节能智能插座方案

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1、节能智能插座方案“芯”动向摘要：电器使用越来越多，能源消耗越来越大，尤其是由于人为习惯造成的待机功耗浪费更大。面对生活更加便利，电器更加智能，电器更加节能的要求，节能智能插座成为现在最有效提高人们生活品质、解决节能问题的方法之一。关键词：电能计量芯片、节能智能插座、计量插座、主副孔插座、无线智能插座、待机功耗、智能家居一、节能背景随着科技进步，越来越多的数码产品、电器已进入家庭，如电视机、空调、冰箱、热水器等高能耗电器，为人类的生活创造了非常多的便利，但同时也造成家庭能源消耗的急剧增长，尤其是待机功耗的浪费，与全球范围开始倡导的低碳地球背道而驰。根据国际经济合作组织的一

2、项调查称，各国因待机而消耗的能量约占能耗总数的3％～13％。统计数据为：澳大利12％左右，韩国11％左右，德国10％左右，英国8％左右，日本7％左右，美国5％左右，芬兰5％左右。目前我国城市家庭的平均待机能耗已经占到了家庭总能耗的10%左右，相当于每个家庭使用着一盏15~30W的“长明灯”。待机能耗像一只隐形的吸血虫，在浪费能源的同时形成了巨大的环保压力。“待机能耗”是指具有待机功能的电器设备在不使用的时候，没有断开电源所发生的电能消耗。具有待机能耗的电器设备主要有空调、电脑与通讯系统（包括电脑主机、显示屏、电脑音响、打印机、扫描仪、充电器、路由器等）、家庭视频与音频系

3、统（包括电视机、DVD、VCD、音响、功放、机顶盒、卫星接收器等）。为了避免频繁插拔电器插头的麻烦，许多用户很习惯地采用不断开电源，使电器长期处于待机状态。待机功能在为居民用户提供便利的同时，也造成了大量的能源浪费。同时不断开电器电源，电器长期处于待机或工作状态，还可能会引起灾难性事件。下面是常见电器的待机功耗：如上表，一个家庭中电器齐全，若用户全年不关闭电器，电器处于待机状态，待机功耗浪费956.1度电。若一个城市有50万户家庭，一年的能源浪费可达到4.8亿度电。这不单关系到居民的利益浪费，还造成国家能源的极大浪费，所以降低电器功耗、解决电器待机功耗势在必行；面对强烈

4、的低能耗需求，家电企业不断改善产品，降低工作功耗，尤其是待机功耗，虽然已有明显效果，但电器的更新换代却是一个漫长的时间。随着物联网的兴起，各种节能方案的提出，使家庭的节能需求看到了解决的希望，家电企业或智能家居企业推出各类智能家居系统，在为生活提供便利的同时，也节省能耗，但是今下，一整套智能家居系统的价格居高不下，很难得到普及，所以现在的家庭电器节能仍是一大难题，于是许多企业在配件方面寻找解决方案，针对现有家用电器普及状况推出配件产品，在不改变用户使用习惯或提高体验性前提下，对家用电器进行节能。节能智能插座——现在最有效的节能产品之一，是一种转接装置，经过此插座的转接，

5、再将家用电器接到此插座上，此产品可以主动切断电器电源以节省大量用户，用户也不需要时刻记得关闭电器。节能智能插座的工作功耗基本<0.2W，相当于家电有待机功耗的二十分之一，甚至百分之一。二、节能智能插座实现方式现在市场上大多数节能智能插座的结构主要包括几个部分：电能采集模块、控制器、继电器、人机界面或无线通讯模块。用户通过人机界面或无线通讯模块设置断开的电源条件，可以设置定时断开电器的电源，在设定的时间段内断开电源；设置家用电器耗电阈值，在电器用电低于阈值时，断开电源。控制器通过电能采集模块对电器的电能及功率进行采集，判断电器用电情况，对继电器进行操作以控制电源的开关。此

6、产品可以记录电器的总用电量，显示当前用前功耗等功能，方便用户了解各电器的耗电情况。电能及功率采集模块是节能智能插座的核心部分，若采集到的数据不正确可能会导致误操作，影响平时的正常使用。电能采集模块实现方式主要有3种：1、采用比较器采用这种方式一般只检测电器的电流信号，电压为固定值，将切断功率阈值折算为电流有效值。通过采样电路将电器的电流信号进行采样，与硬件设定的切断阈值进行比较，MCU根据比较器的输出，判断电流与切断阈值的大小关系，控制电器电源的开关。比较器一般使用LM358进行设计。电流信号为交流信号，比较器的参考电压值为固定正向值，电流信号必须使用互感器进行传输，经

7、过整流、滤波，才能连接到比较器的输入端。若电网中存在较大的容性或感性谐波，功率因数（PF）<1，采样到的电流信号有效值误差大，可能导致误操作。由于这种插座内部比较器的参考电压为固定值，切断功率阈值不能改变，所以一般只适用于特定的电器；有些产品可以通过手动调整功率旋钮，改变切断功率阈值，但手动调整准确度低，用户使用不方便。所以这种实现方式一般只适用于特定电器，且电网质量较好的场合。2、采用控制器集成的ADC通过采样电路，配合集成ADC的MCU进行测量。采用这种方式一般只测量电器的电流信号，电压为固定值，根据电流信号大小折算成功率。电流信号为