TOP2 运用AT89C205l智能检测控制电路
采用AT89C205l单片计算机芯片设计制作了一个用于该开水器的“智能检测控制电路”,可实时监控水箱水位和各组电热管的工作状态,一旦水箱水位异常或电热管发生故障,均可自动完成保护动作并给出相应的声、光报警信号,提示维修管理人员及时进行检修。该电路具有结构简单、制作容易、使用方便等优点。
AT89C205l“单片机”芯片IC1做为本电路的核心,C3和R3构成了简易的上电自动复位电路。JT、C1、 C2与IC1的相关引脚构成了“单片机”的时钟电路。IC1的 15个I/0口中仅使用了13个,其中,P1.1一P1.6作为控制面板各指示灯的输出控制口,分别通过一只限流电阻,接至一只LED发光二极管的负极上,低电平有效,直接驱动LED显示。P1.7为负载(电热管)控制口,通过一只限流电阻接至光电耦合器GO1的2脚,其1脚接至+5V,当P1.7为高电位时,GO1和三相固态继电器均截止,各电热管不加电工作。当P1.7为低电位时,GO1和三相固态继电器导通,各电热管均加电工作。P1.0为报警信号控制输出口,接至IC2的15脚。IC2的10-14脚与外圈元件接成了一个可控式音频振荡器,其15脚为控制端(高电平有效1,9脚为输出端,输出信号经IC3组成的音频小功率放大器放大后驱动扬声器发音。平时单片机的P1,0在软件控制下输出为低电平,则可控式音频振荡器处于停振状态,故扬声器中无声。当电路需要发出音频报警信号时,通过软件控制,使单片机的P1.0断续输出高电平信号,则可控式音频振荡器就会断续工作,使扬声器发出嘀、嘀、喃的报警声响。IC2的1-7脚组成了电热管工作状态监控信号电平转换电路。电热管工作状态传感器采用TAl420型,这是一种立式、穿芯、并可在印刷线路板上直接焊接安装的小型精密交流电流互感器(HGQ1~HGQ3),具有全封闭,机械和耐环境性能好,电压隔离能力强,外形美观,精度高,采样范围宽,应用灵活等特点。
在使用时,要将各组电热管中的一根电源引线从该组对应的电流互感器的穿芯孔中穿过,这样,当各电热管工作正常时,穿过各电流互感器的电热管电源连线中就会有交流电流通过,由于互感作用,在各电流互感器的线圈端就会产生出互感的交流信号,该信号分别经Q1- Q3三组整流桥变换为高电平的直流信号电压,分别接至IC2的2、4、6(7)脚,经IC2将高电平变换为低电平后分别从1、3、5脚输出,接至单片机的 P3.4、P3.5、P3.70显然,如果某组电热管不工作,其对应的电流互感器就不会有感 应信号输出,而IC2与其对应的输出端也不会有低电平信号输出,这样,通过与软件配合,即可对各电热管的工作状态进行准确识别并通过各对应的发光二极管给出相应的指示。DWI~DW3稳压二极管主要起保护作用,用于防止电流互感器的输出信号超过IC2的VCC工作电压(+5V)而使IC2相关输入端损坏。水位信号传感器采用一只常通(水位正常时接通)型浮子式液位开关,由其串接在GO2的输入控制回路中,GO2的输出端接成“反相器”电路,从5脚输出并被接至单片机的P3,3,通过与软件配合,即可对水位状态进行准确识别并通过对应的LED给出“缺水”报警的发光信号。
DSP芯片TMS320F2812泄漏电流测试系统电路设计
泄漏电流是指在没有故障施加电压的情况下,电气设备中相互绝缘的金属零件之间,或带电零件与接地零件之间,通过其周围介质或绝缘表面所形成的电流。也包括当人触及电器设备时,由设备经过人体到达大地的电流或由设备经人体又回到设备的电流。它是衡量电器绝缘性好坏的重要标志之一,也是产品安全性能的主要指标。泄漏电流测试系统内部应当根据不同的标准,或者说最符合人体实际阻抗情况,具备一组或者几组由特定阻抗值和满足一定功率要求的电阻和电容组成的电路来vwin 人体触电。通过将人体阻抗网络连接人体可能触电的待测仪器部件,测量流过人体阻抗网络的电流。测控系统由PC机、DSP芯片TMS320F2812控制系统以及外围扩展功能电路、泄漏电流采集信号调理电路、DSP与PC通信接口电路构成,采集、计算、显示和存储进而分析被测仪器泄漏电流特征值。
高度放大与线性隔离电路的设计
按照对泄漏电流测试的最新标准要求,要求对50Hz~1 MHz的泄漏电流进行检测。所以对放大器的频带范围要求很高,本文选用低噪声精密运算放大器HA7-5127-5,其通频带宽达8.5 MHz,满足大于1 MHz的要求。前级电压跟随电路以及放大电路如图3所示。
图中,被测设备泄漏电流经过单一模拟人体阻抗网络,将电流信号转换成电压信号,钳形二极管电路起保护作用,防止正负电压过高。后加跟随放大器U1匹配阻抗和使信号稳定,放大器U2对微弱泄漏电流信号进行放大,通过RP1调整电路的放大增益,以便于观察和采集。
在泄漏电流隔离数据采集电路中,需要隔离的信号有ADC控制信号(直流电平)、ADC工作时钟信号(几兆甚至更高频率的信号),在这样的应用条件下,如果用普通的光耦隔离器件,只能隔离直流或者低频信号,所以采用光耦技术很难满足对泄漏电流隔离的需求。而磁耦隔离器件不能传输低频信号以及直流信号,且磁耦隔离对数字信号的传输性能较好,即使传输模拟信号,也会引起信号的失真,解决方法就是可以对需要传输的模拟信号进行电平抬高,使得模拟信号的最小电流值可以驱动隔离器件工作,才会保证被传输信号的不失真。另外一个解决的方法就是如果将需要传输的低频信号调制到高频载波上,再用磁耦合隔离电路隔离传输,在接收端再用解调电路提取出低频信号,可以实现用磁耦合隔离电路传输低频信号的目的。本文设计的新型磁耦合隔离电路不用调制和解调电路就可以实现低频和直流信号的磁耦合隔离传输,而且电路结构简单、功耗小,信号传输延迟很小。
电路说明:光耦U2用于正极性信号的隔离,光耦U3用于负极性信号的隔离。在隔离电路中,R2调节初级运放U1输入偏置电流的大小,C3起反馈作用,同时滤除了电路中的毛刺信号,避免HCNR201的铝砷化镓发光二极管LED受到意外冲击。R1可以控制LED的发光强度,从而对通道增益起一定的控制作用。HC-NR201是电流驱动,其工作电流要求为1~20 mA。由于是隔离双极性信号,因此采用双电源供电的HA7-5127-5运算放大器,其输出电流可达25 mA。R3是采样电阻,将光耦输出电流转变为电压信号,与运放U1组成电压跟随电路,实现输入输出电路的阻抗匹配。在图5线性光耦电路中,隔离电路的隔离电压增益,该隔离电路的隔离增益只与电阻值R3,R2有关,与光耦的电流传输特性无关,从而实现了电压隔离。
电平抬高电路的设计
由于TMS320F2812内部集成的A/D采样范围为0~3 V,在采集信号进行光耦隔离之前,可以调节放大器的增益,使被采集的电压信号落到-1.5~+1.5 V范围之内,然后设计一个+1.5 V的基准电压源将被采集信号进行电平抬高,这样就可以保证采样信号在0~3 V的范围内,电路如图6所示。
实现了电平抬高的目的,Ui的取值范围是-1.5~+1.5 V,Uo的取值范围是0~3 V。此时被采集信号在0~3 V输入电压范围之内,满足要求。
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