基于單片機的待機損耗輔助節(jié)能裝置

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1、基于單片機的待機損耗輔助節(jié)能裝置車小偉郭晨宇鄒宇飛蔣碧瀅（江蘇科技大學張家港機電與動力工程學院215600）摘要：設計了一個由單片機處理遙控器發(fā)射的紅外信號從而控制家用電器自動開閉的裝置。該裝置共分三大模塊，第一模塊為基于紅外信號的信息加載系統(tǒng),發(fā)射、接收紅外指令；第二模塊為基于單片機的控制系統(tǒng)，通過接收、處理紅外接收頭傳遞的波形信息，實現(xiàn)控制步進電機準確工作的功能；第三模塊為基于步進電機的電源控制系統(tǒng)，利用連動裝置實現(xiàn)對電視機、機頂盒、空調等電器電源的開閉，進而實現(xiàn)節(jié)約待機損耗的目的。關鍵詞：家用電器；單片機；步進電機；待機損耗；電源開關1引言截止到2013年，全國共有電視機5.4億

2、臺（其中液晶電視2.5億臺，CRT彩電2.9億臺）、機頂盒2.6億臺、空調4.8億臺（為方便計算均以1.5匹計）。目前我國家用電器待機損耗普遍高于國際標準，普及率不高。木項目旨在開發(fā)一種便于接入電器的自動斷電裝置，節(jié)省待機損耗電源。該新型節(jié)能裝置根據(jù)紅外信號直接切斷電器電源，可替換電器原有電源幵關鍵，可與電視機、空調、機頂盒、家用影像放映設備等家電廠商合作推廣，實現(xiàn)家用電器待機損耗的系統(tǒng)化節(jié)能，節(jié)省電量可觀。2裝置主要構成及運行原理利用遙控器發(fā)射的紅外控制信號，通過單片機接收、處理待機信號，在加大輸入電流后，控制步進電機轉動設定角度，轉盤隨步進電機轉動設定角度，進而帶動連桿機構拉動開關

3、，實現(xiàn)自動開閉功能。整體電路如圖1。2.1基于紅外信號的信息加載系統(tǒng)信息加載系統(tǒng)利用遙控器編碼、調制、發(fā)射控制信號，由紅外接收頭接收解碼、解調遙控器發(fā)出的指令后，通過單片機接收、處理編碼信息，發(fā)出指令控制步進電機的工作狀態(tài)。本設計采用的SAA3010紅外編碼芯片集成的遙控編碼格式為NECProtocol的PWM(脈沖寬度調制)標準［3］。2.2基于單片機的控制系統(tǒng)依據(jù)單片機原理，對于該控制系統(tǒng)的設計，由以下幾個部分組成：1.單片機系統(tǒng)電路，晶振電路，復位電路。2.驅動電路部分。本設計中采用了12MHz的晶振，采用上電復位的典型電路，采用達林頓管驅動芯片ULN2003A,放大電流。2.3

4、基于步進電機的電源控制系統(tǒng)(1)步進電機步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構，以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。(2)機械部分為了實現(xiàn)對電源的開閉功能，設計采用轉盤連桿結構帶動開關機構。轉盤：設計轉盤，圓盤中心做通孔，尺、?為步進電機轉軸嚙合尺T。轉盤初始位置為距離開關中心最遠處，此吋電路處于斷開狀態(tài)。連桿：連桿機構一端與轉盤緊固點連接，一端牽引開關撥動檔位，連桿帶動開關實現(xiàn)電路斷開或導通。開關機構：開關機構兩端分別與電路相連，撥檔裝置底部與導線相連，則其在靠近同樣與電路相連的觸點后，電路導通，遠離則電路斷開。3程序設計根據(jù)設計方案，本設計使用了編程軟

5、件Keil4,使用C語言進行編程［5】。紅外接收頭將接收到的紅外指令通過P32口反饋給單片機，由單片機解碼得到執(zhí)行指令［6】，并將指令傳遞給步進電機執(zhí)行，流程圖見圖2。紅外遙控發(fā)射紅外信號，單片機利用紅外接收頭檢測并接受紅外信號，并對紅外信號進行解碼。在對紅外信號解碼后，開啟計時器功能并進行紅外檢測，若未接收到開機鍵發(fā)出的解除待機狀態(tài)的信號，則開啟步進電機，進行關閉電源動作。否則，待機狀態(tài)解除，并終止后續(xù)驅動步進電機動作。針對電器關閉狀態(tài)的兩種方式：(1)手動中斷電源或按下電源鍵切斷電源，則直接按動電源鍵，；(2)電器節(jié)能裝置自動切斷電源。按下電源鍵后，再按下待機解除鍵，使得電器從待機

6、狀態(tài)恢復到正常工作狀態(tài)。4家用電器待機損耗測試(1)空調實測對象：一臺1.5匹的定速空調。該空調的待機功耗為2.8W。根據(jù)公式計算(待機一天耗電量=待機功耗/1000×24小吋)[7]，這臺每年保守估計待機損耗電量為15.728kWh，多支出電費為9.59元。(2)機頂盒將機頂盒調整到待機狀態(tài)，功率測試儀屏顯數(shù)字定格在“7.0W”。根據(jù)公式計算，這臺機頂盒一年耗電48.38kWh電，按照0前一度電0.61元計算，一年將多支出電費29.51元。(3)電視機將CRT彩電、液晶電視機調整到待機狀態(tài)，功率測試儀屏顯數(shù)字定格在“7.8W”、“0.54W”。根據(jù)公式計算，CRT彩電、液

7、晶電視每天待機耗電量分別為0.19kWh和0.013kWh,每年待機耗電53.91、3.70kWh,造成額外電費支出32.89、2.26元。(4)家用電器待機損耗小結綜上所述，一戶安裝一臺1.5匹空調，一臺機頂盒和一臺CRT彩電或液晶電視的家庭，每年因待機損耗電量為118.02kWh或67.81kWh,造成電費支出為72元或41.37元。5應用推廣前景該裝置在利用家用電器紅外遙控的標準編碼形式，采用單片機執(zhí)行相應操作,對電源進行開閉，操作簡單，