智能型雙電源開關(guān)控制器的設(shè)計
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
2.2 頻率檢測
單片機對常用和備用電源進行頻率檢測，根據(jù)檢測的結(jié)果來判斷電源是否發(fā)生故障，然后進行相應(yīng)的控制操作。頻率檢測電路主要以光耦TLP521-1和施密特觸發(fā)器CD40106為主要器件構(gòu)成。頻率檢測的硬件電路如圖3所示。電網(wǎng)中的交流電經(jīng)變壓器后變換為電壓較低的交流信號U1，U1經(jīng)過光耦TLP521-1后就變成了同頻率的方波信號。為了防止光耦內(nèi)部的二極管被反向電流擊穿，在光耦外部反向接了1個二極管。為了使光耦輸出的方波信號更加規(guī)整，為單片機測量頻率做好準(zhǔn)備，在光耦的輸出級加了施密特觸發(fā)器CD40106。利用PIC16F884單片機的輸入捕捉(CCP)功能記錄第一個上升沿的時間t1和下一個上升沿的時間t2，則信號的周期T=(t2-t1) μs。為了提高測量的精度，采用多次測量取平均值的方法來實現(xiàn)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/180462.htm
2.3 電壓檢測
電壓檢測主要用來實時檢測常用和備用電源的電壓。PIC16F884單片機有14通道的10位A/D轉(zhuǎn)換器，可以滿足電壓采樣的精度。由于PIC16F884單片機只能對0～5 V間的單極性電壓進行檢測，故需要對交流電壓進行提升使它成為單極性的電壓信號。電壓檢測電路如圖4所示[1]。
電路采用單電源供電的運放MCP604構(gòu)成無限增益多路反饋二階低通濾波器，除能夠?qū)涣餍盘栠M行電壓提升外，還可以濾除交流信號中的高頻成分，防止交流采樣發(fā)生混疊效應(yīng)。交流工頻信號的采集，一般以其有效值進行計算：
，其中，N為1個周期內(nèi)的采樣點數(shù)(本系統(tǒng)中取N=40)，ui為第i個采樣值。為了能夠在1個工頻周期內(nèi)采樣到40個點，需要每隔500 μs啟動1次A/D轉(zhuǎn)換。此過程可以用CCP的特殊觸發(fā)事件來完成。將CCP的特殊觸發(fā)事件設(shè)置成啟動A/D轉(zhuǎn)換，在程序中初始化CCP寄存器的值為0X1F4(500 ?滋s)即可。上述方法的缺點是在1個周期內(nèi)的采樣點數(shù)N為定值(40)，而由于電網(wǎng)的波動，電網(wǎng)電壓的頻率可能會發(fā)生變化，會造成測量的誤差，因此，為了進一步提高電壓采集的精度，還使用了頻率跟蹤法。首先利用單片機測出交流電壓的頻率，然后根據(jù)頻率來計算1個周期內(nèi)的采樣點數(shù)N，這樣可以大大降低因頻率變換而造成的測量誤差。
2.4 通信接口
為了使控制器能夠方便地與上層控制平臺進行聯(lián)網(wǎng)通信，實現(xiàn)控制器的遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，本設(shè)計為控制器添加了通信接口，采用簡單經(jīng)濟、廣泛應(yīng)用于工業(yè)上的RS485總線與外界進行通信。RS485采用差分信號進行傳輸，有較好的抗干擾能力，通過轉(zhuǎn)換模塊很容易實現(xiàn)從RS485到RS232的信號轉(zhuǎn)換，從而便于和上位計算機通信。選用了Maxim公司的MAX485芯片作為通信控制的主要器件，其工作電源為+5 V，采用半雙工通信方式，能夠?qū)TL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平，內(nèi)部包含了1個驅(qū)動器和1個收發(fā)器，通過串口可以方便地與PIC16F884進行通信。MAX485的接口電路如圖5所示。
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