具上锁功能电源插座架构 - 结合RFID/霍尔元件/温度传感器　MCU给电源插座上锁

　　具上锁功能电源插座架构

　　本系统与市售电源插座，在大小方面皆为相同，且同样可选择安装插座或开关，但于外观上，多了USB电源孔、发光二极体（LED）指示灯及一个无熔丝开关。内部透过霍尔元件来计算使用的电流量，以及温度感测器感测电线的安全温度，最后加上RFID模组，对使用者的使用加以控制。

　　系统流程方面（图1），在无熔丝开关打开后，MCU进入初始化阶段，在判别是否有人使用前，会先进行温度感测，若温度在安全範围，将开始接收RFID讯号，当正确的使用者每感应一次RFID，都将回传至MCU，使暂存器Money值+1。

　　图1 具备可上锁功能电源插座系统流程图

　　每Money的值可使用USB充电，电量为500mAh。在进行供电后，使用的电量将会经由霍尔元件，并透过库伦量测法去计算使用量，当使用量超过使用者选择的上限时，将自动断电。

　　库伦测量法简介

　　库伦测量法将使用的电流值对时间积分来计算电流的总流量，并以使用的时间积分得到总用量Ah，如公式（1）

　　公式（1）

　　其中，id（t）为随着时间而改变的电流、tdn为开始使用的初始时间，而tdo为结束使用的最终时间。

　　测试方式

　　以下将分别对霍尔元件及温度感测器进行个别实验测试。

　　霍尔元件具高準确度

　　我们採用的霍尔元件为CSLW6B1这个IC。主要进行测试项目为：霍尔元件感测后，经运算的电流值是否与电流表量测值相符。

　　测试的範围为一般USB供电电流範围为0~1，000mA。测试方法为在室温下，流经霍尔元件后再流经负载。并将霍尔元件讯号接至HT46RU232进行A/D转换，进行运算后得到的电流值，测试结果如表2。

　　由于长时间的供应电源，会使系统内部温度些许上升。我们将系统进行供电，3小时后，系统内温度从室温28℃上升至36℃，再次进行霍尔元件準确度的测量。测试结果如表3。

　　由测试结果显示，在常温下的测试平均误差在1.06%，使用3小时后，温度上升至36℃时，平均误差在2.78%，表现较差，但由于USB供电电流大小大多为300？1，000mA，如只计算这段的误差值，常温下误差为0.83%、36℃下误差为1.75%，显见库伦量测法式有足够的準确度。