apple 5W , 待机功耗70mW

          1个品胜 5W,  待机功耗150mW

          就算我一个插座上插4个,待机功耗也不会大过1W。如果这个智能插座本身的功耗就要1W的量级,这,这.......是把?


2,     小电流和待机的区别对待,怎么搞? 比方说一些监控设备,平时就是极低采样率,小电流维持;发现采样异常才开始全速采样,

          这个,要怎么识别?

0
回复
fujiang
LV.5
10
2014-12-17 14:56
@winghog
几个问题。1, FC7759是哪家的?价格?我没有找到,相反,我找到这个:http://www.52solution.com/digihome-art/800189832,MP20E01又是哪家的?MP430系列可没有这个啊?3,略过问题1,2,你的方案,BOM预算多少?       电源:LNK304                              6      MCU  按MP430算                          20      测量  按TI INA204AIDGSR 算,   12      红外         ZTP-115-Std                     13      毛估估也要50RMB,一个插座加价50元,你打算卖给谁呢?我很看好智能插座,所以希望和你讨论。价格,市场,这些事情是每一个产品必须面对的,我说话比较直,希望你不要介意。                     
谈到钱就没的玩了
0
回复
2014-12-19 09:09

好贴

0
回复
2014-12-19 09:12
@fujiang
谈到钱就没的玩了

IPHONE6四五千元,普通手机四五百,苹果公司咋没倒闭?

0
回复
fujiang
LV.5
13
2014-12-19 14:36
@蚂蚁电源
IPHONE6四五千元,普通手机四五百,苹果公司咋没倒闭?

拿IPHONE 来比喻不太恰当,

买IPHONE的人大多数有点面子的问题(人家产品确实做得好,极致,没人超越),

你总不可能花高价买个高档插座然后天天从口袋里出来把玩和装那个什么吧

0
回复
2015-01-14 09:58
@winghog
几个问题。1, FC7759是哪家的?价格?我没有找到,相反,我找到这个:http://www.52solution.com/digihome-art/800189832,MP20E01又是哪家的?MP430系列可没有这个啊?3,略过问题1,2,你的方案,BOM预算多少?       电源:LNK304                              6      MCU  按MP430算                          20      测量  按TI INA204AIDGSR 算,   12      红外         ZTP-115-Std                     13      毛估估也要50RMB,一个插座加价50元,你打算卖给谁呢?我很看好智能插座,所以希望和你讨论。价格,市场,这些事情是每一个产品必须面对的,我说话比较直,希望你不要介意。                     

1、关于FC7759的供应商,上网查了下,是杭州芯祺科技有限公司。价格嘛,我就没去查了,不过这种功率测量芯片一般不会太贵,估计3块钱以内。

2、MP20E01也是这家公司的。

3、如果选用比较好的器件,这个BOM总预算也不会不超过15元。

这种插座,对于用户来说,还不只是节能,还有用电器的安全。一般的用户很少自己动手去关插座,很多电器就是雨天被雷击坏。这个插座在用电器不工作的时候就断电,在一定程度上也可以防止被雷击。如果在电路上还加上防雷元件,那又是真正意义的防雷插座。

0
回复
2015-01-14 14:38
@尘絮大师
1、关于FC7759的供应商,上网查了下,是杭州芯祺科技有限公司。价格嘛,我就没去查了,不过这种功率测量芯片一般不会太贵,估计3块钱以内。2、MP20E01也是这家公司的。3、如果选用比较好的器件,这个BOM总预算也不会不超过15元。这种插座,对于用户来说,还不只是节能,还有用电器的安全。一般的用户很少自己动手去关插座,很多电器就是雨天被雷击坏。这个插座在用电器不工作的时候就断电,在一定程度上也可以防止被雷击。如果在电路上还加上防雷元件,那又是真正意义的防雷插座。
我觉得这个项目不错,值得试试。
0
回复
苑留记
LV.8
16
2015-02-11 10:09
@蚂蚁电源
好贴

蚂蚁电源,你是我QQ好友啊,顶下

0
回复
pidanxixi
LV.1
17
2015-06-01 15:18
@winghog
1,     1个apple5W,待机功耗70mW     1个品胜5W,  待机功耗150mW       就算我一个插座上插4个,待机功耗也不会大过1W。如果这个智能插座本身的功耗就要1W的量级,这,这.......是把?2,   小电流和待机的区别对待,怎么搞?比方说一些监控设备,平时就是极低采样率,小电流维持;发现采样异常才开始全速采样,     这个,要怎么识别?
 对啊,待机功率是个关键。。
0
回复