摘 要：手機是當下人們?nèi)粘Ｉ钪须x不開一件產(chǎn)品，因此如何保證其能安全高效的正常工作是人們關(guān)心的問題。本文介紹了一種利用手機藍牙功能控制的智能插座，筆者介紹了智能插座的整體結(jié)構(gòu)，并具體介紹了各模塊的組成與作用，然后描述了智能插座的工作原理與它的各項功能。該智能插座具有高度自動性，能夠為人們的生活提供便利，也是智能家居的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：藍牙；智能插座

中圖分類號：TM503.5 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）24-0305-01

1 引 言

科技的飛速發(fā)展使得智能手機的功能越來越強大，很多人更是產(chǎn)生了手機依賴癥，手機的屏幕越來越大，APP軟件越來越多，手機的電量明顯不夠用，很多人干脆隨身攜帶充電器和移動電源，晚上到家不光充手機，還要充移動電源，晚上在家還不能充一夜否則對手機不好，還要睡前留出幾小時充滿電，使晚上家里玩手機很受限制，多數(shù)人只關(guān)主機，不關(guān)閉顯示器，雖然顯示器會進入待機狀態(tài)功率不高，但是常年累月的待機，尤其整個社會這是普遍現(xiàn)象，既白白浪費了大量電能，又加速了顯示器的老化，與中國提倡的低碳環(huán)保背道而馳[1]。

2 舊式插座的不足

插座[2]是一個簡單實用的生活必需品，在家庭中為電模塊集中的地方供電，在公司中為電腦、顯示器和打印機等辦公設(shè)備供電，幾乎每個人的辦公桌下都會有幾個插排，上面插滿了各種設(shè)備的電源插頭，各種電源線縱橫交錯。而且使用者開始工作需要按電腦主機開關(guān)和顯示器開關(guān)，有些用戶還要按音響開關(guān)、臺燈開關(guān)、加濕器開關(guān)和打印機開關(guān)，結(jié)束工作同樣需要按這么多的開關(guān)，繁瑣而且容易忘記關(guān)，容易造成安全隱患。

3 智能插座的結(jié)構(gòu)與工作原理

根據(jù)市面上插座存在的一些缺陷，筆者設(shè)計了基于手機無線控制的多功能智能插座[3]，可使用手機對插座進行開啟與關(guān)閉，并且在通電時對插座進行自檢，待手機充電一段時間后可自動關(guān)閉電源，并有工作指示燈來顯示工作狀態(tài)，保護了手機電池，延長手機的使用壽命，為人們的日常生活提供便利，且該設(shè)計還有高度自動性，能檢測手機中APP的耗電功率，并在充電過程中關(guān)閉一些耗電量大的軟件，實現(xiàn)了中國現(xiàn)在大力提倡的低碳環(huán)保的口號。

3.1 智能插座的整體結(jié)構(gòu)

基于手機無線控制的多功能智能插座，包括主控模塊（1）、繼電器模塊（2）、被控設(shè)備（3）、藍牙模塊[4]（4）、電源模塊（5）和客戶端（6）。

3.2 智能插座各模塊的組成與作用

主控模塊（1）可以通過繼電器模塊控制被控設(shè)備也就是插座的開啟與關(guān)閉，利用Arduino 101/Genuino 101[5]實現(xiàn)控制功能。它基于IntelRCurieTM模組，價格親民，使用簡單。101不僅有著和UNO一樣特性和外設(shè)，還額外增加了Bluetooth LE和6軸加速計、陀螺儀。模塊包含一個x86的夸克核心和一個32bit的ARC架構(gòu)核心（Zephyr），時鐘頻率都是32MHz，利用Intel Curie作為控制芯片，帶有14個I/O口（其中四路可用作PWM輸出），6個模擬輸入，一個用作串口通信和上傳程序的USB接口，1個電源座，1個帶SPI和IIC腳的ICSP接口。I/O工作電壓為3.3V，主控模塊（1）需要6節(jié)AA電池或6.5～12V的電源適配器來供電。

繼電器模塊（2）主要為SRD-05VDC-SL-C型號的繼電器，常開接口最大負載：交流250V/10A，直流30V/10A；采用貼片光耦隔離，驅(qū)動能力強，性能穩(wěn)定，觸發(fā)電流為5mA；模塊可以通過跳線設(shè)置高電平或低電平觸發(fā)。繼電器模塊（2）實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”，在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。

被控設(shè)備（3）是指具有三相插孔、兩相插孔或三孔/兩孔復(fù)用插孔的插座。被控設(shè)備（3）可以給客戶端供電。

藍牙模塊（4）可以實現(xiàn)客戶端與主控模塊的通訊，藍牙4.0[6～7]包括現(xiàn)在標記為“藍牙經(jīng)典”的傳統(tǒng)藍牙和新的低功耗藍牙（藍牙LE或BLE）。BLE針對低數(shù)據(jù)速率下的低功耗應(yīng)用進行了優(yōu)化，旨在使用簡單的鋰鈕扣電池進行操作。

電源模塊（5）主要包括橋堆整流電路和濾波電路。橋堆是一種電子元件，其內(nèi)部主要是由四個二極管組成的橋路來實現(xiàn)把輸入的交流電壓轉(zhuǎn)化為輸出的直流電壓。在橋堆的每個工作周期內(nèi)，同一時間只有兩個二極管進行工作，通過二極管的單向?qū)üδ?，把交流電轉(zhuǎn)換成單向的直流脈動電壓。濾波電路一般由電抗元件組成，盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波系數(shù)降低，波形變得比較平滑。電源模塊（5）負責(zé)給主控模塊、繼電器模塊、被控設(shè)備提供工作電源。

客戶端（6）就是用戶的手機（IOS設(shè)備或者安卓設(shè)備）。

3.3 工作原理

用戶手機需要充電時，即可利用本設(shè)計實現(xiàn)智能充電操作。將客戶端（6）也就是用戶的手機與被控設(shè)備（3）即插座連接，開啟客戶端（6）的藍牙功能，藍牙模塊（4）與手機藍牙對接后可實現(xiàn)主控模塊（1）與客戶端（6）的連接，用戶可以設(shè)置插座的關(guān)閉時間為手機充滿電后，主控模塊（1）可以利用繼電器模塊（2）實現(xiàn)被控設(shè)備（3）的關(guān)閉操作。電源模塊（5）負責(zé)給主控模塊（1）、繼電器模塊（2）、被控設(shè)備（3）提供工作電源。

4 總 結(jié)

本設(shè)計適合喜歡夜間充電的人，將手機與插座連接后，設(shè)計好插座關(guān)閉的時間即可安心睡去。在充電過程中，本設(shè)計可以自動監(jiān)測手機中APP的耗電功率，自動關(guān)閉一些耗電量大的軟件，減少充電時間，也達成了節(jié)約用電的目的。當手機充電完成時可以實現(xiàn)自動斷電操作，安全高效，為人們的生活提供便利。

資助項目：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目資助（201710066137）。

參考文獻

[1]李 剛.智能家居的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國新通信，2016，18（19）：67.

[2]李小冬.樓宇自動化系統(tǒng)中新型節(jié)電插座的研究[D].天津：天津大學(xué)，2012.

[3]徐 偉，姜元健，王 斌.智能插座在智能家居系統(tǒng)中的設(shè)計和應(yīng)用[J].中國儀器儀表，2010，10：45～47.

[4]呂 藝.藍牙模塊無線通信設(shè)計與實現(xiàn)[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2016，8：31.

[5]http：//www.21ic.com/evm/evaluate/MCU/201602/664350.htm#.[EB/OL]

[6]王佳欣.基于藍牙4.0智能開關(guān)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（6）：99～101

[7]張 群，楊 絮，張正言，等.藍牙模塊串口通信的設(shè)計與實現(xiàn)[J].實驗室研究與探索，2012，31（3）：79～82.

收稿日期：2018-7-25