安全电管家——家用电器检测报警仪

目录目录........................................................................................................................................11前言..............................................................................................................................................21.1问题的提出........................................................................................................................22安全电管家的设计........................................................................................................................42.1整体设计思想.....................................................................................................................42.2家用电器的分类与常见家电功率调查............................................................................42.3安全电管家的设计路线....................................................................................................62.4提出两种设计方案............................................................................................................62.4.1基于电流测量的检测方案......................................................................................62.4.2基于智能功率表的检测方案..................................................................................72.5安全电管家的电路设计...................................................................................................102.5.1电源电路的设计....................................................................................................112.5.2比较电路的仿真设计............................................................................................132.5.3焊接与组装...........................................................................................................143实验测试结果............................................................................................................................154研究总结与创新.........................................................................................................................165展望............................................................................................................................................16致谢................................................................................................................................................16参考文献........................................................................................................................................17安全电管家——家用电器检测报警仪1前言家庭中常用的家用电器有电灯、冰箱、洗衣机、电视机、电热水壶、电热毯等，这些家用电器由于种类繁多，且散布放置在家庭中，所以往往在家人有事出门的时候，依然会有个别用电器开着，空耗电能，形成浪费。甚至会有一些用电器忘记关闭会形成灾难性的后果，比如电热毯、电熨斗等。如果存在一种装置可以在家人出门的时候提醒是否还有耗电的家用电器开着，这样就会避免电能的浪费和一些灾难。1.1问题的提出背景：据统计每年冬季因忘记关闭家用电热器而引起火灾的案件不下三四十余起，给人们的财产和健康带来巨大的损失。案例一：出门前忘记关电褥子引发火灾2010年10年12月28日21时22分，吉林省延边州延吉市河南消防接到“119”指挥中心调度：位于延吉市婚礼大厦对面一住宅楼二楼一住户家冒烟，家里无人，请快速出警救援。火情就是命令，河南消防迅速出动2台水罐消防车9名指战员火速赶往现场。21时28分到达现场，只见住宅楼前来了很多围观的群众，并不时的用手指向冒烟住户家。中队指挥员顺着指的方向一看：此住宅楼共10层，浓烟不时的从二楼一住户家窗户冒出，楼内的人员正急匆匆的往外跑。经了解此住户家没有人，房门紧锁着。见此情景，河南消防指挥员首先想到从窗户进入，于是命令战斗员张连超佩戴好空气呼吸器，从隔壁住户家窗户进入二楼外缓台，将窗户打开进入室内。此时，满屋子里已充满了浓烟，经过寻找发现床上的电褥子和棉被已经着了起来。张连超立即用水盆端水将火浇灭，而后，将电褥子和棉被转移到了空旷的地方。经侦察发现火灾原因是由于住户家用电褥子，人走后没有及时关掉，长时间供热，引燃电褥子和被子所至。案例二：忘关电暖气车库起火无人伤亡2010年18日22时35分许，红旗路111号院内一车库起火。市消防支队一中队接到报警后，出动5车20人赶赴现场，火灾于23时许被扑灭，无人伤亡。记者赶到现场时，消防官兵正准备检查完火灾现场后撤离。在漆黑的车库里借助微弱的灯光，依稀可看到地面上被烧黑的门帘子，还有饭碗和一些炊具散落在车库内，里面还躺着一个煤气罐。住在车库旁边的张先生说，当时，他家里的灯忽然灭了，跑出来一看隔壁的车库冒起了浓烟，他赶紧通知了旁边花店的人。花店老板张女士说：“这个车库是我租的，没人住，一般用来做饭，我走的时候忘记关闭电暖气，暖气把门帘子烤着了，幸好没有什么损失。”案例三：忘关电饭煲引发火灾温州市区下吕浦一住宅发生火灾，温州支队下吕浦中队接到报警后迅速出动3辆车，18名关闭不过火速赶往现场，到现场后经群众指引和现场侦察发现，在居民楼二楼一窗口有大量浓烟冒出，没有人员被困，户主有不在家。现场指挥员通过观察后立即下令，有破拆窗户进入室内再将防盗门打开施救。由于起火部位在二楼，房门被锁。消防员只能架设6米拉梯至二楼，然后由一名战士利用绝缘剪速断器将窗户外的防盗网剪开进入房内将门打开。通过侦查员发现烟雾来源屋内放在桌子上的电饭锅因没关掉电源而起火，索性周围无可燃物，没有引起其他灾害性燃烧。由于消防人员处置及时，是灾害消灭在萌芽之中。反思：一则则真实的案例给了我很深的触动与思考，我在日常生活中也有忘记关闭家用电器的时候，遗忘使之存在重大的安全隐患。我想能不能发明一种简单的家用电器安全检测报警装置，将这种安全隐患最大程度的去避免？我紧接着就在网络上查询有关这反面的技术以及有关的装置，但没有找到这中我所设想的安全“电管家”，于是我开始了我的科技创新。2安全电管家的设计2.1整体设计思想针对前面提到的令人伤心故事，我想应该从监测家用电器的总用电量为切入口，来检测是否存在忘记关闭的家用电器，特别是发热的家用电器，比如电褥子、电水壶等，从而提醒人们关闭忘记关闭的家用电器。为了实现这个目标，我们需要知道常用的家用电器的用电情况，还要区分不同家用电器使用特点，然后依据这些情况来分析出当出门时最低的家用电器功率即基本功率。举个例子来说，比如家庭中冰箱作为家庭必备的家用电器，在日常生活中是时刻开着的，因此，我们可以将冰箱的功率作为检测的基本功率。当出门时通过一个检测装置来测试家庭中的总用电功率是不是超过基本功率，从而判断出是否存在忘记关闭的家用电器。这样一来，通过这个小小的装置，我们不仅可以检测家庭中是否存在用电的安全隐患，还可以让人们养成节约用电的好习惯。另外，这个装置一定要价格低廉，方便实用，安全可靠。2.2家用电器的分类与常见家电功率调查因为家用电器种类繁多，功能各异，所以我们需要从安全和节约用电的角度出发给家用电器分类并且还要查出常用家用电器的耗电功率的大小。通过网络查找相关内容，我们搜集到了一些常用家用电器的分类及耗电功率情况，如表1、表2所示。表1常用家用电器的分类大家电体积大，价格高的电器，如电冰箱、空调等小家电体积小的家电，如豆浆机、食品加工机、榨汁机等黑电视频娱乐性的电器，如电视机、电脑等白电减轻家务劳动和提高舒适性的电器，如洗衣机、空调等表2常用家用电器的耗电功率电器名称一般电功率（瓦）估计用电量（千瓦时）窗式空调机800-1300最高每小时0.8-1.3家用电冰箱65-130大约每日0.85-1.7家用洗衣机单缸230最高每小时0.23双缸380最高每小时0.38微波炉950每10分钟0.161500每10分钟0.25电热淋浴器1200每小时1.22000每小时2电水壶1200每小时1.2电饭煲500每20分钟0.16电熨斗750每20分钟0.25电吹风450每5分钟0.04吸尘器400每15分钟0.1850每15分钟0.21吊扇（大）150每小时0.15（小）75每小时0.08台扇16寸66每小时0.0714寸52每小时0.05电视机21寸70每小时0.0725寸100每小时0.01录象机80每小时0.08大型音响器材100每小时0.1电暖气1600-2000每小时1.6-2.0台式电脑300-400每小时0.3-0.4从上面的两个表中，我们可以看出从安全和节约用电的角度出发，家庭中可以每天24小时开着的也就只剩冰箱了。所以，当人们离开家的时候将除了冰箱之外的所有用电设备都关闭才是最安全最节约能源的状况，但是往往人们在离开家门的时候，由于种种原因忘记关闭部分家用电器，这就给家庭的安全带来了莫大的隐患而且也不节能环保。比如我原先的房子供暖不好，于是便在夜晚睡觉时使用了电褥子取暖。每天早上，爸爸都会特意提醒我关掉电褥子，