基于pir的节能智能插座设计(附件)【字数：8949】
摘 要本论文主要设计了一款基于PIR的智能节能感应插座，因为对于家用电器而言，即便是在关机的一个状态下，他接通的插座就会消耗电量，所以该插座的能起到有效的节能，这与中华民族的传统美德“勤俭节约”相符合。该插座的原理是，通过热释电红外传感器来检测人发出的微弱信号并将信号放大。家用电压为220V，可以用降压变压器使电压调到适合传感器使用的5V电压。用继电器作为热释电红外传感器的工作接收端，当传感器接收到信号时，工作继电器使电路接通，在整个插座中起到一个“开关”的作用。为了提高插座的实用性，既要满足检测移动的热信号，也要满足检测情况的热信号。通过舵机有规律的转动传感器来和静止的人形成一个相对运动的状态，舵机由Arduino主板控制。这样就实现了有人进入热释电传感器的范围后，插座形成一个闭合的环路。起到“人来灯亮，人走灯灭”。本插座中所包含的元器件成本不高、低功耗、结构简单，本身不会发出对人身体有危害的辐射，可以广泛用于居家生活。
目录
引言 1
（一） 课题的提出和意义 1
（二） 市场热释电红外节能插座发展优势及情况 2
一、方案分析 2
（一）插座的选择 2
（二）热释电红外传感器工作原理 3
（三）降压变压器 4
（四）数字继电器 5
（五）舵机的选择 5
二、热释电节能智能插座总体设计 6
三、硬件设计 7
（一）选用Arduino UNO开发板的理由 7
（二）热释电传感器BISS0001 10
（三）人体与热释电传感器的使用方法 14
（四）光学透镜——菲涅尔透镜 14
（五）热释电红外节能插座的整体线路连接 15
四、系统的软件设计 16
五、系统的软硬件调试 17
（一）实物焊接 17
（二）硬件调试 18
（三）软件调试 19
结束语 21
参考文献 22
附录一 源程序 23
致谢 24
引言
PIR节能智能插座，是为了让家用电器在不使用但是待机的情况去避免电源的浪 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
费。据统计，全世界都存在这样的电源浪费情况，这样白白浪费的电源聚集起来可以提供一个小型城市的照明所需。家用电器待机所不断消耗的电源就像一个无底深渊，这对我们环境带来的负面影响也是不可忽视的。
课题意义
我国的领土面积位居世界第三位，同时又是一个发展迅速的发展中国家。在能源的使用上，初期为了经济的快速发展，不得不消耗大量的能源，现阶段主要靠进口能源来满足国家发展的需要。在能源的生产和消耗上我国也是位居世界第三。我国主要依靠煤炭来生产能源，而初期能源的消耗主要方式是燃烧煤碳，直接燃烧煤炭所产生的烟灰、硫氧化物、汞等污染物以及产生大量有害气体对我国生态环境也带来了不小的污染和破坏。像雾霾、沙尘暴等恶劣的天气正在威胁着我们的家园。因此，人们对环境的保护也尤为重视起来，对能源的消耗也进行了规划并提倡节约节能。其中电能源是和我们每个人都息息相关的，他带来的利是远远大于他的弊。我们所使用的电能源大部分是通过其他方式转换而来，其中包含水力发电、火力发电、核电站等，这些方式都或多或少的对生态环境不利。就比如刚刚所提到的大量燃烧煤碳所产生的有害气体、修建水电站破坏河流的生态环境、核电站所带来的核废料现在也没有一个很好的处理方式。所以节约电能源是我们每个人的责任，不能因为他现在很好得到而忽视掉，需要我们采取技术可行、经济合适、环境允许、人们可以接受的方式才能在满足我们需求的同时并达到一个合理满意的节能效果。
家用电器即使使用者关闭电源后，在非启动待机的情况下也会消耗电能源，家用电器的数量决定了与电器正常工作功率和待机工作功率的多少成正比。待机功率主要由电器中的各种数字电子元器件所消耗，例如时钟、存储器、遥控器、微控制器和即时通电的功能，只要所连接的插座有电源，电源就会慢慢的被浪费掉。家用电器里面含有的数字电子设备在待机状态下一天可以消耗4到8瓦的电源，本质作用是为了使用者使用起来更方便，待机状态下也是一直在工作，随时等待启动命令。当电源被拔除后，数字电子设备才能彻底断开使用。这些所浪费的电源也可以使微型荧光灯点亮10个小时左右。为了降低天天处于工作状态的数字电子设备所造成的用电成本，最简单的方式就是降低使用功率。对于原本就是低功率的数字电子设备消除电源浪费的最简单的方式就是其连接的插座，使插座以一个智能的方式断开，并在人们想使用的同时也能智能的启动。所以在插座上增加一个热释电红外感应开关。
市场热释电红外节能插座发展优势及情况
在中国热释电红外节能插座还没有得到很好的应用，其中主要用于楼道的声控感应灯，就完全可以用热释电红外节能插座代替。优势在于触发条件，热释电传感器是很自然的检测人发出的热信号，而声控传感器需要60分贝以上的声音来触发，不仅很容易受到外界的干扰，而且也会产生不必要的噪声污染。随着人们生活水平的提高智能家居已经慢慢的普及到我们的生活中，给家用电器配上节能智能插座也尤为重要。人们的消费意识已经提高，因为打着“节电器”的字样的产品有被居民购买，然而在使用后也只能给供电公司进行投诉，因为该产品不仅不节能还会自身消耗电能源。相较于现在市场上的节能插座，该插座只要依靠热释电感应作为开关，这比无线控制节能插座操作起来更方便，直接不需要手动通电和断电。同时热释电传感器的市场销售情况也很乐观（图0.1）,这有利于热释电节能插座的市场应用。
方案分析
插座的选择
插座的选择上应该考虑到插座的成本、安全性、实用性。该插座具有防雷、高温阻燃等功能，体积小巧的通时也能满足2排的多功能插孔，价格也相对便宜，多余的一排插孔可以拆除掉，用于放置降压器与继电器，放在插座内部也能起到一定安全保护作用，避免触电危险的发生。插座本身也自带一个通电LED灯，这样可以方便在测试中观察热释电传感器的使用情况。
热释电红外传感器工作原理
早在20世纪30年代就有人提出了热释电效用，用于探测红外辐射。直到60年代随着红外技术以及激光的运用，热释电效应才被人们看到其特点，慢慢的壮大起来，广泛的用于与红外技术及激光有关的装置上。
干涉滤步器、FET匹配器和探头是组成热释电传感器的重要部件。传感器内部的晶体对温度的感应很灵敏，和压电效应相似，工作状态下与周围环境的温度成一定规律的电荷变化。正极主要在压电晶体元件和陶瓷氧化物表面形成。假设温度的变化、温度的恒定、电荷的变化、电压的变化分别为ΔT、T（K）、ΔQ、ΔV我们可以直观的用表1.1与图1.1来表示。同时这样也产生了一个问题，电荷平衡后，热释电传感器就无法检测静止人体产生的热信号，也就无电荷变化。在电荷变化的一段时间应该使热释电传感器与人体形成一个相对运动的状态，从而在一段时间后能产生新的电荷变化。
目录
引言 1
（一） 课题的提出和意义 1
（二） 市场热释电红外节能插座发展优势及情况 2
一、方案分析 2
（一）插座的选择 2
（二）热释电红外传感器工作原理 3
（三）降压变压器 4
（四）数字继电器 5
（五）舵机的选择 5
二、热释电节能智能插座总体设计 6
三、硬件设计 7
（一）选用Arduino UNO开发板的理由 7
（二）热释电传感器BISS0001 10
（三）人体与热释电传感器的使用方法 14
（四）光学透镜——菲涅尔透镜 14
（五）热释电红外节能插座的整体线路连接 15
四、系统的软件设计 16
五、系统的软硬件调试 17
（一）实物焊接 17
（二）硬件调试 18
（三）软件调试 19
结束语 21
参考文献 22
附录一 源程序 23
致谢 24
引言
PIR节能智能插座，是为了让家用电器在不使用但是待机的情况去避免电源的浪 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
费。据统计，全世界都存在这样的电源浪费情况，这样白白浪费的电源聚集起来可以提供一个小型城市的照明所需。家用电器待机所不断消耗的电源就像一个无底深渊，这对我们环境带来的负面影响也是不可忽视的。
课题意义
我国的领土面积位居世界第三位，同时又是一个发展迅速的发展中国家。在能源的使用上，初期为了经济的快速发展，不得不消耗大量的能源，现阶段主要靠进口能源来满足国家发展的需要。在能源的生产和消耗上我国也是位居世界第三。我国主要依靠煤炭来生产能源，而初期能源的消耗主要方式是燃烧煤碳，直接燃烧煤炭所产生的烟灰、硫氧化物、汞等污染物以及产生大量有害气体对我国生态环境也带来了不小的污染和破坏。像雾霾、沙尘暴等恶劣的天气正在威胁着我们的家园。因此，人们对环境的保护也尤为重视起来，对能源的消耗也进行了规划并提倡节约节能。其中电能源是和我们每个人都息息相关的，他带来的利是远远大于他的弊。我们所使用的电能源大部分是通过其他方式转换而来，其中包含水力发电、火力发电、核电站等，这些方式都或多或少的对生态环境不利。就比如刚刚所提到的大量燃烧煤碳所产生的有害气体、修建水电站破坏河流的生态环境、核电站所带来的核废料现在也没有一个很好的处理方式。所以节约电能源是我们每个人的责任，不能因为他现在很好得到而忽视掉，需要我们采取技术可行、经济合适、环境允许、人们可以接受的方式才能在满足我们需求的同时并达到一个合理满意的节能效果。
家用电器即使使用者关闭电源后，在非启动待机的情况下也会消耗电能源，家用电器的数量决定了与电器正常工作功率和待机工作功率的多少成正比。待机功率主要由电器中的各种数字电子元器件所消耗，例如时钟、存储器、遥控器、微控制器和即时通电的功能，只要所连接的插座有电源，电源就会慢慢的被浪费掉。家用电器里面含有的数字电子设备在待机状态下一天可以消耗4到8瓦的电源，本质作用是为了使用者使用起来更方便，待机状态下也是一直在工作，随时等待启动命令。当电源被拔除后，数字电子设备才能彻底断开使用。这些所浪费的电源也可以使微型荧光灯点亮10个小时左右。为了降低天天处于工作状态的数字电子设备所造成的用电成本，最简单的方式就是降低使用功率。对于原本就是低功率的数字电子设备消除电源浪费的最简单的方式就是其连接的插座，使插座以一个智能的方式断开，并在人们想使用的同时也能智能的启动。所以在插座上增加一个热释电红外感应开关。
市场热释电红外节能插座发展优势及情况
在中国热释电红外节能插座还没有得到很好的应用，其中主要用于楼道的声控感应灯，就完全可以用热释电红外节能插座代替。优势在于触发条件，热释电传感器是很自然的检测人发出的热信号，而声控传感器需要60分贝以上的声音来触发，不仅很容易受到外界的干扰，而且也会产生不必要的噪声污染。随着人们生活水平的提高智能家居已经慢慢的普及到我们的生活中，给家用电器配上节能智能插座也尤为重要。人们的消费意识已经提高，因为打着“节电器”的字样的产品有被居民购买，然而在使用后也只能给供电公司进行投诉，因为该产品不仅不节能还会自身消耗电能源。相较于现在市场上的节能插座，该插座只要依靠热释电感应作为开关，这比无线控制节能插座操作起来更方便，直接不需要手动通电和断电。同时热释电传感器的市场销售情况也很乐观（图0.1）,这有利于热释电节能插座的市场应用。
方案分析
插座的选择
插座的选择上应该考虑到插座的成本、安全性、实用性。该插座具有防雷、高温阻燃等功能，体积小巧的通时也能满足2排的多功能插孔，价格也相对便宜，多余的一排插孔可以拆除掉，用于放置降压器与继电器，放在插座内部也能起到一定安全保护作用，避免触电危险的发生。插座本身也自带一个通电LED灯，这样可以方便在测试中观察热释电传感器的使用情况。
热释电红外传感器工作原理
早在20世纪30年代就有人提出了热释电效用，用于探测红外辐射。直到60年代随着红外技术以及激光的运用，热释电效应才被人们看到其特点，慢慢的壮大起来，广泛的用于与红外技术及激光有关的装置上。
干涉滤步器、FET匹配器和探头是组成热释电传感器的重要部件。传感器内部的晶体对温度的感应很灵敏，和压电效应相似，工作状态下与周围环境的温度成一定规律的电荷变化。正极主要在压电晶体元件和陶瓷氧化物表面形成。假设温度的变化、温度的恒定、电荷的变化、电压的变化分别为ΔT、T（K）、ΔQ、ΔV我们可以直观的用表1.1与图1.1来表示。同时这样也产生了一个问题，电荷平衡后，热释电传感器就无法检测静止人体产生的热信号，也就无电荷变化。在电荷变化的一段时间应该使热释电传感器与人体形成一个相对运动的状态，从而在一段时间后能产生新的电荷变化。
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