單片機多功能用電故障提示系統(tǒng)設(shè)計
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對于電網(wǎng)短路和線路故障檢測保護已有不少研究．市面上的電器短路、過載、超壓的保護器功能單一．容易損壞，沒用提示功能，不夠人性化。但隨人們生活水平的不斷提高。用電設(shè)備也不斷增加，產(chǎn)生了肓目用電現(xiàn)象．這給人們造成極大的安全隱患。其中危害性最大的用電故障有三種：輸入電壓過高、室內(nèi)線路嚴(yán)重過載、用電器短路。本文設(shè)計的單片機AT89C5l用電故障控制系統(tǒng)的目的就是為了防止這三種故障帶來的危害。
2 硬件的組成
單片機用電故障控制系統(tǒng)的硬件分別是：由降壓變壓器、2個相瓦串聯(lián)的感應(yīng)線圈、升壓變JK器、電磁開關(guān)、5V穩(wěn)壓電源、超壓過流信號獲取比較電路、可編程接門擴展芯片8255、HD44780字符液晶顯示模塊、ISD2650語音芯片．揚聲器和電容電阻等元器件組成，系統(tǒng)使用一片805l為控制芯片?？刂坪吞崾鞠到y(tǒng)的基本電路如圖1所示。
3 工作原理
3．1獲取故障檢測電壓
由電磁學(xué)理論得，通電導(dǎo)線周嗣有電磁場產(chǎn)生。在供電的電線旁安置兩個串聯(lián)的電磁感應(yīng)線圈(形狀為矩形)來獲取由導(dǎo)線電流變化產(chǎn)生的信號電壓。
由文獻中得，感應(yīng)線圈電壓計算公式為：
其中，μ0為真空磁導(dǎo)率，W為交流電的角頻率，Im為用戶總線的最大額定電流(可變值)，N感應(yīng)線圈的總匝數(shù)，，為感應(yīng)線圈的長．d為感應(yīng)線圈距導(dǎo)線的距離。a為感應(yīng)線圈的寬。
圖1單片機用電故障控制系統(tǒng)原理圖
3．2 過載故障保護電路工作原理
為了提高控制效果和減少感應(yīng)線圈的匝數(shù)．則采用升壓變壓器T1把信號電壓升高的方法進行電壓提升，設(shè)升壓變壓器T1的變比為10/1．當(dāng)用電過載時．流過進戶火線的電流大大增加，由電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)線圈兩端的感應(yīng)電壓大大增加，通過對這個感應(yīng)電壓的檢測就能判斷出當(dāng)前是否出現(xiàn)過載現(xiàn)象，設(shè)這個信號電壓達到V(升壓變壓器的次級輸出為1．5V)時開始報警提示，當(dāng)信號電壓超過0．159V(升壓變壓器的次級輸出為1．59V)時立即跳閘并報警提示。為了使控制系統(tǒng)獲取過載控制的取樣電壓信號．采用如圖2所示的電路。
圖2過載故障信號電壓傳輸原理網(wǎng)
集成電路TA7666原為錄音電平led顯示驅(qū)動集成電路，內(nèi)部包含5個電壓比較器，1腳為信號電壓輸入端，3、4、5、6和7腳為信號電壓輸出端?，F(xiàn)在采用集成電路TA7666是為了得到5個不間級別的信號電壓值。TA7666內(nèi)部的電壓比較器的基準(zhǔn)電壓是由8051單片機芯片根據(jù)用戶線的規(guī)格米確定，并通過單片機芯片的8腳(P17)輸出給TA7666。當(dāng)升壓變壓器輸出的電壓超過1．5V，整流后得大于V的電壓，經(jīng)R14和R15分壓后仍超過lV的電壓，經(jīng)TA7666內(nèi)部電壓比較器比較。3腳由高電變?yōu)榈碗娖?低電平為0．3v)，于是，二極管VD4導(dǎo)通，由R58和R59分壓得約為2V電壓加到805l單片機的P22IO口上。如果輸出的電壓不斷變高，則TA7666的4，5，6，7腳依次由高電平變?yōu)榈碗娖?。這樣在單片機的IO 13：P22，P23，P24，P25，和P26依次槍測到低電平輸入，由8051單片機芯片內(nèi)部運算識別從P00～P07腳輸出過載信號，由DO～D07腳輸入到8255擴展電路內(nèi)，再由8255內(nèi)部識別，從存儲器中調(diào)出過載字符顯示信號，從8255的PA0～PA7腳輸出給HD44780的7～14腳，由HD44780字符顯示模塊顯示出過載，不安全的文字。同時8255的PB0-PB7腳也輸出過載的信號，由A0一A7腳輸入到ISD2560內(nèi)部，ISD2560從存儲器中調(diào)出過載，不安全的語音信號，由ISD2560的14，15腳輸出，于是，揚聲器器連續(xù)發(fā)出五句“過載，不安全”的聲音。
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