結合RFID/霍爾元件/溫度傳感器　MCU給電源插座上鎖

來源：互聯網  作者：謝振榆2013年09月03日 14:13

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[導讀] 本系統提供一個擁有上鎖功能的安全電源插座，使插座安裝于公開場所，除可安心的使用外，亦可達到杜絕竊電行為或是使用者付費，如悠游卡或門禁系統般的機制，去限制電源插座的使用。

關鍵詞：霍爾元件RFID溫度傳感器MCU

　　由于高性能電子產品的增加與環保意識的抬頭，不論是智慧型手機、電動汽機車皆對于電源的需求量大增，為了使用上的方便，將可望于自家室外或公眾場合的電源插座增加上鎖的功能。

　　本系統提供一個擁有上鎖功能的安全電源插座，使插座安裝于公開場所，除可安心的使用外，亦可達到杜絕竊電行為或是使用者付費，如悠游卡或門禁系統般的機制，去限制電源插座的使用。

　　具上鎖功能電源插座應用廣泛

　　電跟水是人類生活中不可或缺的資源，在戶外有些人會將自己私人的水龍頭上鎖，防止其他人隨意使用。但若是戶外電源插座未配備上鎖功能，將容易遭他人濫用。鑑于此點，本文將分享如何製作具上鎖功能的電源插座。

　　現今仍有許多公眾場所的電源插座，并不提供大眾任意使用，于是在電源插座多加蓋子再貼上緊告標語，或將電源插座隱藏，但這樣只有做到警示或隱藏的效果，卻無法真正達到防止遭他人使用的目的。

　　本系統基于在使用者付費或是防止竊電的前提下，利用無線射頻辨識系統（RFID）技術來進行對使用者的判別，使設置在公眾場合的電源插座受到保護。在安全考量下，一般市面上過載保護，絕大多數是使用無熔絲開關，無熔絲開關的保護塬理是採用金屬受熱改變彎曲程度，以判別是否過載，但釀成意外時，都是電纜的絕緣過熱熔毀，而無熔絲金屬片尚未跳脫。也因此，本系統除無熔絲開關外，并增加一溫度感測器，緊貼于電纜外皮，以偵測電纜外皮是否達到溫度上限。

　　在使用者付費的觀念下，電源插座開發商可運用庫倫量測法，計算使用者的電流用量。方法是藉由霍爾元件偵測電流值，然后用積分法加以運算，可得到總用電量，并可依據電源的使用量多寡，對于使用者進行收費。

　　市面上的產品及現有的中華民國專利，都只具有觸電防護、過電保護、選擇供電、通用序列匯流排（USB）充電功能，但本系統除具備上述功能之外，亦增加防盜竊電功能（表1）。本系統的應用範圍相關廣泛，不僅可用于自家室外，也可以安裝于捷運站、休息站、便利商店等公眾場合，結合悠游卡使用，或是安裝于社區大廳、交誼廳等，如同門禁的感測裝置。此外，本裝置如同一般插座，在不使用時，完全是不消耗任何電力，不會造成額外的電費支出。

　　具上鎖功能電源插座工作塬理

　　本系統藉由微控制器（MCU）提供輸入輸出（I/O）、類比數位（A/D）轉換、計時中斷等功能，再利用RFID技術判別使用者后，利用LM35DZ感測電纜溫度，當溫度安全后，進行供電，再藉由霍爾元件得到電流量后，用于電量計算。

　　本系統係利用感應器發射無線電波，觸動感應範圍內的RFID標籤，藉由電磁感應產生電流，供應RFID標籤上的晶片運作，并發出電磁波回應感應器。當回應的電波為當初所設定的特定頻率時，MCU的I/O接腳發出高電位觸發繼電器，使插座通電。

　　而霍爾元件係根據霍爾效應，進行磁電轉換的磁敏元件，其工作塬理為：霍爾元件是一個N型半導體薄片，若在其相對兩側通以控制電流，而在薄片垂直方向加以磁場勢，則在半導體另外兩側便會產生一個大小、電流和磁場的乘積成正比的電壓，再利用MCU的A/D功能換算成流經電流的大小，并透過計時中斷的功能A/D 換算得到的電流，進行庫倫量測運算。

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本文導航

• 第 1 頁：結合RFID/霍爾元件/溫度傳感器　MCU給電源插座上鎖

• 第 2 頁：具上鎖功能電源插座架構

• 第 3 頁：具上鎖功能電源插座應用擴張

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