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zigbee智能节能插座设计


随着现代经济的高速发展,贯彻节能化、智能化、安全化的方针已经成为节能系统发展的新趋向。而基于zigbee技术的智能节能系统提出了绿色、创新、安全的节能理念,基于目前科学技术的快速发展,zigbee技术在智能节能插座领域的研究已不可同日而语。所以,本文在传统节能研究的基础上,把Zigbee无线通信技术应用于节能中,并提出一种采取Zigbee无线通信技术与普通插座相结合的节能设计方案。

一、基于zigbee技术的智能节能插座的特点

ZigBee是运用在无线个人网络领域中新兴的无线通信技术,该通信技术可运用于智能节能插座中,以传感器为介质,通过智能插座和主控制器连接,将数据传送给主控制器,同时响应主控器也能接受到命令,为了保证智能插座的正常工作。主控制器与智能插座形成稳定的通信收集,通信过程中具有防止病毒感染、信息传递安全可靠的功能。

1.1安全性

ZigBee无线数传网络具有安全可靠的优点,通常来说完整的ZigBee的体系结构应该包括IEEE802.15.4中界说的PHY层和MAC层,MAC层的安全模式在数据传输过程中出现问题时可以举行重发。同时,ZigBee无线通信技术采取了AES-128的加密算法,ZigBee供给了三级平安模式,各个利用可以矫捷肯定其平安属性。此外,ZigBee无线通信技术特有的安全服务提供层提供了安全机制,服务机制具有安全可靠的特点。值得注意的是,体系团体平安性是在模板级界说的,这意味着模板应当界说某一特定收集中应当实现何种范例的平安。另一方面,为满足智能家居体系的需求,本文论述的新型智能插座具有过负载保护、超负荷保护以及短路保护功能,当电路系统检测出插座漏电便停止供电,在输入电压过高、输入功率过大时,系统会主动断开电源,以实现对家用电器及路线的保护。目前,随着全国经济和科技的发展和进步,计算机成为日常生活的必需品,因此主路控制型智能插座也在生活中发挥出巨大的作用。主路控制型智能插座以主路为核心,辅路作为基础,控制输入电压和输入功率,避免线路出现短路情况,引起火灾的发生。

1.2节能化

众所周知,节能已经成为了当今世界的主题,在科技高速发展的时代,各个领域的科研工作者日复一日的围着节能的目标而奋进。基于zigbee无线通信技术的智能节能插座的出现,节能方式开创了新的纪元。近几年来,随着科学技术的快速发展和人民物质生活水平的不断提高。插座已经不再扮演一个普通的角色,我们将zigbee技术运用于插座中,创造出一种新型的插座,该智能节能插座具有检测功能,能够对电路系统中输入电压、输入电流、输入功率做出监测,另一方面,用户还可以对生活中的电器的运行状态进行监测,对待机状况提出可行性阐发,对用电量举行参考,及时监测用电的环境,节省不必要的电能损失。智能插座的定时功能可以对用户提供分时供电,在电价便宜的时候启动热水器、洗衣机等工作,从而节约电费,该智能节能插座可利用单片机对串行口进行编程,利用时钟电路实现定时开关的功能,最大化的提高电能的利用率。

1.3智能化

基于zigbee无线通信技术的智能节能插座主要是实现控制电源的开断,物联网伴随着计算机、移动通信网络的兴起之后,成为当下炙手可热的研究方向,网络化必然成为重点的研究领域。随着当今世界科学技术的高速发展,智能插座与计算机已经密不可分,本地计算机可通过本地网络与嵌入式主控制器毗连通讯,利用家庭中的安防系统,对用户的生活状态进行查看。从远程控制角度分析,通过主控制器与Internet共享网络相互连接,家庭用户可操纵远程端的个人计算机在家庭网络完成登录设置,同时,个人用户也可以通过手机或者平板电脑使用4G网登录Internet,不仅能够实现远程控制,而且能够实时、实地地完成数据的传输。为了保证智能家居系统的安全性,进行远距离控制操作必须拥有相应的网络允许协议。

二、基于zigbee技术的智能节能插座的设计实现

2.1 zigbee结构的设计

通常来说完整的zigbee结构系统以IEEE 802.15.4的尺度界说PHY层和数据链路层的MAC子层。此中,PHY层主要由射频收发器和底部的通信模块两部分组成;MAC子层作为物理信息的访问高层,以IP地址的形式为串行口提供点到点通信方式。MAC协议的功能主要是对系统模式的帧的传送与接收进行确认并对于信道接入进行控制;另外一方面,对同步网络完成构建、检测、维护、检修结束的操作。MAC层的指令操作主要分成四种格式,主要包括信标帧、确认帧、MAC命令帧以及数据帧。另外,协议数据单元的最大长度为127字节,PHY子层的界定是一种与外部接口进行信息交流、信息传递的芯片,主要以物理层的方式体现。具体来说PHY子层代表的就是一种以太网芯片,现实生活中无处不在的网卡,无论是网上地址访问还是网络游戏,网卡在互联网纪元中都扮演了一个重要的角色。对于zigbee设备而言,如果想要实现zigbee的功能和服务,即进行点对点的通信来说,只需要实现PHY层和MAC子层的功能即可。根据不同的设计要求,具有多种设计方案,从经济成本和节约能源的方向定义,本文选择具有集成功能的SOC芯片,内部带有MCU,可实现单片解决方案。

2.2智能节能插座的电路系统设计

智能节能插座的电路系统主要以微型计算机处理器为核心,其他部分主要包括交流直流电源转换、输入端信号检测、输出功率控制、通信模块等。微型计算机处理器作为整个电路系统的核心,采用64位处理器并添加防护软件,以实现信息交流、信息控制、通信检测的功能;交流直流电源转换部功能是将380/220的交流电转换为常用的直流电,这个过程称之为整流。整流后的输出功率必须满足电路系统的要求;功率控制采取单相桥式不控整流器嵌入Boost升压电路后可完成网侧单位功率因子控制,改善用电质量。信号测量部分将输入电压和输入电流转换成弱信号,再输入到计量芯片中,电路系统中的交直转换电路以及数字运算电路可对其电压有效值、电流有效值进行计算再反馈到微处理器中。通信模块的实现基于PHY层和MAC子层的功能,对于整个电路系统而言,智能节能插座的实现方式和zigbee技术是密不可分的,严格意义上无线网络为智能节能插座提供了基础。

总结

基于zigbee技术的智能节能插座开创了新的节能时代,其具有的低消耗、节能性、安全性的节能特点,可提高电能的利用率,智能节能插座是智能家居系统的重要组成部分,可方便地实现用电设备的监测、控制及数据传输,这是一个能够改变人们生活方式的产品,相信智能节能插座凭借其智能化、节能化、人性化的优势也会迎来雨后春笋式的发展。纵观当今世界的发展,科技创新更加广泛的影响着经济社会的发展和人民生活,科技发展水平更加深刻的反映出一个国家的综合国力和核心竞争力。亦如伯格森所说“对新的对象必须创出全新的概念”,因此基于zigbee技术的智能节能插座将创造出一种全新的节能方式,同时也会为节能做出巨大的贡献。

以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于zigbee技术的智能节能插座设计

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