基于8051單片機(jī)的多功能用電故障控制器實(shí)現(xiàn)

1 引言

　　對(duì)于電網(wǎng)短路和線路故障檢測(cè)保護(hù)已有不少研究。市面上的電器短路、過(guò)載、超壓的保護(hù)器功能單一。容易損壞，沒(méi)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?cè)斐蓸O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(guò)高、室內(nèi)線路嚴(yán)重過(guò)載、用電器短路。本文設(shè)計(jì)的單片機(jī)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(lái)的危害。

　　2 硬件的組成

　　單片機(jī)用電故障控制系統(tǒng)的硬件分別是：由降壓變壓器、2個(gè)相瓦串聯(lián)的感應(yīng)線圈、升壓變JK器、電磁開(kāi)關(guān)、5V穩(wěn)壓電源、超壓過(guò)流信號(hào)獲取比較電路、可編程接門擴(kuò)展芯片8255、HD44780字符液晶顯示模塊、ISD2650語(yǔ)音芯片。揚(yáng)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。控制和提示系統(tǒng)的基本電路如圖1所示。

　　圖1 單片機(jī)用電故障控制系統(tǒng)原理圖

　　3 工作原理

　　3.1獲取故障檢測(cè)電壓

　　由電磁學(xué)理論得，通電導(dǎo)線周嗣有電磁場(chǎng)產(chǎn)生。在供電的電線旁安置兩個(gè)串聯(lián)的電磁感應(yīng)線圈(形狀為矩形)來(lái)獲取由導(dǎo)線電流變化產(chǎn)生的信號(hào)電壓。

　　由文獻(xiàn)中得，感應(yīng)線圈電壓計(jì)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)，l為感應(yīng)線圈的長(zhǎng)。d為感應(yīng)線圈距導(dǎo)線的距離。a為感應(yīng)線圈的寬。

　　3.2 過(guò)載故障保護(hù)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(hào)電壓升高的方法進(jìn)行電壓提升，設(shè)升壓變壓器T1的變比為10/1。當(dāng)用電過(guò)載時(shí)。流過(guò)進(jìn)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(guò)對(duì)這個(gè)感應(yīng)電壓的檢測(cè)就能判斷出當(dāng)前是否出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象，設(shè)這個(gè)信號(hào)電壓達(dá)到V(升壓變壓器的次級(jí)輸出為1.5V)時(shí)開(kāi)始報(bào)警提示，當(dāng)信號(hào)電壓超過(guò)0.159V(升壓變壓器的次級(jí)輸出為1.59V)時(shí)立即跳閘并報(bào)警提示。為了使控制系統(tǒng)獲取過(guò)載控制的取樣電壓信號(hào)。采用如圖2所示的電路。

　　圖2 過(guò)載故障信號(hào)電壓傳輸原理網(wǎng)