电子定时插座设计课题申报书及文献综述.doc

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1、科技方法训练项目申报书 项目名称： 电子定时插座的设计 申报单位： 项目负责人： 起止年限：2009年12月至2010年12月电气与控制工程学院2010 年 4 月课题信息表项目名称电子定时插座的设计申报形式投标 有限择优 指定 其它申报单位名 称单位所在地代码通讯地址邮编单位类别科研院所大专院校 企业 其他代码单位主管部门代码其他主要参加单位序号单 位 名 称项目负责人姓 名性别男 女出生年学 历研究生 大学 大专 中专其他职 称高级 中级 初级 其他联系电话Email项目组人数1人高级0人中级0人初级0人其他1人起始时间2009年 12 月终止时间2010年 12 月项目类型应用基础研究

2、应用开发 产业化开发 其它所属技术领域能源 资源 环境 农业 材料 制造业交通运输 信息产业与现代服务业 人口与健康城镇化与城市发展公共安全与其他社会事业创新类型原始创新 集成创新 引进消化吸收再创新主要研究内容(100字以内) 介绍了一种多功能电子定时插座，定时插座能根据用户设定时间，自动打开和关闭各种电器设备的电源。由开关、插座、继电器和控制电路组成，插座与继电器常开触点串联后接变压器初级、并与交流市电相接，变压器次级经按钮后接整流和三端稳压集成电路，其输出一路接停电保护继电器，一路经联动按钮接射极跟随器后接定时器，其输出一路接定时关断继电器，一种路三极管接定时接通继电器，通过继电器控制插

3、座电源的通断，实现插座定时接通、定时关断和停电保护等功能。预期成果专利 技术标准 新产品（或农业新品种） 新工艺新装置 新材料 计算机软件 论文论著 研究报告其他预期知识产权获得国外发明专利 0 项，国内发明专利 0 项，其他 0 项。预期技术标准制定国际标准 国家标准 行业标准 企业标准产学研联合是 否经费预算44000万元，其中省拨20000万元。一、项目概述（800字以内）定时插座能根据用户设定时间，自动打开和关闭各种电器设备的电源。广泛用于路灯、霓虹灯、广告灯、电饭煲、增氧机、喷灌机、预热预冷装置等领域用电设备的编程定时自动控制。定时插座电动自行车的充电控制：一般电动自行车充满电需要8

4、个小时，充电器在前5个小时用大电流充电(一般为红指批示灯)，后3个小时在电瓶充至75%时，跳转为小电流充电(一般显示绿色指示灯)，期间的总用电量相当于100W的白炽灯泡开8个小时，我们一般在下班后回到车库就开始为自行车充电，这样充电大头用的是日电(晚9点以前)，小头用的是夜电。对分时电表的用户来说可不合算，不管大小头都用夜电，每天能为您赚几毛钱，而且可以防止过充电，延长电池寿命。洗衣机、电热水器等等同样能为您省钱。二、项目的目标与任务1项目确定的目标与任务需求分析 一种智能定时插座，可以起到控制电源的作用，利用定时器原理，很好的控制时间。2项目目标与任务解决的主要技术难点和问题分析将定时器的知

5、识与用于设计中，且产品需要电子显示器，继电器等元件实现多功能方便使用,且产品同一般产品相比要具有多功能的用处，产品材料较昂贵。三、现有工作基础与优势 市场是以有多家生产定时插座，可以参考这些产品，在此基础上进一步完善和改进，且总结多种产品，总结其各自优点，已学过定时器原理，插座中包含的整流电路、整形放大电路、继电器和电源插座的多功能数字电子定时以前的学习中都有所接触。对以后设计有很大帮助。四、任务分解与考核指标本次设计研究一种智能的定时插座主要目的就是希望能对电源起到控制作用。主要应用的技术为定时器原理，希望通过定时器来更好的控制时间。本设计打破了一般普通的插座的被动作用。创新点在于能够主动地

6、适应了人们对电源的不同要求。任务分解：首先针对产品的创新点，本人查阅可种定时器的设计方法。收集了大量的资料，考虑到本身能力的限制和产品的要求，本设计采用AT89C2051单片机为核心，阐述了系统工作原理。该电子定时器满足对电器的电源进行控制，同时要方便用户对电子定时器的操作。其次，对于电子定时插座的市场进行了调查。了解到人们生活中对电能的自动控制具有迫切的需要。故这一产品具有不错的市场。这一产品不仅保障得人们的生活用电安全，更好的节约了电能的不必要浪费，对国家发展具有一定作用。同时，也为消费者带来了方便。最后，本次科研需要独自建立一个从生产到销售的机制。需要具有一定的交际能力。考核指标：1.插

7、座中的插座铜片。好的插座铜片纯度高，铜片厚，可有力保证导电性和散热性，并且接触面光滑，不会产生多余的电阻，避免大量的热产生，保证插座的使用寿命。2.插座使用的线。凡是接触过一些电的人都知道电线的重要性与导电的关系，在相同的材质下，现越粗，导电效果越好，产生的热越少，它的使用寿命越长。而且相同的插座，现越长它的价格越贵，常见的有3m,5m 等。3插座外部材料。本插座采用PC料，防弹胶，其阻燃性、绝缘性和抗冲击性都非常出色，并且材质稳定、不易变色。选用这样的材料生产的开关和插座，可大大减少因电路原因引起的火灾等情况的发生。 4.触点。银镍合金是目前比较理想的触点材料，导电性能、硬度比较好，也不容易

8、氧化生锈。5.外观 这就不用我多说了，相同性能的东西，尤其是现在，外观包装已经是任何产品不能缺少的程序了。五、经费预算1课题总投资预算、各项任务经费分配及分年度经费需求总投资预算为44000元，各项任务经费分配如下：1）合作经费：5000元2）材料购置费：14700元插座铜片：500元（1000个 0.5元/个）PC料：6000元银镍合金触点：1200元（1000个 1.2元/个）显示器：7000元（35个 180元/个）3）测试加工费：3000元4）办公设备购置费：700元5）专用设备购置费：20000元注朔机一台：15000元粉碎机：5000元6）其他费用：600元2资金筹措方案及配套资金

9、落实措施本课题的科研经费将由以下三方面共同承担：一、合作单位将支付一部分资金。二、本课题的科研单位需要承担一部分资金。三、向相关部门申请科研经费六、项目的年度计划及年度目标（一）2009年12月2010年1月 初期进行社会调查，查阅资料，了解定时器原理。并弄清楚定时插座在生活中的特殊意义，功能以及插座的社会背景和发展前景，得出一个初步的框架。（二）2010年2月2010年4月根据出其所得的大量资料，选着做合适的定时器设计方法，并作出具体设计。根据市场上现有的产品做出进一步更新、提高，加入到自己的设计中。（三）2010年5月2010年9月筹集资金，购买生产设备及材料，并进行生产，产出新产品。（四

10、）2010年10月2010年12月将产出的产品进行检验，并初步推入市场，做好宣传作用。大力收集消费者的使用意见。七、实施机制1课题的组织管理措施本课题将本人完成，工作量较大，且有一定的难度。本人不断上网查阅资料，并像老师虚心请教，以认真负责的态度做好本次科研。2课题参与单位的任务分工及专项经费分配本课题的合作单位积极主动的配合课题的研究，并提供大量资金和工作场所。分配人员进行设备和材料的购买。 3产学研结合模式本次可以科研的基础知识是定时器的原理，这一原理知识正式目前所学习的。且最初的设计想法是源于生活中的的一些对电源的控制要求。这充分体现了，从生活中发现问题，并利用所学来解决问题的学习精神。

11、通过学习和实践的结合，充分提高了本人的实践创新能力。4、知识产权与成果管理及权益分配为本次科研成果不将申请专利。八、项目负责人及课题主要人员情况1课题负责人简介九、课题风险分析及对策1.发展前景及可能出现的问题传统的定时器绝大多数都是发条驱动式、电机传动式或电钟式等机械定时器，部分电子器械中也有试用时间继电器的。相对于传统的定时器，电子定时器的体积小、重量轻、造价低、精度高、寿命长、而且安全可靠、调整方便、适于频繁使用。所以电子定时器的发展必定大有前途。同时随着现代电子技术的发展，电子定时器也在不断的进步，朝向着更多用途、更高精度、更小体积发展着。但是需要反复设定时间，反复操作既麻烦又会是产品

12、的使用寿命减少。定时插座有显示屏！使用时可能要比一般插座要小心，容易摔坏！其次插座较普通插座要贵，一开始可能不能被所有消费者接受，仍然选择以前常用的普通产品。不容易迈出第一步！尤其是中老年消费者！2.解决对策针对这些问题，首先在产品质量上应采用质量较好的材料外壳选用进口ABS阻燃材料制造，增长产品使用的寿命。具有断电记忆性，断电6个月以内能保留时间设置。避免普通定时插座一遇到断电或停电后所有时间设置需重新设定麻烦。产品出产销售初期，应大力宣传，让更多的消费者知道并了解定时插座。着重介绍其新功能及其实用性！十、其他需要说明的事项本人的学识和能力有限，需要在网上或图书馆查找大量的相关资料。而且，在

13、设备材料的购买方面需要合作单位的大力支持。本次科研资金要求较高，希望有关部门能提供一定的资金帮助。十一、申报单位签章课题申报单位（盖章）：单位法人代表（签字）：课题负责人（签字）：年 月 日课题参与单位（盖章）：单位法人代表（签字）：年 月 日课题参与单位（盖章）：单位法人代表（签字）：年 月 日十二、课题申报单位主管部门意见（盖章）年 月 日科技方法训练文献综述题目： 电子定时插座 学 院电气与控制工程学院专 业姓 名班 级学 号指导教师文件综述随着现代网络通信迅速发展，许多青少年儿童迷恋上了网络，并深陷其中，有的学生甚至整天沉迷网络游戏之中而不能自拔。越来越多的家长开始担心孩子会长时间上网

14、而耽误学习。一次，我在出校门的时候，听到一个家长说：“我儿子太贪玩电脑了，要是电脑上有一个定时开关就好了”。我忽然有了灵感，这不是一个研究课题吗？可翻阅了许多资料，又因自己的知识有限，电脑上加装定时器这个课题没有解决，能有一个简单易行的方法吗？，最终，想到了在插座上安装定时器的课题。通过市场调查以及对使用者人群的咨询，得出现行的插座安全系数有待提高，并了解到家长对孩子独自在家由于自控能力较差，迷恋于上网或看电视而浪费作业时间，对电源的迫切需求。如果在电视或电脑等电器上都加“控时器”的话，难度显然是大的，成本也会增加许多。但若将插座改革后，所有的问题也就得到了解决。最后，确定对插座进行改革。在插

15、座上安装定时器或遥控器。研究分析现行安全插座的工作原理及构造，提出插座加定时器的初始想法、工作原理及设计方案，在指导老师的帮助下完善方案。得到仿真结果，验证工作原理的可行性。为了能达到简洁明快的效果。通过反复改进，去掉了手动开关设置，在试用时，为了适用于不同人群，又制作了一种带钥匙锁的插座。多功能数字电子定时插座，包括整流电路、整形放大电路、继电器、电源插座，其特征在于包括二只电子表芯片、计数器、译码器、开关电路、反相器、单稳电路，电子表芯给出的定时信号经整形放大、计数、译码、反相后送至开关电路，带动继电器吸合或断开，控制可控硅通导或截止，使电源插座有电或无电。本实用新型设有定时通电、断电插座

16、，定时断电、通电插座和普通电源插座各一个。现有的节能定时插座大多使用了继电器，在定时过程中或一时过程结束后，定时电路和继电器本身都消耗电能，浪费了能源。实用新型要解决的技术问题是使节能定时插座的定时电路和继电器在定时过程中和定时结束后都不消耗电能。实用新型的节能定时插座连续可调，继电器只在吸合或释放的瞬间用电，定时过程中、定时结束后继电器均不用电，节电效果十分显著。该继电器在结构上，制作工艺流程上与传统继电器并无太大区别.其主要作用是：1.自动定时： 主要控制家电的工作时间，避免工作时间太长和无人看管时发生意外。2.节省能源： 利用继电器只在吸合或释放的瞬间用电，定时过程中、定时结束后继电器均

17、不用电，节电功能强。产品特点和优势： 1. 安全性高：该产品比一半插座要安全，可以保证使用者的安全。 2. 全面性：该产品适合各种场合，控制对象可以是路灯、霓虹灯、电铃、广播电视设备、生产设备、电器设备和家用电器等.可以实现定时作饭，定时开关电冰箱，电风扇，电视，电热水器，收录机，音响等家用电器。3.使用方便，操作简单：该产品操作与普通插座无太大区别，携带也很方便，适合各类人群使用。4. 功能扩展性强：本专利技术的继电器可替代漏电保护器产品中的脱扣器部件。一、测量方案简介 功能电子表一般采用3位半液晶显示屏，包括冒号，共24划。其中十时位的两划“|”，仅在1012时显示为高电平，其余时间为低电

18、平，把十时位信号取出即可用来作定时控制信号。由于笔划信号负载能力很低，因此电路中VT1采用场效应管，以提高电路输出阻抗。VT1的栅极G接至电子表十时位笔划段输出端K，当电子表时钟显示在19时时，按一下SB，因K端为低电平，VT1导通，源极D为高电平，二极管VD1截止，VT2导通，VT3也随之导通，继电器K通电吸合，其常开触点K1闭合使电路自锁，另一个常开触点K2闭合可接通被控家电的电源。当时钟走时到达十时整时，K端输出高电平，VT1被夹断，D极为低电平，VD1导通，VT2截止，VT3因失去基极电流而截止，继电器K释放，触点K1、K2跳开，家用电器关闭，定时器也就不耗电。元器件选择和制作VT1可

19、用3DJ6结型场效应管；BG2为9013型硅NPN三极管，值大于100；VT3为9012型硅PNP三极管，值大于100。VD1用1N60或2AP9型锗二极管，VD2用1N4148型硅开关二极管。电阻均为RTX型1/8W碳膜电阻器。电容均为CD1110V型电解电容器。K可用JRX-13F、DC6V型继电器。SB为普通小型按钮开关。电子表可用普通廉价的五功能电子表，其表芯一般采用13线引线电路。左起第一线即为公共电极端COM，第二线为十时位信号输出端K。用两根细漆包线，线头刮去漆膜，搪上焊锡，将线头贴在表芯的COM和K引线上，然后粘上胶带纸封固，再将线头另端接入电路。调试先将导线短接按钮开关SB，

20、使电路始终接通，调整电子表显示时间为10时，调节电阻R2的阻值要求继电器K释放，当显示其它时间（19时）时，继电器吸合，电路即为调好。然后撤去SB短路线，即可投入使用。首先要调校电子表时间，使电子表所显示的时间与10:00之差为所要设定的定时时间。例如，需要延时5小时40分钟后电风扇断电，则电子表应调到4:20。然后按一下SB，定时器通电工作，K1吸合使电路自锁，K2吸合使电风扇通电运转。经过5小时40分后，电子表显示10:00，继电器释放，K1、K2跳开，定时器和电风扇均断电停止工作。如将K2改用继电器的常闭触点，就可以实现定时开启家用电器。二、预期设计目标（1）通过市场调查，得出现在的插座

21、安全系数有待提高，并了解到家长对孩子独自在家由于自控能力较差，迷恋于上网或看电视而浪费作业时间，对控制电源有迫切需求。且此产品还可帮助电器在无人看管时能安全运作，安全启动和关闭，减少电器所引起的事故。（2）只对插座进行改革，所有电器使用电源的问题迎仞而解，这样既方便有简单，设计产品使其操作简单，无论老人孩子都可以简单操作，比较人性化。（3）实现产品的多功能应用。此产品通过有别也普通插头，以芯片供应商英飞凌(Infineon)所做的调查而言，以美国一地为例，只要待机的电脑中有百分之一关机，每小时省下的电量约是36万瓦，相当于一座中型发电厂所能发出的电量。除开电脑之外，目前全球各地区所消耗的电力中

22、，约有10%用在处于待机状态的电器上。所以应用此产品可节省资源。且产品有一定漏电保护功能。参考文献1刘勇.实时时钟芯片M48T86及其应用J .国外电子元器件，2000，（11）：56-58.2胡伟，季晓衡.单片机C语言设计及应用实例M.北京：人民邮电出版社,2003.3李华. MCS-51系列单片机使用接口技术M. 北京：北京航空航天大学出版社,2001.4李正军.计算机测控系统设计及应用M.北京:机械工业出版社,2004. 5何立民. MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京:北京航空航天大学出版社6张洪润等.单片机应用技术教程.北京:清华大学出版社7夏继强. 单片机实验与实践教程. 北京：北京航空航天大学出版社.20018徐惠民、安德宁 单片微型计算机原理接口与应用第1版北京：北京9李叶紫. MCS-51单片机应用教程.北京:清华大学出版社10胡汉才.单片机原理及其接口技术.北京：清华大学出版社，2004（第二版）13