O 引言
    電力,，是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中最為重要的能源，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)及廣大人民日常生活不可缺少的東西,。但能源有限,，電來(lái)之不易，2008年冰凍災(zāi)害,，更讓人們深切感受到電能在日常生活中所發(fā)揮的巨大作用,。在享受電給人們生活帶來(lái)無(wú)限樂(lè)趣和提供巨大方便的同時(shí)，不能忽視由于疏忽大意或使用不當(dāng)而造成的浪費(fèi)和帶來(lái)的災(zāi)難,。在倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)的今天,，在進(jìn)一步提高人們安全用電知識(shí)、培養(yǎng)人們節(jié)約用電意識(shí)的同時(shí),，研究設(shè)計(jì)用電設(shè)備安全節(jié)能,、減少浪費(fèi)等方面的裝置，具有現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際推廣應(yīng)用的價(jià)值,。人們?nèi)粘Ｉ钪?，多種用電設(shè)備要通過(guò)導(dǎo)線、移動(dòng)式插頭,、插座與電源延長(zhǎng)連接,，有不少用電設(shè)備,，如空調(diào)、飲水機(jī),、電暖器具及某些照明場(chǎng)所,，沒(méi)有人在的時(shí)候，是不需要連續(xù)供電的,。那么,，也就可以研究設(shè)計(jì)基于人體感應(yīng)技術(shù)、用于電源與用電設(shè)備之間相連接的裝置,，使之具有人離電斷的功能,，從而實(shí)現(xiàn)減少用電浪費(fèi)、達(dá)到提高用電安全的目的,，也符合當(dāng)今世界倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)的主題,。

1 基本設(shè)計(jì)要求
    本設(shè)計(jì)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)以下功能：
    (1)當(dāng)室內(nèi)有人，且在選定的空間范圍(如辦公室,、客廳)內(nèi)間歇地活動(dòng)時(shí),，該裝置能保證正常供電，使用電設(shè)備正常,、連續(xù),、穩(wěn)定的工作。
    (2)當(dāng)人離開某些用電空間范圍后,，裝置可在一定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉電源,。(如5分鐘、8分鐘,、10分鐘等,，可以選擇。依據(jù)試驗(yàn),、統(tǒng)計(jì)和分析可知,，大部分用電設(shè)備在無(wú)人狀態(tài)時(shí)，最好能在15分鐘內(nèi)斷電)
    (3)可作為某些用電設(shè)備的附屬裝置,。也可制作成通用型用電設(shè)備連接器,，既可連接單相交流電，也可以用于三相交流電源的連接,。
    (4)要有斷電自鎖保護(hù)功能,。
    (5)依據(jù)本設(shè)計(jì)的基本原理，可以設(shè)計(jì)應(yīng)用到大中專院校教室,、實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)的總開關(guān)接線盒或控制器上,。

2 總體結(jié)構(gòu)組成
    系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)組成示意如圖1所示。
    從圖l可知,，系統(tǒng)分成了兩個(gè)彼此獨(dú)立

的部分,，即感應(yīng)人體信號(hào),、經(jīng)處理后實(shí)現(xiàn)信號(hào)的間隔發(fā)射部分，和接收處理后與插座連接的部分,。其中感應(yīng)與間歇發(fā)射部分,，可設(shè)計(jì)制作成一個(gè)小巧、且具有一定藝術(shù)造型的裝飾品,，放置于室內(nèi)人員相對(duì)固定的場(chǎng)所旁邊，如辦公桌,、飲水機(jī),、空調(diào)等處?？紤]到人體紅外感應(yīng)接收人體信號(hào)的范圍和方向性,，系統(tǒng)應(yīng)用了雙PIR探頭，同時(shí)運(yùn)用了無(wú)線收發(fā)射技術(shù),。這樣,，能在一定的室內(nèi)空間范圍實(shí)現(xiàn)全方位控制。避免出現(xiàn)死角,，從而準(zhǔn)確保證只要有人在這樣一個(gè)一定空間范圍內(nèi),，就能保證穩(wěn)定連續(xù)的供電。

3 主要電路原理簡(jiǎn)介
3．1 感應(yīng)發(fā)射部分
    該部分由人體紅外感應(yīng)模塊,、自鎖延時(shí)電路,、無(wú)線發(fā)射電路三部分組成，如圖2所示,。


    人體感應(yīng)與放大電路：采用了深圳拓安達(dá)電子有限公司生產(chǎn)的TAD-838A紅外感應(yīng)模塊,，去掉光敏器件后直接使用。
    自鎖延時(shí)電路：主要運(yùn)用了RC延時(shí)原理,。當(dāng)人體紅外接收模塊感應(yīng)到人體信號(hào)后產(chǎn)生高電平信號(hào)輸入繼電器1的4腳,。并由常閉端6輸出。經(jīng)三極管放大,，帶動(dòng)繼電器2工作,，繼電器2左側(cè)的常開腳8得電，接通無(wú)線發(fā)射部分發(fā)射信號(hào),；繼電器2右側(cè)的常開腳13也得電,，使得電容C1迅速充電，并經(jīng)放大三極管放大接通繼電器1,，從而又?jǐn)嚅_繼電器1的常閉腳4,、6，此時(shí),，人體紅外線接收模塊的信號(hào)對(duì)電路不起作用,。這時(shí)繼電器2也斷開,，電容C2由可調(diào)電阻R3緩慢放電維持繼電器1的閉合狀態(tài)。繼電器2的通斷在瞬間完成,，即瞬間觸發(fā)了無(wú)線發(fā)射部分,，接下來(lái)由RC保持自鎖一段時(shí)間(該時(shí)間可調(diào))，也就是繼電器2不工作,，在這段時(shí)間內(nèi)即使紅外模塊感應(yīng)到人體熱量也不會(huì)觸發(fā)無(wú)線發(fā)射部分,，所以能起到……
    無(wú)線發(fā)射電路：電路由左邊延時(shí)部分觸發(fā)接通。電路由CD4069六反相器中的A,、B,、電阻R5、晶振組成高頻振蕩器,，C,、D、E,、F分別組成整形及驅(qū)動(dòng)電路,，信號(hào)經(jīng)三極管9018放大，再經(jīng)L2,、C1,、C4諧振后向空中發(fā)射。
3．2 接收控制部分
    (1)無(wú)線接收電路：與其配套的無(wú)線接收電路如圖3所示,。


    當(dāng)接收到信號(hào)后,，經(jīng)過(guò)放大處理，在圖3的信號(hào)輸出端輸出高電平,，該端口連接接收控制部分的信號(hào)處理延時(shí)電路,，觸發(fā)延時(shí)。即可通過(guò)無(wú)線收發(fā)射電路實(shí)現(xiàn)間接感應(yīng)觸發(fā),，達(dá)到全方位多角度,、更可靠地保證電源的接通。
    (2)紅外感應(yīng)與信號(hào)處理電路：電路如圖4所示,。


    本設(shè)計(jì)參考了溫州市龍灣求精開關(guān)廠,、深圳市拓安達(dá)電子有限公司等廠家生產(chǎn)的有關(guān)人體紅外感應(yīng)開關(guān)電路，采用紅外感應(yīng)信號(hào)處理芯片CSC9803,。電路主要包括了電源電路,、人體熱釋電紅外線傳感器、信號(hào)處理芯片,、控制及執(zhí)
行電路等部分,。電源電路通過(guò)阻容(R15和C12)降壓，并經(jīng)過(guò)D1、D2整流,，將220 V交流電轉(zhuǎn)換成可供芯片及外圍電路工作的低壓直流電(4．0 V～5．5 V),。CSC9803芯片工作電壓為直流4．O V～5．5 V，內(nèi)置穩(wěn)壓3．1 V輸出直接驅(qū)動(dòng)PIR管,。人體紅外釋熱傳感器PIR探頭感應(yīng)到信號(hào)經(jīng)CSC9803芯片內(nèi)部放大,，若判斷有觸發(fā)，運(yùn)放輸出高電平,，防止誤觸發(fā),。控制信號(hào)由芯片的11腳輸出,，經(jīng)三極管放大控制雙向可控硅導(dǎo)通,，從而控制外部交流接觸器或繼電器電磁線圈持續(xù)接通。
    外圍電路中的R13為1 MΩ固定電阻,，R12為微型可調(diào)電阻，兩電阻與C11組成RC電路,，通過(guò)調(diào)節(jié)R12的值,，經(jīng)8腳可以改變CSC9803內(nèi)部定時(shí)器定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短。實(shí)現(xiàn)對(duì)延時(shí)時(shí)間的控制,。若沒(méi)有觸發(fā),，在定時(shí)器計(jì)時(shí)周期結(jié)束時(shí)，11腳即輸出控制信號(hào)(低電平),，經(jīng)三極管控制雙向可控硅的截止,，使外部電路斷開。在定時(shí)器計(jì)時(shí)周期內(nèi),，若2腳又接收到信號(hào)(包括直接的人體信號(hào)和經(jīng)由無(wú)線收發(fā)射得到的信號(hào))實(shí)之觸發(fā),，則定時(shí)器又將重新開始計(jì)時(shí)。
    試驗(yàn)得知在總電阻R=R12+R13=1 MΩ時(shí),，可控硅接通時(shí)間約為4分鐘,；當(dāng)R=R12+R13=3 MΩ時(shí)，可控硅接通時(shí)間約達(dá)到9分鐘,，顯然,，要達(dá)到更長(zhǎng)時(shí)闖的延時(shí)，只要增加電阻值即可實(shí)現(xiàn),。
    為了增加人體的有效感應(yīng)面(感應(yīng)范圍),，設(shè)計(jì)中采用了并聯(lián)兩只PIR管，可以通過(guò)三根連接線將其連接后相互垂直,，分別安裝在不同位置,，但要盡可能的縮短相互間的連接線，以防止信號(hào)衰減后太弱。當(dāng)然在實(shí)際當(dāng)中經(jīng)過(guò)試制試驗(yàn)后可知,，只要延時(shí)時(shí)間在十分鐘以上,，且有間歇觸發(fā)的收發(fā)射裝置，只用一個(gè)PIR管基本上也能實(shí)現(xiàn),。

4 一種通用型連接器系統(tǒng)組成實(shí)例
    這里所說(shuō)的通用型,，是指既可連接單相交流電，也可以用于三相交流電源的連接,，且能夠適應(yīng)常用的幾種典型的電源插座的連接,，如三相四線、三孔10 A或16 A,、雙孔等,，當(dāng)然可以用于包括單相或三相空調(diào)等多種不同電器設(shè)備的連接。實(shí)際上,，通過(guò)幾個(gè)相應(yīng)的插頭插座即可實(shí)現(xiàn),。
    系統(tǒng)電路連接原理如圖5所示。


    圖5主要是在原理上說(shuō)明其通用型應(yīng)用的方法和實(shí)現(xiàn)功能的可能,。實(shí)際使用中,，如果不是應(yīng)用在經(jīng)常需要變動(dòng)的場(chǎng)合，應(yīng)該設(shè)計(jì)制作成某種專用型的比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,，即使要做成通用型,，也一定要考慮插頭插座的組合，尤其是在使用中,，不要讓不用的插頭暴露在外,，一定要將其插入到相應(yīng)的插座中，以免發(fā)生觸電事故,。同時(shí),，在連接線路時(shí)，特別是接插平常最普遍的兩腳扁插頭時(shí),，要注意火線與零線分別對(duì)應(yīng),。千萬(wàn)不能搞反了，否則就會(huì)引起短路導(dǎo)致跳閘或燒保險(xiǎn),。
    圖5中常用插頭插座組合板,，實(shí)際上是把日常使用中幾種不同功率、不同形狀的插座相互并聯(lián),，再將各種不同的插頭插座分別并聯(lián)后,，將不使用的插頭插入到相應(yīng)的插座中。圖中組合式插座并接于三相四線的火線和零線,，用電設(shè)備的電源由此引出,。
    若在實(shí)際當(dāng)中推廣應(yīng)用,，為能確保安全，必須對(duì)常用插頭插座組合板部分進(jìn)行一種自鎖式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，以保證在使用時(shí)只可以出來(lái)一個(gè)插頭,。即只有把原來(lái)的插頭插入相應(yīng)插座后，另一個(gè)才能出來(lái)與外電源連接,。

5 結(jié)束語(yǔ)
    在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與協(xié)調(diào)中,，應(yīng)保證間歇發(fā)射的時(shí)間間隔要小于信號(hào)處理延時(shí)電路所設(shè)計(jì)的延時(shí)時(shí)間，只有這樣才能保證在信號(hào)處理延時(shí)電路的延時(shí)時(shí)間結(jié)束之前,，就能接收到新的信號(hào),，使之信號(hào)處理延時(shí)電路歸零后能重新計(jì)時(shí)，周而復(fù)始,，達(dá)到只要有人能在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)回到這個(gè)房間,，就能保證其供電的連續(xù)性，反之而實(shí)現(xiàn)其人離電斷的可靠性,。試制的樣品在電暖器,、飲水機(jī)、三相及單相空調(diào)等方面已進(jìn)行了近二
年多的試用,，結(jié)果表明,，連接器性能穩(wěn)定，工作可靠,。確有節(jié)電和保安的功能，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,，具有繼續(xù)研究完善,、實(shí)際推廣應(yīng)用的價(jià)值，且可以推廣應(yīng)用到大中專院校部分教室和部分實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)的總開關(guān)接線盒或控制器上,。