红外线防雷智能开关插座研制技术

　　改革开放30多年来，我国经济和出口贸易呈现逆势飞扬态势，但同时我们也付出了巨大的资源和环境的代价。据中央电视台播报的一则“节约无小事”的广告数据显示，一台电脑的待机功率：4.9W,一台电视机的待机功率：8.07W,一台壁挂空调的待机功率：8W,一台洗衣机的待机功率：2.46W,一台微波炉的待机功率：11W,一台音响的待机功率：12.35W……如果把这些用电器待机功率的电都省下来，能够东北三省所有家庭用电。可以看出各种家用电器在没有使用时，电源没有完全断开，各种电器都消耗一定的功率。各种家用电器、办公用的电脑等电器在没有完全断开电源时，若遇雷雨、风雪等恶劣天气容易出现烧毁，问题严重时还易发生火灾，存在一定的安全隐患。另外也增加了企业的经济开支。因此小组决定对家用开关进行更换。经讨论确定研制智能开关插座作为课题开展活动，来实现家用电器无人或无工作的状况下，自动切断电源，使用电器无待机功率，同时也延长了家用电器寿命。

　　二、创新点和技术方案论证

　　1.创新点

　　智能开关采用数字化电路+控制软体+成熟的红外探测技术。

　　2.技术方案论证

　　智能开关的控制器我们选用了红外感应继电器和防雷继电器。触点材料经上网查询和市场调查，选择了纯银、银镉合金、银锂合金和银镍合金4种材料，作为研制智能开关的的材料。并对其选取的材料进行试验分析，比较银镍合金耐磨耐高温，可以有效降低电弧强度，更安全更耐用，不容易氧化生锈，能从根本上解决问题所以确定采用银镍合金。

　　对智能开关的启动方式经过实验分析自动启动易出现误动作，手动启动方式可靠、安全不受外界环境干扰所以采用。对智能开关的板材选取经过上网查询和比较有四种材料：环氧树脂玻璃布层压板FR4、多脂氟乙烯PTFE、聚四氟乙烯玻璃布F4和改性环氧树脂FR4。对四种材料的使用场合和特点进行比较、分析发现改性环氧树脂FR4用于家用电器高频头(500MHZ)以下，并且具有板材易加工、成本低、便于层压优点确定采用。

　　三、实施过程

　　根据确定的方案，以及开关的结构、原理设计出智能开关的电路图。并购买加工智能开关所需用的材料：买电子元件和电路板。准好加工时所需的工具。

　　PCBA板制作：先把购买回了的红外探头、突波吸收器、继电器等所需电子元件焊接到PCB电路板上。

　　PCBA板测试：把PCBA板放入测试冶具的测试槽位之中，向下拔动快速闸，冶具上模板向下移动压紧PCBA板，然后按下冶具电源开关和测试开关，对PCBA板行经电源测试、端口测试、集成电路模块读写功能测试和特殊功能测试。

　　组装：小组成员把经过测试成功的PCBA板和插孔一起组装在制定好的模具上，成品组装成型。

　　成品测试：小组成员马金桥等人把制做好的成品安装在金龙公司实验室和居民用户家进行测试。

　　现场试验及技术改进

　　1.现场试验

　　加工好的样品10套安装于金蓝湾新开发区进行使用。经过使用，工地员工反映我们研制的智能开关节能、安全、稳定、可靠、便于操作。

　　2.技术改进

　　对安装在金蓝湾10开关进行调查，使用期间出现的问题如下：

　　从上面表格可以看出，新生产的开关虽然起到断电作用，但是遇到雷雨天气时，起不到自动断电功能。因此小组负责人马金桥组织人员进行商讨，仔细推敲，找原因，最终找到了合理的解决办法：把开关采用双线控制，一条控制光线和感应人体;一条控制雷击。另外有加装了突波吸收器，吸收雷雨天气产生的过电压断电。这样就起到了双重断电功能，更好的保护了家用电器的待机零功率和不受雷电击伤烧毁。

　　四、推广应用情况及前景

　　1.使用说明

　　小组研制的智能开关插座实现家用电器在无人或无工作的状况下，自动切断电源，实现电器待机零功率，延长电器使用寿命。

　　在夜晚的时候，该产品会自动检测光线的强度(通过光敏电阻CDS1)，同时检测室内是否有人(通过红外线探头PIR)，当光线暗到一定值后(红色LED1每秒闪烁1次),且室内没有人活动时(红色LED1每秒闪烁3次)，5分钟后会自动关闭插座。在雷雨天气，不用拔掉电源插座，只需要按下按键5秒，即可关闭用电器，起到防雷击作用。

　　2.效益

　　本次活动50套样品费2000元+软件开发费用2000元+模具开发费12000元，共计16000元。减少煤炭用量和减少污染物排放。样品顺利面世后，小组又相继派出了市场调查小组，对市场做了调查分析，得出相对科学的结论：该产品如果投产，市场前景将十分可观。

　　3.推广

　　据粗略估计，全国13.5亿人，预计有3.2亿家庭，有2.5亿家庭购买该产品，每个家庭平均购买3个，那么该产品就将能销售7.5亿个，在加上各个工厂企业，各个政府事业单位，办公室的电脑各用一个，预计每年的用量最少也在2.5亿个，可见，该产品如果大量应用，将为国家节能减排和用户开支方面做出巨大贡献目标可行。

　　五、结论

　　本着产品款式多样、功能稳定、技术精益、应用高效的实际原则，小组成员卓有成效的开展了本次活动，达到预期效果，实现活动目标。智能开关插座在有人的场合保持通电，能很好的保证用电器的正常工作，在无人在的场合，5分钟后，能自动的切断电源，保证用电器进入省电状态，实现了家用电器的待机零功率。