生活還能多智能？――人體感應開關設計

　　引言

　　全球能源危機帶來的生態惡化，各種惡劣的現實都在迫使我們努力開源節流。現代生活的家用電器日新月異，科技工作者不遺余力地開發出各種更加先進，更加節能的用電設備和電源插座。目前市場上已經出現多種有節能功能的插座，以減少各種電器的待機功耗。

　　在日常生活中，我們發現有這樣一些情況：單一插頭的用電器控制其能耗有些麻煩；音箱等設備在電腦上使用完后，常常忘記關掉；人離開房間卻忘記關掉電腦電視，像這樣導致其長時間工作耗電，浪費能源，損傷機器。于是本文設計了一種節能的人體感應開關，解決這一能耗問題。

　　1 電源插座基礎研究

　　根據實際使用功能暫且將電源插座主要劃分為以下幾種：普通電源插座、保護型電源插座和節能插座。保護型電源插座可以分為過載保護、防雷保護和防觸電等類型。節能插座有電腦節能插座、電視節能插座和人體感應節能插座等幾種。

　　1.1 普通電源插座

　　普通電源插座就是從電源連接到電器，使用電器能導通電源的一種設備。在電氣行業里面又叫“類似家用電氣設備”，它只具備導通電源功能，無其他輔助性功能。

　　1.2 保護型電源插座

　　過保護插座：為了保障用戶的人身安全和財產安全，通過一個電流過載保護電路，當插座上電流大于額定電流時，會自動切斷電源。排除過載故障后，通過手動復位可以繼續使用，不用更換保險絲，使用更方便。

　　防雷保護插座：原理同過載保護一樣，通過內置防雷器件，當電路或電器遭遇雷擊時，瞬間自動切斷插座電源，并將其電流導入大地，來保護用戶及用電器的安全。

　　1.3 節能插座

　　節能插座主要要解決待機能耗問題和開機能耗問題。人們針對待機耗電問題開發出一類如歐亞護源節能插座和小管家節能插座等。它主要根據線圈感應主機電流的變化，并通過集成電路的處理和繼電器的通斷來控制從機的工作，比如在關掉電腦主機的同時自動關掉打印機、掃描儀、音響等。開機能耗問題是用電器本身決定的，但可以通過節能插座來主動判斷并做出開或關動作，從而達到節能的目的。

　　電腦節能插座在電腦主機關閉后，能自動切斷顯示器、打印機、音箱等外部設備的電源。用戶可以使用定時關機軟件設定任意時刻關機，設定的時間到了，電腦主機自動關機，其它設備也能自動斷電。電腦節能插座不僅解決了常時待機浪費電能的問題，而且大大減少了電器的工作時間，有效延長電器設備的壽命。在主機關閉后，連接在插座上的其它電器隨即完全切斷電源，防止過載、短路及雷擊時損壞電器。

　　2 感應式節能插座的研究與設計

　　2.1 熱釋電效應

　　若使某些強介電質物質的表面發生變化，隨著溫度的上升或下降，在這些物質表面上就會產生電荷的變化，這種現象稱為熱釋電效應。熱釋電紅外傳感器的窗口接收光線，濾波片對自然界中的白光具有抑制作用，只有特定波長的紅外線才能通過濾波片照射在熱釋電元件上。當由于熱釋電元件的上下兩個表面受到的照射不同，產生電子形成電流，電流經過場效應管后放大輸出電壓信號。熱釋電紅外傳感器的光波靈敏特性在0.2～20μm，人體輻射紅外線波長約為9～10μm。因此要使用一塊波長范圍是8～11μm的帶通濾光片把不需要的光波濾掉。

　　2.2 熱釋電紅外傳感器裝置

　　由于熱釋電元件本身的檢測能力有限，而且需要輔助電路，所以實用性差。因此，通常廠家大都提供完整的傳感器裝置，而不是簡單的傳感器元件。多功能傳感器內部有定時器；通用型的體積小、價格低，檢測人的傳感器內部設有濾波電路，可避免誤報警。這些裝置用戶可通過電阻電容的調節任意設定靈敏度和定時時間。這些傳感器裝置都很容易安裝到照明裝置上，使它只在晚間工作，或用于燈具控制。檢測人的傳感器檢測距離為5m。只要人體溫度大于環境溫度4℃即可。