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智能照明系统的分析书 (2).pdf
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![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/85632964/bg1.jpg)
家庭智能照明系统分析
一、 整个系统的基本介绍
1、
系统构成
本系统主要有三大部分构成:智能插座、服务器及控制面板、远程控制设计。
2、
系统基本功能分析
(1) 支持本地控制、面板控制、远程网络控制插座的开关。
(2) 实时监控各个插座的工作状态,可以在本地、面板、远程动态显示每个
插座的各项数据,比如电流、电压、有用功率、用电量、二氧化碳排放
量等。
(3) 采用无线方式实现本地和面板进行传输数据。
(4) 支持定时功能。
(5) 具备应急功能,支持全开和全关的功能。
(6) 登录远程控制,需要输入密码,保障家庭安全。
3、
系统附加功能分析
(1) 为用户提供用电量的分析,为节能提供依据,将为用户提供近 24 小时、
一周、一个月、一个季度、一年的用电量数据,甚至会提供具体任意一
个插座的用电量分析。
(2) 可以设臵情景模式,在各个情景模式可以设臵每一个插座的开关,达到
智能节电和方便快捷的目的。
(3) 在插座上留有 USB 接口,支持给手机、MP3 等设备充电功能,更加符合现
代人的生活需要。
(4) 智能插座还可以显示屋内的温度、湿度,从而支持自动控制空调进行温
度调节。
(5) 智能插座还可以支持红外检测屋内是否有人从而自动控制插座的开关。
(6) 智能插座自动检测机器是否处于待机状态,自动切断电源,起到智能节
能的目的。
(7) 在控制方面,可以加入红外遥控控制,从而大大方便用户的使用。
二、 智能插座
1、 国内外智能插座的发展现状
目前智能插座的制作厂家比较多,从实现的具体功能来说,已经达到了实
现定时、显示和无线传输数据的功能,传输方式以电力线和 ZigBee 为主,典型
厂家:山东力创(以智能插座为主)和天津泰益通(以智能家居为主)等。
2、 智能插座的大致功能和分类
(1) 智能插座的大致功能:
A、 具备接通电源、关闭电源的功能
B、 具有测量电量参数的功能
C、 具备显示的功能
D、 具备无线传输数据和接收的功能
E、 控制空调和电视的智能插座还有红外遥控的功能
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/85632964/bg2.jpg)
(2) 智能插座的分类
从功能来说分为两种:
A、基本型
B、红外控制型
从负载功率来说也分为两种:
A、最大限制电流为 10A
B、最大限制电流为 16A
3、智能插座的模块构成
来源:《多功能智能插座设计》姚文轩,滕召胜,熊静雯,邓远宁,谭 霞
湖南大学 电气与信息工程学院
(1)插座的构成
多功能智能插座硬件系统由状态检测模块单片机系统模块电源模块等组
成,结构框图如图所示插座的检测模块包括三个部分:温度检测电流检测和电
压检测单片机作为系统的控制核心,处理各检测信号和键盘输入值,在 LCD 上
显示其处理结果,并通过控制继电器实现智能插座的开启和关断电源模块采用
电容降压原理,即利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工
作电流 电源模块由插座接头引入 220V 交流电压,经过 4.7uf 聚丙烯电容降压,
再经二极管半波整流,12V 稳压二极管稳压,电容滤波,LM317 稳压输出 5V 直
流电压,给单片机显示器等提供电源。
(2)状态检测模块
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/85632964/bg3.jpg)
(3)电流信号采集与调理模块
(4)单片机系统硬件原理图
(5)目前选用的测量芯片介绍
MAXIM 美信 78M6613
78M6613 是一款高集成度 IC,用于简化电源、智能电器以及其它具有嵌入
式交流负载监测和控制功能系统中的单相交流电测量。器件采用小尺寸 5mm x
5mm、32 引脚 QFN 封装,最大程度节省空间。
在测量接口,器件提供 4 路模拟输入,用于连接电压和电流传感器。来自
传感器的电压被送至一次变换技术(Single Converter Technology)电路,这种
架构包含一路 22 位Σ-Δ ADC、独立的 32 位计算引擎(CE)、数字温度补偿以及
精密电压基准,在 2000:1 较宽的动态范围内,测量精度优于 0.5%。
集成 MPU 和 32KB 闪存为配臵、后续处理、数据格式化提供灵活设臵,并可
灵活地通过 UART 接口和/或 DIO 引脚连接到任何主机处理器。Maxim 提供完备的
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/85632964/bg4.jpg)
应用固件,在生产测试期间可以预先加载到 IC。此外,还提供一套完备的 ICE、
开发工具和编程库,能够针对具体应用提供定制设计。
关键特性:
在 2000:1 较宽的电流范围和整个温度范围内,精度优于 0.5% Wh
电压基准< 40ppm/°C
4 路传感器输入—以 V3P3A 作为参考
22 位Σ-Δ ADC,带有独立的 32 位计算引擎(CE)
8 位 MPU (80515),每个时钟周期执行一条指令,2KB MPU XRAM
32KB 安全闪存
集成在线仿真器(ICE)接口,用于 MPU 调试
32kHz 时基,带硬件看门狗定时器
UART 接口和多达 10 个耐压 5V 的通用 I/O
采用符合 RoHS 标准(6/6)的无铅(Pb)、32 引脚 QFN (5mm x 5mm)封装
完备的应用固件,支持: 真正的电流、电压、电网频率、有功功率、无功
功率、视在功率和功率因数 RMS 数值计算
累积瓦时、千瓦时计算
智能过零开关控制
数字温度补偿
相位补偿(±15°)
快速校准程序
46Hz 至 64Hz 电网频率范围,采用相同校准
应用/使用:
楼宇自动化
消费类产品
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/85632964/bg5.jpg)
数据中心、电信及存储设备电源
家庭自动化
室内/室外照明
4、两种通信方式芯片的介绍。
(1)Zigbee 通信模块芯片
来源:www.felick.com
ZigBee 无线组网数传增强型单元 型号:FK21ZC-C5
性能与技术参数表
产品型号
项目
主体特性
FK21ZC-C3
通信频段
综合功能
数据传输模式
控制指令
室内通信距离
室外通信距离
输出功率
电气特性
数据特征
模块输出功率
输入电压
睡眠电流消耗
通信电流消耗
掉电电流消耗
接口特性 电源接口
通信接口
天线接口
物理性能 环境温度
模块尺寸
属性内容
双频 2.4GMHZ
自动组网
透明传输、帧格式传输
AT 命令集控制
30m
100m
波特率可选:9600、19200、38400、115200
可变输出功率 高达 4.5 dBm
-97 dBm ~ -88 dBm
3.3V
70 uA
20mA ~ 35mA
0.6μA
--
串行异步
50 欧姆天线连接器
–40°C to +125°C
30mm X 22.5mm X 8.5mm (长 X 宽 X 高)
接收灵敏度 接收灵敏度
DB9 接口 232 信号对应表
DB9 规格 9 针母头(孔式)
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
GND VCC -- -- GND -- ReSet -- -- --
编号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
-- -- -- -- RXD TXD CTS RTS -- --
工作模式
网络中的每个设备都有三种工作模式,分别为 AT指令模式、帧格式模式和
透传模式。 AT指令模式主要用于配臵 Zigbee网络的参数及运行方式;帧格式模
式用于以特定帧格式的形式传输数据或 AT命令;透传模式主要用于以透明方式
传输数据,透传模式又分为绑定透传、总线式透传和全网透传三种透传模式。
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