專利名稱：惡性負(fù)載智能識別控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種惡性負(fù)載智能識別控制器。
背景技術(shù)：
學(xué)生公寓的負(fù)載類型主要有非線性整流性負(fù)載(如計算機(jī)、電視機(jī)、充電器)、感性負(fù)載(如電風(fēng)扇)和阻性負(fù)載(如熱得快、電爐)等三類。熱得快之類的大功率阻性負(fù)載是引發(fā)學(xué)生公寓火災(zāi)的主要原因，我們稱之為惡性負(fù)載。近年來，隨著高等院校規(guī)模的不斷擴(kuò)大，學(xué)生人數(shù)急劇上升，許多高校都實行后勤管理社會化。與此同時，在很多高校學(xué)生公寓內(nèi)，使用惡性負(fù)載引起的火災(zāi)開始增多。為了消除學(xué)生公寓用電安全隱患，相關(guān)方面經(jīng)常要花費很大的人力、物力去檢查宿舍是否使用了大功率用電器，但收效甚微。學(xué)生公寓允許使用的負(fù)載類型主要是非線性整流負(fù)載，在非線性整流負(fù)載的使用過程中檢測出投入的大功率惡性負(fù)載，確保學(xué)生正常用電的前提下，限制熱得快、電爐等大功率電器的使用，實現(xiàn)學(xué)生公寓用電管理的科學(xué)化和智能化，保障學(xué)生用電的安全性是迫切需要解決的問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種能自動監(jiān)測學(xué)生公寓內(nèi)是否使用了違章用電器，并且能夠立刻切斷宿舍電源的惡性負(fù)載智能識別控制器，從根本上消除在學(xué)生公寓內(nèi)使用禁用電器的現(xiàn)象，從而消除了用電安全隱患，并延長電線的使用壽命。本實用新型采用的技術(shù)方案是這種惡性負(fù)載智能識別控制器，包括單片機(jī)處理單元，電流信號提取模塊、電壓信號提取模塊，電源模塊，液晶顯示模塊，報警模塊、按鍵輸入模塊和繼電器控制輸出模塊，以單片機(jī)為核心進(jìn)行連接。上述技術(shù)方案中，所述電源模塊給控制器提供直流電源，所述電流信號提取模塊和電壓信號提取模塊將負(fù)載電壓和電流轉(zhuǎn)換為小信號電壓值，其輸出端連接單片機(jī)處理單元內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器。上述技術(shù)方案中，單片機(jī)處理單元完成數(shù)據(jù)的采樣、處理和輸出控制功能，對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，判斷出負(fù)載功率大小和性質(zhì)，根據(jù)負(fù)載的功率大小和性質(zhì)來控制繼電器的動作。上述技術(shù)方案中，所述的單片機(jī)為ATmegaie芯片，所述的液晶顯示模塊為諾基亞 2. 4tft-pq彩屏，顯示負(fù)載電流、電壓和功率的實時數(shù)值。上述技術(shù)方案中，所述電壓信號提取模塊包括電壓傳感器和運算放大器，所述電壓傳感器包括原邊S1、S2和副邊S3、S4，原邊S1、S2并聯(lián)在負(fù)載兩端，副邊S3、S4分別連接運算放大器的反相端和同相端。上述技術(shù)方案中，所述的運算放大器為LM324芯片，所述的電壓傳感器為 HKCPT61CE型電壓互感器。
3[0012]本實用新型的技術(shù)效果在于采用單片機(jī)處理單元、電流信號提取模塊、電壓信號提取模塊和繼電器控制模塊，通過智能識別，有效地控制大功率惡性負(fù)載電器的使用，同時又能允許安全電器如飲水機(jī)、計算機(jī)等用電器正常使用，從而為學(xué)生公寓用電人性化管理提供了有利的設(shè)備，實現(xiàn)學(xué)生公寓用電管理的科學(xué)化和智能化，保證大學(xué)生的生命財產(chǎn)安全。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。
圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型的負(fù)載電流測量電路圖；圖3為本實用新型的負(fù)載電壓測量電路圖；圖4為本實用新型的繼電器輸出控制模塊電路圖；圖5為本實用新型的液晶顯示接口電路圖；圖6為本實用新型的按鍵輸入接口電路圖；圖7為本實用新型的電源電路圖。
具體實施方式
參見圖1，整個系統(tǒng)由單片機(jī)處理單元，電流信號提取模塊、電壓信號提取模塊，電源模塊，液晶顯示模塊，報警模塊、按鍵輸入模塊和繼電器控制輸出模塊構(gòu)成。其中電源模塊給控制器提供直流電源，電流信號提取模塊和電壓信號提取模塊提取單片機(jī)可測量的小電壓信號，它的輸出端連接到單片機(jī)處理單元內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，得出負(fù)載功率大小和電流、電壓的相位關(guān)系，判斷出負(fù)載的性質(zhì)，通過繼電器模塊有效地控制惡性負(fù)載的使用；顯示模塊顯示負(fù)載電流、電壓和功率的實時數(shù)值；當(dāng)用電器的功率超過了控制器充許的范圍(范圍可以通過按鍵輸入模塊預(yù)設(shè))，報警模塊會發(fā)出報警聲音，并延時1分鐘之后切斷用戶的用電線路。過幾分鐘之后(可以預(yù)設(shè)3-5分鐘)，控制器自動合上用電線路，恢復(fù)用電，如果再次監(jiān)測到超出允許功率范圍的用電器仍然接在線路上，控制器再次切斷用戶的用電線路，當(dāng)切斷次數(shù)超過允許次數(shù)時，就不再自動合上。需要管理員輸入密碼解除控制器的控制。參見圖2，電流信號提取模塊包括電流互感器和運算放大器，Si、S2和S3、S4分別是電流互感器的原邊和副邊，在電流互感器的中心孔內(nèi)穿一匝母線(P1-P2)作為輸入，模塊輸出電壓Uout = I2*R1，此電壓信號輸入單片機(jī)的PAl引腳進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；參見圖3，電壓信號提取模塊包括電壓互感器和運算放大器，電壓互感包括原邊 S1、S2和副邊S3、S4，原邊S1、S2并聯(lián)在負(fù)載兩端，副邊S3、S4分別連接運算放大器的反相端和同相端。模塊輸出電壓Uout = I2*R1，此電壓信號輸入單片機(jī)的PAO引腳進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；參見圖4，當(dāng)單片機(jī)端口 PDO輸出低電平時，光電耦合器TIL117的發(fā)光二極管發(fā)光，使光敏三極管飽和導(dǎo)通，進(jìn)而使起驅(qū)動作用的三極管9013飽和導(dǎo)通，于是繼電器線圈J 得電，繼電器的動合觸點Jl-I閉合，從而使負(fù)載通電；當(dāng)PDO輸出高電平時，情況與前面相反。[0025]參見圖5，單片機(jī)ATMEGA16的PBO PB7與IXD的數(shù)據(jù)線DBO DB7采用并行接口方式連接；LCD控制線RES、CS、RD、WR、RS分別接到單片機(jī)的PD3 PD7。各控制線的功能如下RES為IXD復(fù)位信號線，當(dāng)被置為低電平時IXD復(fù)位；RS為數(shù)據(jù)/指令控制線0為傳送控制命令，1為傳送數(shù)據(jù)；CS為片選端，低電平有效；RD為讀信號，低電平有效；WR為寫信號，低電平有效；LED為IXD背景燈控制口線，當(dāng)被設(shè)置成為高電平時背景燈亮；單片機(jī)對IXD的控制主要包括讀操作和寫操作。參見圖6，系統(tǒng)設(shè)有4個觸摸式按鍵，用來輸入密碼和調(diào)節(jié)控制器允許的負(fù)載功率，當(dāng)單片機(jī)給PCO高電平后，立即拉低，PCl檢測到高電平時開始啟動定時計數(shù)器計數(shù)，檢測到低電平停止計數(shù)。若沒有人體的電容存在(人體不接觸按鍵)，定時計數(shù)器的計數(shù)值很??；如果人體接觸了按鍵，PCl檢測低電平的時間延長，定時計數(shù)器的計數(shù)值增大。單片機(jī)根據(jù)計數(shù)值的大少來判斷是否有鍵按下。參見圖7，將220V/50HZ的交流電壓通過變壓器將其轉(zhuǎn)換為18V，然后接入電橋進(jìn)行整流。通過電容，集成穩(wěn)壓器7812、7805和ASM1117組成的電路進(jìn)行濾波和穩(wěn)壓，得到控制器需要的+12V、+5V和+3V直流電壓。
權(quán)利要求1.一種惡性負(fù)載智能識別控制器，包括單片機(jī)處理單元，電流信號提取模塊、電壓信號提取模塊，電源模塊，液晶顯示模塊，報警模塊、按鍵輸入模塊和繼電器控制輸出模塊，其特征在于所述電源模塊給控制器提供直流電源；電流信號提取模塊和電壓信號提取模塊將負(fù)載電壓和電流轉(zhuǎn)換為小信號電壓值，其輸出端連接單片機(jī)處理單元內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器；單片機(jī)對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，判斷出負(fù)載功率大小和性質(zhì)，根據(jù)負(fù)載的功率大小和性質(zhì)來控制繼電器的動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的惡性負(fù)載智能識別控制器，其特征在于所述電壓信號提取模塊包括電壓傳感器和運算放大器，所述電壓傳感器包括原邊Si、S2和副邊S3、S4，原邊 Si、S2并聯(lián)在負(fù)載兩端，副邊S3、S4分別連接運算放大器的反相端和同相端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的惡性負(fù)載智能識別控制器，其特征在于所述的單片機(jī)為 ATmegalB芯片，所述的液晶顯示模塊為諾基亞2. 4tft-pq彩屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的惡性負(fù)載智能識別控制器，其特征在于所述的運算放大器為LM3M芯片，所述的電壓傳感器為HKCPT61CE型電壓互感器。
專利摘要本實用新型公開了一種惡性負(fù)載智能識別控制器，包括單片機(jī)處理單元，電流信號提取模塊、電壓信號提取模塊，電源模塊，液晶顯示模塊，報警模塊、按鍵輸入模塊和繼電器控制輸出模塊。電流信號提取模塊和電壓信號提取模塊將負(fù)載電壓和電流轉(zhuǎn)換為小信號電壓值，其輸出端連接到單片機(jī)處理單元內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，判斷出負(fù)載功率大小和性質(zhì)，根據(jù)負(fù)載的功率大小和性質(zhì)來控制繼電器的動作。本實用新型能有效識別學(xué)生公寓中容易引起火災(zāi)的大功率電器，在確保學(xué)生正常用電的前提下，限制熱得快、電爐等大功率電器的使用。實現(xiàn)學(xué)生公寓用電管理的科學(xué)化和智能化，保證大學(xué)生的生命財產(chǎn)安全。
文檔編號H02H3/08GK202042874SQ20112008470
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月19日
發(fā)明者劉兵, 劉輝, 周志英, 胡久松 申請人:長沙學(xué)院