基于8051單片機的多功能用電故障控制器實現

1 引言

　　對于電網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。用電設備也不斷增加，產生了肓目用電現象。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、室內線路嚴重過載、用電器短路。本文設計的單片機AT89C5l用電故障控制系統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的硬件分別是：由降壓變壓器、2個相瓦串聯的感應線圈、升壓變JK器、電磁開關、5V穩壓電源、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，系統使用一片805l為控制芯片。控制和提示系統的基本電路如圖1所示。

　　圖1 單片機用電故障控制系統原理圖

　　3 工作原理

　　3.1獲取故障檢測電壓

　　由電磁學理論得，通電導線周嗣有電磁場產生。在供電的電線旁安置兩個串聯的電磁感應線圈(形狀為矩形)來獲取由導線電流變化產生的信號電壓。

　　由文獻中得，感應線圈電壓計算公式為：

　　其中，μ0為真空磁導率，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感應線圈的總匝數，l為感應線圈的長。d為感應線圈距導線的距離。a為感應線圈的寬。

　　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線圈的匝數。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，設升壓變壓器T1的變比為10/1。當用電過載時。流過進戶火線的電流大大增加，由電磁感應定律得，感應線圈兩端的感應電壓大大增加，通過對這個感應電壓的檢測就能判斷出當前是否出現過載現象，設這個信號電壓達到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