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(多图) 一种基于单片机的节能断电保护电路设计

刘理云 曹胜男?? 2009年10月14日 ?? 收藏0

  电能为人类带来了经济效益,且方便环保,但应节约用电,注意安全,防止火灾发生。节能是降低成本,提高经济效益的重大课题,用电注意安全,防止火灾是我们时刻需要注意的问题。根据一些引起火灾的社会现象,设计了一种基于单片机的节能断电保护电路。

  1 硬件结构设计

  硬件电路如图1所示。S1为手动电源开关;S2按下闭合,放手断开;按下S2,单片机启动运行,经过2 s左右,KM闭合,交流220 V可为电器设备持续供电,供电5 min后,单片机根据传感器检测到的信息控制电源的供电;当某一路传感器检测到信息使P1.1为高电平时,P1.0输出5 V高电平至U4的3脚,而U4的2脚只有1.5 V,这样U4的1脚输出高电平使VT1导通,VT2导通,使12 V的直流电源可以为继电器JZC-36F的线圈供电,KM闭合,使交流220 V可为电器设备正常供电。当传感器检测到信息使P1.1为低电平时,延时1 min后,再次检测P1.1,若连续5 min P1.1为低电平,使P1.0输出低电平至U4的3脚,使U4的1脚输出低电平至VT1的基极,VT1截止,VT2截止,继电器JZC-36F线圈断电,KM断开,切断交流220 V供电。

硬件电路

  VD3,VD4为实现线或而接的隔离二极管,VD2为保护二极管,VD1是为了抬高VT1的发射极电位,VT2必须采用功率较大的三极管,如JE9051硅中功率晶体管。为了使继电器可靠地动作,电路中设计了+5 V和+12 V两种电源,元器件的型号或参数见表1。

元器件的型号或参数

  2 传感器信号处理电路

  传感器信号处理电路如图2所示。人体红外传感器用于检测人体发出的特定波长的红外线,进行非接触式距离较远的检测,其工作电压为3~15 V;当人体进入传感器感测区域时,传感器接收到频率为0.1~8 Hz的人体红外信号,2脚即输出微弱的交流信号。

传感器信号处理电路

  传感器2脚的输出信号经两级放大后,从U6的1脚输出,信号幅度为0.5~5 V,直流分量为3 V。U7,D5,D6,R14,R15,R16,R17,组成双门电压比较器,若U6的1脚无信号输出,则U7的2脚为3.3 V,U7的3脚为2.7 V,U7的1脚输出低电平;当U6的1脚输出大于4 V或小于2 V时,U7的1脚输出高电平至CPU。

  3 软件设计

  程序流程图如图3所示。需要开启电器设备时,按下S2两秒左右,启动单片机,使P1.0为高电平,KM闭合为电器设备持续供电;使P1.1为高电平,设P1.1为输入状态。5 min后开始检测P1.1,若P1.1为高电平,使P1.0为高电平,R0赋值05H,返回再次检测P1.1;若P1.1为低电平,延时1 min,若R0减1不为0,返回再次检测P1.1,若R0减1为0,使P1.0变为低电平,切断电器设备的供电。

程序流程图

  参考源程序如下:

程序

  4 应用实例

  下面举例说明本设计方案的应用。在家庭中,根据客厅结构,找一个合适的位置,把图1所示实际电路安装在一封闭盒中,要既方便操作,又美观。图1中S1可用用户电源总开关代替,装4~6个人体红外传感器,从不同方位检测客厅中有无人在,客厅中除照明以外的所有用电设备的电源都从图1中交流220 V输出端输出。这样,客厅中的用电设备启动后,若连续5 min客厅中无人,则客厅区的电源自动切断,既节约了电能,又延长了电器设备的使用时间,可有效地防止电火灾的发生。

  5 结 语

  本文的创新点是设计了一种成本低,既可有效节约电能,延长电器设备的使用寿命,又可防止电火灾的节能与断电保护电路。它既可家用,又可用于办公场地、学生宿舍等,安装调试方便。通过大量的实践使用证明,只要传感器安装的位置合适,该设计能可靠地工作,达到节能与断电保护的目的,但不同的控制目的使用的传感器有所不同,传感器输出的信号较弱,必须经过两级放大和双门电压比较器,送到P1.1的应该是较强的脉冲信号。


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单片机? 节能? 断电保护? 传感器?

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