李华宾
身份证号：37072519861108**** 山东潍坊
摘要：随着我国社会经济的持续发展，各种电器已进入人们的日常生活，因此电源插座用量随之增长，但目前市场上的插座产品质量不一、功能不全，无法满足人们节能控制的需求，比如，电动车电池在充电过程中，为了保护电池避免过充，可以根据需要设计充电时间，待电池充满后自动断电；家中WiFi可以在晚间人们休息时自动断电，早晨自动开启等。根据以上要求，本文设计了一种基于STM32的智能插座，该插座既可根据用户的用电习惯设定断电时间和开启时间，也可以根据充电需要设定充电时长，同时还可以对用电量进行检测，或根据外界条件实现对插座通断电的控制等。
关键词：二极插座保护门；锁死；防触电保护
引言
随着计算机网络技术和自动控制技术的迅速发展，智能化设备管理的应用技术在世界各地得到了广泛应用。物联网是在计算机互联网的基础上，利用无线数据通信等技术，实现产品数据和信息的互联共享[1]。近年来，“数字质检”、“智慧质检”和“互联网+检测”建设地不断推进，以及物联网技术的飞速发展，电器附件行业的一些龙头企业和国内大型实验室已经着手于将传统的开关寿命试验装置进行智能化改造，采用人机交互方式，实时远程监控试验数据和曲线，通过远程控制设备的启停、参数设定、报警等功能，并分析计算各个参数，实现对试验过程的全程记录，并使完整的试验数据具有可追溯性，提高实验室管理水平，同时节省时间和精力，提高检测效率。
1保护门结构原理
单片斜面式保护门对应插座插孔面是斜面机构，下方设置有滑轨，斜面反方向设置复位弹簧。正常插头插入使用：当插销插入推力作用在保护门斜面上时，保护门沿着滑轨向后移动，直至插孔漏出，插销顺利插入。当拔出插头时，保护门在复位弹簧力的作用下复位，从而遮蔽住插孔内的带电插套。
2智能插座的总体方案设计
为了提高插座的控制效果，方便人们在远距离对插座进行控制，在本智能插座系统的设计中，利用wifi电路承担用户指令的接收，实现对智能插座的开关控制，并且对接收到的用户指令进行分析处理，最后将接收到的用户指令传递给单片机进行处理，系统设计采用STM32单片机来控制插座的开关，STM32单片机自带的RTC功能，能够实现对设备用户的定时开——关控制的功能，单片机依据指令处理的结果，向控制的对应插孔发送一个低电平或者高电平，以控制整个插孔的通断。在本系统的设计中，无线控制采用的是基于88W8782芯片的无线wifi系统，利用控制软件系统实现无线指令的接收，通过wifi组网的方式完成与用户无线设备的对接，由STM32单片机对用户的信息进行处理，经过wifi电路处理用户发送的指令信息，发送的高低电平控制继电器，从能够实现对插座插孔的通断控制，而且能保证对智能插座的某一个插孔进行控制。基于wifi技术的智能插座设计与控制，吗，目的是为了提高用户日常生活的便利性，在具体的设计中，采用了用户交互性功能更强的无线控制方案，便于用户能实时对插座进行控制。
3用户体验及测试要求
在正常安装过程中，连接器垂直于插座90°长，可以方便地使用而无需缠绕，以提高操作方便性。由于环境的实际使用不确定，即使连接器与插孔不垂直，也需要正确地插入连接器。为提高易用性，插入2针连接器时保护门容易打开。安装时要求弹簧力≥0.3N相对于保护门，以便在安装时不会分散。国家标志的正常操作是机械的，即插头垂直插入插座90°，保护门在测试过程中可以轻松打开，使用5000次。
4智能插座硬件模块设计
4.AC输出光源控制模块
为确保使用安全，插座内部的每一组簧片上都有独立的发光体、光感应元件以及控制AC输出的继电器模块，根据插孔是否同时有插头插入来判断是否接通电源。发光体模块采用不设置聚光镜的LED发光二极管，光感应元件采用光敏二极管。光感应元件的信号输出端与微控制器模块的信号输入端连接，微控制器的输出端通过以三极管作为开关的驱动电路与继电器模块连接；根据插座需要，可设置多个继电器模块，且每一个继电器的常开触头分别与插座电缆、对应组的簧片连接。
4.2智能插座的电路设计
一般情况下，家庭的用电设备都使用的是交流220V的交流电，在具体的电路设计中，需要保证电路的安全，为了保证用电设备能正常用电和插座系统的正常运作，能自动的完成用户各种用电信息的控制，单片机STM32接收用户的指令，通过继电器电路完成对插座插孔的通断控制，继电器处于常开状态，当wifi电路收到用户开启智能插座用电的指令时，STM32单片机就会进行处理，向继电器发送一个低电平，此时继电器关闭，然后外部的连接电路就会导通，就会给智能插座的插孔供电，这样用户就可以正常用电，同样，用户根据自己的使用需要，也可以将插座的继电器设置为常开状态，对插座中不用的插孔进行关闭。
4.3软件方案
系统用VisualStudio2019作为集成开发环境，运用Qt、C#和C++编程语言，数据库采用SQLite。设计出用户登录后使用便捷，可随时对来自开关插座寿命试验装置的相关数据进行查询、监控、设置、停止启动等操作。整个软件架构主要分成工业相机管理、试验台和负载柜管理、报警、数据库管理、原始数据管理等几部分。工业相机可判定产品一致性，通过摄像头还可监控产品的试验状况。试验台和负载柜的数据信息通过串口和PLC连接到PC端，试验人员可实时在办公PC端查看产品的检测数据。在寿命试验检测过程中，需要采集和监控的主要电性能试验参数包括：电压、电流、功率因数、通断时间、当前试验次数、设定试验次数、报警信号等。整个测试系统的主要功能是对寿命试验台进行参数设置，并读取所测量的数据，同时可将电流电压等电性能参数绘制成曲线，记录、监控并保存其相关数值。如遇报警信号，经分析后可通过PC端对其进行停止或急停，当故障排除后，仍可通过PC端进行启动。
4.4防单极要求
1针或插入不当的导体。保护门应复盖电源插座中的带电部件，如果电源插座进行了耐受性测试，或意外使用了单个插座，以避免因接触带电部件而意外造成电气损坏。插座当保护门以单线角度引入以防止打开保护门时，1英寸攻击开始生效。当机械测试插头导致保护门的某些向下弯曲时，保护门的连接可以正常打开，如插入小角度中所述，建议采用1英寸测试点B 5-6°的作用角度尺寸。1针支架(或支架)的构造:如果保护门以最大角度旋转，则标注1针支架与保护门匹配的高度。c应0.5mm，以避免保护门受力载荷。后滑移时，防单极止位凸点有足够的强度保证插座内部的带电部件不被接触。
结束语
本文设计的智能插座系统利用无线模块实现了对插座的智能控制，具备远程关断和开启功能，同时，插座还可以进行用电量的检测统计，并通过相应的无线模块将数据信息发送给用户，便于用户掌握电器的功率消耗情况，达到节能效果。该插座设计合理、结构巧妙，具有操作方便、安全可靠的特点，满足了人们对插座智能化的需求。
参考文献：
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