物聯網
zigbee智能節(jié)能插座設計
隨著現代經濟的高速發(fā)展，貫徹節(jié)能化、智能化、安全化的方針已經成為節(jié)能系統(tǒng)發(fā)展的新趨向。而基于zigbee技術的智能節(jié)能系統(tǒng)提出了綠色、創(chuàng)新、安全的節(jié)能理念，基于目前科學技術的快速發(fā)展，zigbee技術在智能節(jié)能插座領域的研究已不可同日而語。所以，本文在傳統(tǒng)節(jié)能研究的基礎上，把Zigbee無線通信技術應用于節(jié)能中，并提出一種采取Zigbee無線通信技術與普通插座相結合的節(jié)能設計方案。
一、基于zigbee技術的智能節(jié)能插座的特點
ZigBee是運用在無線個人網絡領域中新興的無線通信技術，該通信技術可運用于智能節(jié)能插座中，以傳感器為介質，通過智能插座和主控制器連接，將數據傳送給主控制器，同時響應主控器也能接受到命令，為了保證智能插座的正常工作。主控制器與智能插座形成穩(wěn)定的通信收集，通信過程中具有防止病毒感染、信息傳遞安全可靠的功能。
1.1安全性
ZigBee無線數傳網絡具有安全可靠的優(yōu)點，通常來說完整的ZigBee的體系結構應該包括IEEE802.15.4中界說的PHY層和MAC層，MAC層的安全模式在數據傳輸過程中出現問題時可以舉行重發(fā)。同時，ZigBee無線通信技術采取了AES-128的加密算法，ZigBee供給了三級平安模式，各個利用可以矯捷肯定其平安屬性。此外，ZigBee無線通信技術特有的安全服務提供層提供了安全機制，服務機制具有安全可靠的特點。
值得注意的是，體系團體平安性是在模板級界說的，這意味著模板應當界說某一特定收集中應當實現何種范例的平安。另一方面，為滿足智能家居體系的需求，本文論述的新型智能插座具有過負載保護、超負荷保護以及短路保護功能，當電路系統(tǒng)檢測出插座漏電便停止供電，在輸入電壓過高、輸入功率過大時，系統(tǒng)會主動斷開電源，以實現對家用電器及路線的保護。目前，隨著全國經濟和科技的發(fā)展和進步，計算機成為日常生活的必需品，因此主路控制型智能插座也在生活中發(fā)揮出巨大的作用。主路控制型智能插座以主路為核心，輔路作為基礎，控制輸入電壓和輸入功率，避免線路出現短路情況，引起火災的發(fā)生。
1.2節(jié)能化
眾所周知，節(jié)能已經成為了當今世界的主題，在科技高速發(fā)展的時代，各個領域的科研工作者日復一日的圍著節(jié)能的目標而奮進?；趜igbee無線通信技術的智能節(jié)能插座的出現，節(jié)能方式開創(chuàng)了新的紀元。近幾年來，隨著科學技術的快速發(fā)展和人民物質生活水平的不斷提高。插座已經不再扮演一個普通的角色，我們將zigbee技術運用于插座中，創(chuàng)造出一種新型的插座，該智能節(jié)能插座具有檢測功能，能夠對電路系統(tǒng)中輸入電壓、輸入電流、輸入功率做出監(jiān)測，另一方面，用戶還可以對生活中的電器的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，對待機狀況提出可行性闡發(fā)，對用電量舉行參考，及時監(jiān)測用電的環(huán)境，節(jié)省不必要的電能損失。智能插座的定時功能可以對用戶提供分時供電，在電價便宜的時候啟動熱水器、洗衣機等工作，從而節(jié)約電費，該智能節(jié)能插座可利用單片機對串行口進行編程，利用時鐘電路實現定時開關的功能，最大化的提高電能的利用率。
1.3智能化
基于zigbee無線通信技術的智能節(jié)能插座主要是實現控制電源的開斷，物聯網伴隨著計算機、移動通信網絡的興起之后，成為當下炙手可熱的研究方向，網絡化必然成為重點的研究領域。隨著當今世界科學技術的高速發(fā)展，智能插座與計算機已經密不可分，本地計算機可通過本地網絡與嵌入式主控制器毗連通訊，利用家庭中的安防系統(tǒng)，對用戶的生活狀態(tài)進行查看。從遠程控制角度分析，通過主控制器與Internet共享網絡相互連接，家庭用戶可操縱遠程端的個人計算機在家庭網絡完成登錄設置，同時，個人用戶也可以通過手機或者平板電腦使用4G網登錄Internet，不僅能夠實現遠程控制，而且能夠實時、實地地完成數據的傳輸。為了保證智能家居系統(tǒng)的安全性，進行遠距離控制操作必須擁有相應的網絡允許協(xié)議。
二、基于zigbee技術的智能節(jié)能插座的設計實現
2.1 zigbee結構的設計
通常來說完整的zigbee結構系統(tǒng)以IEEE 802.15.4的尺度界說PHY層和數據鏈路層的MAC子層。此中，PHY層主要由射頻收發(fā)器和底部的通信模塊兩部分組成；MAC子層作為物理信息的訪問高層，以IP地址的形式為串行口提供點到點通信方式。MAC協(xié)議的功能主要是對系統(tǒng)模式的幀的傳送與接收進行確認并對于信道接入進行控制；另外一方面，對同步網絡完成構建、檢測、維護、檢修結束的操作。MAC層的指令操作主要分成四種格式，主要包括信標幀、確認幀、MAC命令幀以及數據幀。另外，協(xié)議數據單元的最大長度為127字節(jié)，PHY子層的界定是一種與外部接口進行信息交流、信息傳遞的芯片，主要以物理層的方式體現。具體來說PHY子層代表的就是一種以太網芯片，現實生活中無處不在的網卡，無論是網上地址訪問還是網絡游戲，網卡在互聯網紀元中都扮演了一個重要的角色。對于zigbee設備而言，如果想要實現zigbee的功能和服務，即進行點對點的通信來說，只需要實現PHY層和MAC子層的功能即可。根據不同的設計要求，具有多種設計方案，從經濟成本和節(jié)約能源的方向定義，本文選擇具有集成功能的SOC芯片，內部帶有MCU，可實現單片解決方案。
2.2智能節(jié)能插座的電路系統(tǒng)設計
智能節(jié)能插座的電路系統(tǒng)主要以微型計算機處理器為核心，其他部分主要包括交流直流電源轉換、輸入端信號檢測、輸出功率控制、通信模塊等。微型計算機處理器作為整個電路系統(tǒng)的核心，采用64位處理器并添加防護軟件，以實現信息交流、信息控制、通信檢測的功能；交流直流電源轉換部功能是將380/220的交流電轉換為常用的直流電，這個過程稱之為整流。整流后的輸出功率必須滿足電路系統(tǒng)的要求；功率控制采取單相橋式不控整流器嵌入Boost升壓電路后可完成網側單位功率因子控制，改善用電質量。信號測量部分將輸入電壓和輸入電流轉換成弱信號，再輸入到計量芯片中，電路系統(tǒng)中的交直轉換電路以及數字運算電路可對其電壓有效值、電流有效值進行計算再反饋到微處理器中。通信模塊的實現基于PHY層和MAC子層的功能，對于整個電路系統(tǒng)而言，智能節(jié)能插座的實現方式和zigbee技術是密不可分的，嚴格意義上無線網絡為智能節(jié)能插座提供了基礎。
總結
基于zigbee技術的智能節(jié)能插座開創(chuàng)了新的節(jié)能時代，其具有的低消耗、節(jié)能性、安全性的節(jié)能特點，可提高電能的利用率，智能節(jié)能插座是智能家居系統(tǒng)的重要組成部分，可方便地實現用電設備的監(jiān)測、控制及數據傳輸，這是一個能夠改變人們生活方式的產品，相信智能節(jié)能插座憑借其智能化、節(jié)能化、人性化的優(yōu)勢也會迎來雨后春筍式的發(fā)展。縱觀當今世界的發(fā)展，科技創(chuàng)新更加廣泛的影響著經濟社會的發(fā)展和人民生活，科技發(fā)展水平更加深刻的反映出一個國家的綜合國力和核心競爭力。亦如伯格森所說“對新的對象必須創(chuàng)出全新的概念”，因此基于zigbee技術的智能節(jié)能插座將創(chuàng)造出一種全新的節(jié)能方式，同時也會為節(jié)能做出巨大的貢獻。
以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于zigbee技術的智能節(jié)能插座設計示例。
如果您有智能插座的設計需求，可以放心交給我們。我們代理多種單片機、語音芯片、雙模藍牙IC、wifi芯片。品牌有松翰單片機、應廣單片機、杰理藍牙、安凱藍牙、全志、瑞昱（realtek）。我們的技術服務范圍有：PCB設計、單片機開發(fā)、藍牙方案、軟硬件定制開發(fā)、APP開發(fā)、小程序開發(fā)、微信公眾號開發(fā)等。還可以承接智能電子產品方案設計、生活電器開發(fā)、美容儀器研發(fā)、物聯網平臺應用、智能家居控制系統(tǒng)、TWS耳機、藍牙耳機音箱開發(fā)、兒童益智玩具方案開發(fā)、電子教育產品方案設計等。
精選方案推薦
- 返回頂部