多用途電力電子遠程控制器的設計應用

在無人值班變電站、辦公場所、家用電器中，有許多需要進行遠程操作控制的設施，以實現(xiàn)通電和停電功能，從而提高效率、節(jié)約能源、增強安全性能。本文根據(jù)需要，進行了相關電路的設計制作，能夠接收和判別手機與座機發(fā)布的操作指令，完成控制功能，到達設計目的。

1.遠控實例

在工農(nóng)業(yè)、機關廠礦和家用電器中，有若干需要進行遠程操作控制的儀器設施，如下實例：

(1)電力系統(tǒng)常用的五防電腦鑰匙，內含蓄電池，現(xiàn)狀是不操作時長期帶電浮充，由此容易老化損壞。對該狀況我們做了技術改進，將其設計為每當操作使用后立即一次性充電，電能充滿后，自動斷開電源，轉為冷機等待，去除熱浮充。當調度中心下達操作命令，執(zhí)行人員則在遠方通過座機或手機向相關變電站五防鑰匙發(fā)出信號，啟動斷開的充電電源，補充待機期間泄露的電能。而當操作人員到達變電站時，已有完整足夠的電量供其驗碼、開鎖使用。

(2)現(xiàn)機關、廠房、商務等，都普遍裝配使用了照明、電腦、空調等設施。若同樣采用遠程控制器，利用座機或手機向辦公地點發(fā)出指令，則儀器啟動，斷開電源，實現(xiàn)遠程隨機控制，達到安全節(jié)能目的。

(3)家用電器，猶如司機、供應、業(yè)務推銷等流動人員，不能確定回家時間，飯菜很難準備。如使用遠程控制設施，則可在任何工作結束時，采用座機或手機發(fā)出指令，使家里電源接通，開始蒸煮煲湯。

這些實例都集中了一點，采用座機或手機在遠方隨機對電力設施進行通、斷電控制，使之開展工作或節(jié)約能源等。那么該儀器的結構如何?功能又是怎樣實現(xiàn)的呢?對此我們將進行相關設計介紹。

2.電路設計

分析諸多遠控實例的共同點，是采用手機或座機向辦公室或家庭的電話機，發(fā)出操作指令。電話機接到指令會產(chǎn)生振鈴脈沖，經(jīng)接收處理，確認達到閥值電壓時，送出兩類控制信號，一類啟動用電器工作，另一類則跳閘節(jié)能。據(jù)此，我們實施了相關電路的設計制作。

2.1采樣判斷電路

經(jīng)測量，電話機在無振鈴信號時，分接線端頭電壓為43V，有呼叫信號到來時，電壓上升至50V，高達7V的差距，為信號采集奠定了良好基礎。

圖1中端頭①、②從電話接線盒中引接而來，信號經(jīng)電阻R1降壓，疊加在電阻R2與R3的分壓值上，傳送給運算放大器IC1的同相輸入端3腳。IC1的反相輸入端2腳接有4.5V穩(wěn)壓二極管D1，起基準判斷作用。無鈴聲時，盒中43V電壓經(jīng)R1降壓，V3低于V2，IC1保持截止狀態(tài)。有呼叫信號到來時，①、②端頭引入50V電壓，經(jīng)R1降壓，仍保持有≥5V的電壓值，使V3大于V2，IC1啟動翻轉，6腳輸出高電平。

2.2積分充電電路

集成運放翻轉后，6腳輸出較為穩(wěn)定的5伏電壓值，傳送給電阻R7，并對電容C1充電，電位器W1做充電速率調整。

復合管BG1、BG2和R9完成功放和比較判斷雙功能，門檻電壓設計為4V，即UR61-2=Uc1﹤4V復合管截止，UR61-2≥4V復合管導通。

UR61-2=Uc1的變化情況有兩種：

第一，電話撥通，堅持響完，一般鈴聲在10余次，時間在15秒以上，此時電容C1充電，數(shù)值如積分式，電壓Uc1從0~5V積累變化：

電壓積分曲線如圖2所示。

圖2中曲線1是在第一次撥通電話，IC1輸出高電平，電容電壓Uc1作充電積累，從a點的0值開始，經(jīng)過15秒左右，Uc1達到全電壓5V的60%，如圖中b點。此時鈴聲結束，因無人接聽，其他人在短時間內不太會重撥，IC1返回截止。IC1截止后，6腳輸出低電平，Uc1轉為經(jīng)電阻R7、R6放電，圖示曲線1中從b點向d點下降，至回到0值電壓。整個過程控制電路不啟動。

第二，使用者則知道，在第一次響鈴結束后，立即重撥(為避免撥號撞車和他人重撥，經(jīng)電位器W1調整，重撥次數(shù)可增加，但原理相同)。如圖3中曲線2，在幾秒鐘重撥的間隔時間內，電容電壓Uc1亦會短時放電，降低約10%的幅值，即回到c點約2.5V處。因重撥，IC1又重新輸出高電平，電容器將會在余留的c點基礎上向5V滿電壓繼續(xù)積分充電。在此過程中，電壓值會達到：

UR61-2=Uc1≥4V

超過門檻電壓，復合管BG1、BG2導通，使后續(xù)電路啟動工作。

2.3自保持電路

在圖2中，如上所述，當復合管BG1、BG2導通，啟動1A和30A小、中型繼電器J1與J2.

J1常開接點J1-1閉合，與串聯(lián)電阻R8一起引入直流工作電壓。作用是在使用人掛機后，IC1截止，UBG1-2=Uc1會在放電至失去復合管啟動能力的情況下，實現(xiàn)自保持功能，使BG1、BG2繼續(xù)導通，J1與J2保持啟動。

2.4交流工作電路

在圖2右側可見，220V交流電從③、④端頭引入，經(jīng)開關K1控制，分為三路工作。

2.4.1直流工作電源

當開關K1合上，引入的220V交流電源，一端經(jīng)變壓器B降壓，D2、D3全波整流，電容C2濾波，WY1三端穩(wěn)壓，供做采樣、判斷、控制電路的工作電源。發(fā)光二極管Fg1與電阻R10串聯(lián)，點亮指示工作電壓源正常。

2.4.2用電器通電控制

從圖2中可見，30A繼電器J2的常開接點J2-1、開關K2相并聯(lián)，控制用電器DQ1的交流電源。這是在電腦、空調、家用電器有人在場，需要直接或長期用電時，可合上K2，直接向用電器DQ1供電。但當無人在場，不用電或用電不定期時，則先斷開K2，遠方電力控制功能自動投入，即當話機或手機發(fā)布指令，經(jīng)判別為有效信號時，電路翻轉，使繼電器常開結點J2-1接通，向用電器供給交流電源。這對五防鑰匙充電和流動性工作人員電炊做飯等控制相當有用。

2.4.3用電器節(jié)能控制

在圖2中，我們將交流電的另一條支路中的K3開關和繼電器常閉接點J2-2做并聯(lián)設計，由此實現(xiàn)對用電器是否投入電話遠控跳閘節(jié)能的選擇。不投入，合上K3，工業(yè)或家用電器則可長期帶電;但要考慮遠控時，則斷開K3，這時，無遠控指令來到，J2不啟動，常閉接點J2-2閉合，用電器照常工作。但當辦公或家用的電腦、空調、電熱毯等，開啟后，往往出現(xiàn)使用人員離開卻忘記關斷電源的情況，這樣，不僅浪費電能，增加開支，更潛伏安全隱患，不少火災事故便是這樣引起的。所以，我們認為采用遠程控制為好。在本儀器中，只需簡單斷開K3開關，則在任何情況下，都可以采用電話遠方發(fā)布指令，經(jīng)采樣、判斷、控制啟動，繼電器J2常閉接點J2-2斷開，電源關斷，起到遠程安全節(jié)能控制的作用。

聯(lián)系前后可見，在繼電器J2的公共接點分別轉換投切下，常開和常閉接點在用電器導通送電、斷開節(jié)能控制中都可以發(fā)揮作用，這是對元器件功能的充分利用。

3.結語

綜上所述，我們采用基準設置、運放判別、積分采樣、閥值比較和繼電器接點的巧妙組合等，設計制作出的多用途電力電子控制儀，能響應通訊工具在遠方隨機發(fā)布的指令，實現(xiàn)用電器啟動運行和跳閘節(jié)能的雙重目的，電路優(yōu)化簡潔，性價比高，頗值推廣應用。