O 引言

　　電力，是當(dāng)今社會發(fā)展中最為重要的能源，是國民經(jīng)濟及廣大人民日常生活不可缺少的東西。人們?nèi)粘Ｉ钪?，多種用電設(shè)備要通過導(dǎo)線、移動式插頭、插座與電源延長連接，有不少用電設(shè)備，如空調(diào)、飲水機、電暖器具及某些照明場所，沒有人在的時候，是不需要連續(xù)供電的。那么，也就可以研究設(shè)計基于人體感應(yīng)技術(shù)、用于電源與用電設(shè)備之間相連接的裝置，使之具有人離電斷的功能，從而實現(xiàn)減少用電浪費、達到提高用電安全的目的，也符合當(dāng)今世界倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟的主題。

　　1 基本設(shè)計要求

　　本設(shè)計應(yīng)該實現(xiàn)以下功能：

　　(1)當(dāng)室內(nèi)有人，且在選定的空間范圍(如辦公室、客廳)內(nèi)間歇地活動時，該裝置能保證正常供電，使用電設(shè)備正常、連續(xù)、穩(wěn)定的工作。

　　(2)當(dāng)人離開某些用電空間范圍后，裝置可在一定時間內(nèi)自動關(guān)閉電源。(如5分鐘、8分鐘、10分鐘等，可以選擇。依據(jù)試驗、統(tǒng)計和分析可知，大部分用電設(shè)備在無人狀態(tài)時，最好能在15分鐘內(nèi)斷電)

　　(3)可作為某些用電設(shè)備的附屬裝置。也可制作成通用型用電設(shè)備連接器，既可連接單相交流電，也可以用于三相交流電源的連接。

　　(4)要有斷電自鎖保護功能。

　　(5)依據(jù)本設(shè)計的基本原理，可以設(shè)計應(yīng)用到大中專院校教室、實驗室室內(nèi)的總開關(guān)接線盒或控制器上。

　　2 總體結(jié)構(gòu)組成

　　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)組成示意如圖1所示。

　　從圖l可知，系統(tǒng)分成了兩個彼此獨立

　　的部分，即感應(yīng)人體信號、經(jīng)處理后實現(xiàn)信號的間隔發(fā)射部分，和接收處理后與插座連接的部分。其中感應(yīng)與間歇發(fā)射部分，可設(shè)計制作成一個小巧、且具有一定藝術(shù)造型的裝飾品，放置于室內(nèi)人員相對固定的場所旁邊，如辦公桌、飲水機、空調(diào)等處。考慮到人體紅外感應(yīng)接收人體信號的范圍和方向性，系統(tǒng)應(yīng)用了雙PIR探頭，同時運用了無線收發(fā)射技術(shù)。這樣，能在一定的室內(nèi)空間范圍實現(xiàn)全方位控制。避免出現(xiàn)死角，從而準(zhǔn)確保證只要有人在這樣一個一定空間范圍內(nèi)，就能保證穩(wěn)定連續(xù)的供電。

　　3 主要電路原理簡介

　　3.1 感應(yīng)發(fā)射部分

　　該部分由人體紅外感應(yīng)模塊、自鎖延時電路、無線發(fā)射電路三部分組成，如圖2所示。

　　人體感應(yīng)與放大電路：采用了深圳拓安達電子有限公司生產(chǎn)的TAD-838A紅外感應(yīng)模塊，去掉光敏器件后直接使用。

　　自鎖延時電路：主要運用了RC延時原理。當(dāng)人體紅外接收模塊感應(yīng)到人體信號后產(chǎn)生高電平信號輸入繼電器1的4腳。并由常閉端6輸出。經(jīng)三極管放大，帶動繼電器2工作，繼電器2左側(cè)的常開腳8得電，接通無線發(fā)射部分發(fā)射信號;繼電器2右側(cè)的常開腳13也得電，使得電容C1迅速充電，并經(jīng)放大三極管放大接通繼電器1，從而又?jǐn)嚅_繼電器1的常閉腳4、6，此時，人體紅外線接收模塊的信號對電路不起作用。這時繼電器2也斷開，電容C2由可調(diào)電阻R3緩慢放電維持繼電器1的閉合狀態(tài)。繼電器2的通斷在瞬間完成，即瞬間觸發(fā)了無線發(fā)射部分，接下來由RC保持自鎖一段時間(該時間可調(diào))，也就是繼電器2不工作，在這段時間內(nèi)即使紅外模塊感應(yīng)到人體熱量也不會觸發(fā)無線發(fā)射部分，所以能起到……

　　無線發(fā)射電路：電路由左邊延時部分觸發(fā)接通。電路由CD4069六反相器中的A、B、電阻R5、晶振組成高頻振蕩器，C、D、E、F分別組成整形及驅(qū)動電路，信號經(jīng)三極管9018放大，再經(jīng)L2、C1、C4諧振后向空中發(fā)射。

　　3.2 接收控制部分

　　(1)無線接收電路：與其配套的無線接收電路如圖3所示。

　　當(dāng)接收到信號后，經(jīng)過放大處理，在圖3的信號輸出端輸出高電平，該端口連接接收控制部分的信號處理延時電路，觸發(fā)延時。即可通過無線收發(fā)射電路實現(xiàn)間接感應(yīng)觸發(fā)，達到全方位多角度、更可靠地保證電源的接通。

　　(2)紅外感應(yīng)與信號處理電路：電路如圖4所示。

　　本設(shè)計參考了溫州市龍灣求精開關(guān)廠、深圳市拓安達電子有限公司等廠家生產(chǎn)的有關(guān)人體紅外感應(yīng)開關(guān)電路，采用紅外感應(yīng)信號處理芯片CSC9803。電路主要包括了電源電路、人體熱釋電紅外線傳感器、信號處理芯片、控制及執(zhí)

　　行電路等部分。電源電路通過阻容(R15和C12)降壓，并經(jīng)過D1、D2整流，將220 V交流電轉(zhuǎn)換成可供芯片及外圍電路工作的低壓直流電(4.0 V～5.5 V)。CSC9803芯片工作電壓為直流4.O V～5.5 V，內(nèi)置穩(wěn)壓3.1 V輸出直接驅(qū)動PIR管。人體紅外釋熱傳感器PIR探頭感應(yīng)到信號經(jīng)CSC9803芯片內(nèi)部放大，若判斷有觸發(fā)，運放輸出高電平，防止誤觸發(fā)?？刂菩盘栍尚酒?1腳輸出，經(jīng)三極管放大控制雙向可控硅導(dǎo)通，從而控制外部交流接觸器或繼電器電磁線圈持續(xù)接通。

　　外圍電路中的R13為1 MΩ固定電阻，R12為微型可調(diào)電阻，兩電阻與C11組成RC電路，通過調(diào)節(jié)R12的值，經(jīng)8腳可以改變CSC9803內(nèi)部定時器定時時間長短。實現(xiàn)對延時時間的控制。若沒有觸發(fā)，在定時器計時周期結(jié)束時，11腳即輸出控制信號(低電平)，經(jīng)三極管控制雙向可控硅的截止，使外部電路斷開。在定時器計時周期內(nèi)，若2腳又接收到信號(包括直接的人體信號和經(jīng)由無線收發(fā)射得到的信號)實之觸發(fā)，則定時器又將重新開始計時。

　　試驗得知在總電阻R=R12+R13=1 MΩ時，可控硅接通時間約為4分鐘;當(dāng)R=R12+R13=3 MΩ時，可控硅接通時間約達到9分鐘，顯然，要達到更長時闖的延時，只要增加電阻值即可實現(xiàn)。

　　為了增加人體的有效感應(yīng)面(感應(yīng)范圍)，設(shè)計中采用了并聯(lián)兩只PIR管，可以通過三根連接線將其連接后相互垂直，分別安裝在不同位置，但要盡可能的縮短相互間的連接線，以防止信號衰減后太弱。當(dāng)然在實際當(dāng)中經(jīng)過試制試驗后可知，只要延時時間在十分鐘以上，且有間歇觸發(fā)的收發(fā)射裝置，只用一個PIR管基本上也能實現(xiàn)。

　　4 一種通用型連接器系統(tǒng)組成實例

　　這里所說的通用型，是指既可連接單相交流電，也可以用于三相交流電源的連接，且能夠適應(yīng)常用的幾種典型的電源插座的連接，如三相四線、三孔10 A或16 A、雙孔等，當(dāng)然可以用于包括單相或三相空調(diào)等多種不同電器設(shè)備的連接。實際上，通過幾個相應(yīng)的插頭插座即可實現(xiàn)。

　　系統(tǒng)電路連接原理如圖5所示。

　　圖5主要是在原理上說明其通用型應(yīng)用的方法和實現(xiàn)功能的可能。實際使用中，如果不是應(yīng)用在經(jīng)常需要變動的場合，應(yīng)該設(shè)計制作成某種專用型的比較經(jīng)濟實惠，即使要做成通用型，也一定要考慮插頭插座的組合，尤其是在使用中，不要讓不用的插頭暴露在外，一定要將其插入到相應(yīng)的插座中，以免發(fā)生觸電事故。同時，在連接線路時，特別是接插平常最普遍的兩腳扁插頭時，要注意火線與零線分別對應(yīng)。千萬不能搞反了，否則就會引起短路導(dǎo)致跳閘或燒保險。

　　圖5中常用插頭插座組合板，實際上是把日常使用中幾種不同功率、不同形狀的插座相互并聯(lián)，再將各種不同的插頭插座分別并聯(lián)后，將不使用的插頭插入到相應(yīng)的插座中。圖中組合式插座并接于三相四線的火線和零線，用電設(shè)備的電源由此引出。

　　若在實際當(dāng)中推廣應(yīng)用，為能確保安全，必須對常用插頭插座組合板部分進行一種自鎖式結(jié)構(gòu)設(shè)計，以保證在使用時只可以出來一個插頭。即只有把原來的插頭插入相應(yīng)插座后，另一個才能出來與外電源連接。

　　5 結(jié)束語

　　在系統(tǒng)設(shè)計與協(xié)調(diào)中，應(yīng)保證間歇發(fā)射的時間間隔要小于信號處理延時電路所設(shè)計的延時時間，只有這樣才能保證在信號處理延時電路的延時時間結(jié)束之前，就能接收到新的信號，使之信號處理延時電路歸零后能重新計時，周而復(fù)始，達到只要有人能在設(shè)定的時間內(nèi)回到這個房間，就能保證其供電的連續(xù)性，反之而實現(xiàn)其人離電斷的可靠性。