DIY一个红外舒适型节能电源插座的设计

结构图

①电流采样电路和过流保护电路

该设计采用电流型电流互感器采样交流电流，一路采样主机接口电流实现开关控制，另一路采样受控接口电流实现过流保护。电流互感器的输出信号经过I-V变换后用mega 48采样，根据互感器的变比系数可以计算出电流的有效值。I-V变换的输出电压经过比较器后，若达到过流极限(设定为10 A)则触发外部中断，经过中断程序处理判断是否达到过流值并执行过流保护动作。电路图如图3：

图3 电流采样电路和过流保护电路图

②电源电路

单片机的工作电压和继电器的线圈侧电压为5 V直流电压，考虑成本和空间因素，采用阻容降压的方式产生。其降压电路图如图4所示：

图4 阻容降压电路图

图中：C3为CBB降压电容;_R13在电源断开后为C3提供放电回路;R4为限流电阻;经过全波整流后D11将电压箝位在5.1V。C3在电路中的容抗XC为：XC=(1/2)πfc。为了满足继电器吸合时的电流要求，取C3的值为1μF，最大电流可以达到100 mA以上。由于为非隔离电源，使用过程中零电位不能与大地相连。

③继电器驱动电路

受控插座的通断是由继电器控制的。该设计采用的线圈侧电压为5V的继电器，用S8050驱动继电器。mega 48具有较强的I/O驱动能力，R17起到限流作用;下拉电阻R18可以避免继电器误动作;D12为继电器断开时提供放电回路。如图5所示。

图5 继电器驱动电路

④键盘电路

共有四个按键K0、K1、K2和K3，用于设定普通插座和智能插座的功能转换和需要定时开关时的时间设定。模式切换键K0用于智能模式与普通模式间的转换。当K0键按下进入智能模式时，检测K1键若K1键被按下则系统进入定时开关模式，若K1键没有按下则系统实时的检测主机接口电流，当检测到得主机电流小于设定的待机电流时断开受控插座电源，小于设定的关机电流时断开主控插座电源。并通过加减按键K1、K2设定定时开关的时间。

⑤状态显示和报警电路

该设计采用LCDl602液晶显示系统的状态信息，包括是否采用智能控制，主机运行状态、受控口状态。LCDl602采用7线驱动法，接1 kΩ电阻到地，用于调节液晶显示对比度。同时具备有声光告警功能，当出现过流或则定时切断时间到时，相应的发光二极管闪烁以及蜂鸣器告警，并执行相应的动作。

⑥红外接收和发送电路

图6为红外接收发送电路，接收电路由红外二极管、三极管9014及电阻组成。当未检测到红外信号时，红外接收二极管电阻很大(近似于断路)，三极管9014处手截止状态，此时 IR_RECEIVE端检测到高电平;当检测到红外信号时，红外接收二极管电阻较小，这时三极管9014发射极正偏，集电极反偏，三极管处于放大状态。红外信号通过共发射极电路放大后输入到单片机，交给单片机进行处理。发送时，经过红外发送调制逻辑电路调制后的红外信号从单片机输出，红外信号通过三极管9014再次倒相放大后从集电极输出，驱动红外发射管辐射出红外调制信号，从而实现红外遥控信号的再生。

图6 红外发送接收电路

3.2 硬件平台选用及资源配置

该系统以AVR mega 48为控制核心。AVR微处理器是Atmel公司的8位嵌入式RISC处理器，具有高性能、高保密性、低功耗等优点，程序存储器和数据存储器可独立访问的哈佛结构，代码执行效率高。该系统采用的mega 48v处理器包含有4 KB片内可编程FLASH程序存储器;512 B的E2PROM和512B RAM;同时片内还集成了看门狗;8路10位ADC;3路可编程PWM输出;具有在线系统编程功能，片内资源丰富，集成度高，使用方便。使用AVR mega 48v可以很方便地实现外部输入参数的设置、电流检测、工作状态的指示等。

参考电压电路采用TL431作为A/D转换的参考电压。TL431是一种并联稳压集成电路。因其性能好、价格低，因此广泛应用在各种电源电路中。德州仪器公司(TI )生产的TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。他的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Verf(2.5V)到36V范围内的任何值。

采样电路采用电流型电流互感器采样交流电流，输出信号经过I-V变换，I-V变换的输出电压通过电压比较器进行比较。

电源电路采用阻容降压电路。他的工作原理是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。例如,在50Hz的工频条件下,一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。当220V的交流电压加在电容器的两端,则流过电容的最大电流约为70mA。虽然流过电容的电流有70mA,但在电容器上并不产生功耗，因为如果电容是一个理想电容,则流过电容的电流为虚部电流,它所作的功为无功功率。根据这个特点,我们如果在一个1uF的电容器上再串联一个阻性元件,则阻