基于單片機(jī)的三相自復(fù)式過(guò)、欠壓保護(hù)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于單片機(jī)的三相自復(fù)式過(guò)、欠壓保護(hù)器?，F(xiàn)有的過(guò)壓、欠壓保護(hù)產(chǎn)品針對(duì)三相電壓保護(hù)的很少，且采用降壓變壓器來(lái)完成電壓檢測(cè)，這就導(dǎo)致系統(tǒng)功能無(wú)法完全同步。本發(fā)明的保護(hù)器由電源電路、電壓檢測(cè)取樣電路、單片機(jī)控制電路和磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路組成；電源電路的輸入端為三相電進(jìn)線端，輸出端為單片機(jī)控制電路和磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路；電壓檢測(cè)取樣電路的輸入端為三相電進(jìn)線端，輸出端為單片機(jī)控制電路；單片機(jī)控制電路的輸出端為磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路，單片機(jī)控制電路接收電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換判斷，再經(jīng)延時(shí)控制輸出至磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路。本發(fā)明體積小、使用壽命長(zhǎng)、一致性好，可實(shí)現(xiàn)保護(hù)電壓參數(shù)的精確調(diào)整，保護(hù)可靠。
【專利說(shuō)明】基于單片機(jī)的三相自復(fù)式過(guò)、欠壓保護(hù)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電源的過(guò)、欠壓保護(hù)裝置，具體涉及一種基于單片機(jī)的三相自復(fù)式過(guò)、欠壓保護(hù)器。
【背景技術(shù)】
[0002]2008年起執(zhí)行的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008中規(guī)定，“住宅配電箱的進(jìn)線端應(yīng)裝設(shè)短路、過(guò)負(fù)荷和過(guò)、欠電壓保護(hù)器”。目前可市購(gòu)的大多為單項(xiàng)自復(fù)式過(guò)欠壓保護(hù)器，適用于家庭住宅等使用，但其他較大物業(yè)單位如酒店、別墅等對(duì)用電安全有同樣甚至更高的要求，單項(xiàng)保護(hù)器已不能滿足。市場(chǎng)上現(xiàn)有的針對(duì)三相電的過(guò)壓、欠壓保護(hù)系統(tǒng)都是用三個(gè)獨(dú)立的單相簡(jiǎn)單拼接而成，事實(shí)上這種用法由于本身構(gòu)造設(shè)計(jì)的局限，并不能實(shí)現(xiàn)同步，所以在現(xiàn)實(shí)使用中是不能起到保護(hù)作用的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種適用于大型物業(yè)的基于單片機(jī)的三相自復(fù)式過(guò)、欠壓保護(hù)器，功耗更低、更可靠、使用壽命更長(zhǎng)。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
基于單片機(jī)的三相自復(fù)式過(guò)、欠壓保護(hù)器，其特征在于:
所述的保護(hù)器由電源電路、電壓檢測(cè)取樣電路、單片機(jī)控制電路和磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路組成；
所述的電源電路的輸入端為三相電進(jìn)線端，輸出端為單片機(jī)控制電路和磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路；
所述的電壓檢測(cè)取樣電路的輸入端為三相電進(jìn)線端，輸出端為單片機(jī)控制電路；
所述的單片機(jī)控制電路的輸出端為磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路；
單片機(jī)控制電路接收電壓檢測(cè)取樣電路提供的電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換判斷，再經(jīng)延時(shí)控制輸出至磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路，即對(duì)取樣電壓過(guò)、欠壓情況進(jìn)行判斷。
[0005]所述的電源電路中，三相相電壓A、B、C分三路輸入，相電壓A、N經(jīng)并聯(lián)的壓敏電阻RV1，再經(jīng)濾波器Cl濾波后，第一路經(jīng)電阻Rl分壓，由濾波器C2濾波，送給二極管D1、D2和電容El進(jìn)行半波整流平波，產(chǎn)生直流供電電源，然后經(jīng)電阻R9和R2、三極管Q5、電阻R3及二極管D4送入穩(wěn)壓電路芯片TL7812，由其輸出12V直流電源；第二路送至電源芯片TL7805形成+5V電源；
B、C兩相與A相相同。
[0006]所述的電壓檢測(cè)取樣電路采集A、B、C三相電，為單片機(jī)提供電壓信號(hào)汸相電經(jīng)二極管D3完成半波整流，經(jīng)電阻R14、電容E2濾波降壓，由可調(diào)電阻Wl采集輸入信號(hào)，經(jīng)電容E3濾波送入單片機(jī)控制電路；
B、C兩相與A相相同。
[0007]所述的單片機(jī)控制電路包括單片機(jī)U2、電容C7、穩(wěn)壓管Zl、Z2、Z3 ； 電源電路提供的+5V電源為單片機(jī)U2提供供電電源，其正負(fù)極之間并接電容C7完成濾波；穩(wěn)壓管Z1-Z3為采樣輸入電壓信號(hào)提供異常保護(hù)，其穩(wěn)壓值為+5.1V，采集信號(hào)值一般為1.5?3V, —旦輸入異常,信號(hào)值大于+5.1V時(shí),穩(wěn)壓管擊穿將輸入電壓值箝位于穩(wěn)壓值，保護(hù)單片機(jī)；
電壓檢測(cè)取樣電路采集的A、B、C三相電壓信號(hào)送入單片機(jī)U2，經(jīng)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，與設(shè)定值比較產(chǎn)生過(guò)、欠壓及缺相信號(hào)，分別用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管L1-L4顯示保護(hù)器狀態(tài)；同時(shí)，產(chǎn)生的信號(hào)輸出指令輸出至磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)檢測(cè)量大小接通或斷開(kāi)所保護(hù)的主電路。
[0008]所述的磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路包括磁保持繼電器K3、三極管Q1-Q4以及電阻R6、R7、RIO、Rll、R19、R20、R21 和 R22 ；
電阻R7、RIO、R19、R20及Ql、Q3組成一組功率放大電路，單片機(jī)U2輸出指令時(shí)，其高電平信號(hào)經(jīng)電阻R10、三極管Q3至地形成回路，使三極管Q3導(dǎo)通，從而使+12V電源經(jīng)三極管Q1、電阻R20、三極管Q3至地，使三極管Ql導(dǎo)通，則+12V電源經(jīng)三極管Ql加至磁保持繼電器K3線圈，驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器K3工作，其主觸點(diǎn)閉合，接通三相電源主電路；
電源出現(xiàn)過(guò)、欠壓故障時(shí)，單片機(jī)U2輸出指令經(jīng)電阻R11、R6、三極管Q2、Q4、電阻R21、R22組成的功率放大電路，給磁保持繼電器K3的1、2端送入反向脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使其狀態(tài)反轉(zhuǎn)，主觸點(diǎn)斷開(kāi)，保護(hù)主電路。
[0009]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明涉及的過(guò)、欠壓保護(hù)系統(tǒng)具有功耗小、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)、一致性好的優(yōu)點(diǎn)；而且，主控單元采用單片機(jī)控制，可實(shí)現(xiàn)比較電壓任意設(shè)置。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為電源電路圖(A相)。
[0011]圖2為電壓檢測(cè)取樣電路圖(A相)。
[0012]圖3為單片機(jī)控制電路圖。
[0013]圖4為磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路。
[0014]圖5基于單片機(jī)的三相自復(fù)式過(guò)、欠壓保護(hù)器軟件流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0016]本發(fā)明所涉及的一種基于單片機(jī)的三相自復(fù)式過(guò)、欠壓保護(hù)器，由電源電路、電壓檢測(cè)取樣電路、單片機(jī)控制電路和磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路組成，電源電路的輸入端為三相電進(jìn)線端，輸出端為單片機(jī)控制電路和磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路；電壓檢測(cè)取樣電路的輸入端為三相電進(jìn)線端，輸出端為單片機(jī)控制電路；單片機(jī)控制電路的輸出端為磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路。單片機(jī)控制電路接收電壓檢測(cè)取樣電路提供的電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換判斷，再經(jīng)延時(shí)控制輸出至磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路，即對(duì)取樣電壓過(guò)、欠壓情況進(jìn)行判斷。保護(hù)器工作時(shí)，電源電路輸入三相電壓經(jīng)集成穩(wěn)壓電路產(chǎn)生系統(tǒng)所需直流電源；電壓檢測(cè)取樣電路采集A、B、C三相電，為單片機(jī)提供電壓信號(hào)；單片機(jī)控制單元電路完成對(duì)檢測(cè)到的電壓信號(hào)經(jīng)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行判斷處理；三相磁保持繼電器接受單片機(jī)輸出控制指令，由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)動(dòng)作，完成對(duì)主電源的保護(hù)。
[0017]本發(fā)明具有以下結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn):(1)采用專用集成穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，提供系統(tǒng)單片機(jī)及磁保持繼電器的工作電源；(2 )單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器采樣輸入信號(hào)及基準(zhǔn)信號(hào)電路，用以分別采樣輸入三相電壓及基準(zhǔn)電壓；(3)單片機(jī)對(duì)輸入及基準(zhǔn)信號(hào)采樣，自動(dòng)判斷過(guò)壓、欠壓；(4)單片機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路輸出過(guò)、欠壓信號(hào)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器的能量；(5)專用磁保持繼電器作為執(zhí)行器，最終控制三相電源的通斷。
[0018]參見(jiàn)圖1，電源電路中，三相相電壓A、B、C分三路輸入，相電壓A、N經(jīng)并聯(lián)的壓敏電阻RV1，再經(jīng)濾波器Cl濾波后，第一路經(jīng)電阻Rl分壓，由濾波器C2濾波，送給二極管D1、D2和電容El進(jìn)行半波整流平波，產(chǎn)生直流供電電源，然后經(jīng)電阻R9和R2、三極管Q5、電阻R3及二極管D4送入穩(wěn)壓電路芯片TL7812，由其輸出12V直流電源；第二路送至電源芯片TL7805形成+5V電源。B、C兩相與A相相同。
[0019]參見(jiàn)圖2，電壓檢測(cè)取樣電路采集A、B、C三相電，為單片機(jī)提供電壓信號(hào)；A相電經(jīng)二極管D3完成半波整流，經(jīng)電阻R14、電容E2濾波降壓，由可調(diào)電阻Wl采集輸入信號(hào)，經(jīng)電容E3濾波送入單片機(jī)控制電路。B、C兩相與A相相同。
[0020]參見(jiàn)圖3，單片機(jī)控制電路包括單片機(jī)U2、電容C7、穩(wěn)壓管Zl、Z2、Z3。電源電路提供的+5V電源為單片機(jī)U2提供供電電源，其正負(fù)極之間并接電容C7完成濾波；穩(wěn)壓管Z1-Z3為采樣輸入電壓信號(hào)提供異常保護(hù)，其穩(wěn)壓值為+5.1V，采集信號(hào)值一般為1.5?3V, 一旦輸入異常,信號(hào)值大于+5.1V時(shí),穩(wěn)壓管擊穿將輸入電壓值箝位于穩(wěn)壓值,保護(hù)單片機(jī)。電壓檢測(cè)取樣電路采集的A、B、C三相電壓信號(hào)送入單片機(jī)U2，經(jīng)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，與設(shè)定值比較產(chǎn)生過(guò)、欠壓及缺相信號(hào)，分別用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管L1-L4顯示保護(hù)器狀態(tài)；同時(shí)，產(chǎn)生的信號(hào)輸出指令輸出至磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)檢測(cè)量大小接通或斷開(kāi)所保護(hù)的主電路。
[0021]參見(jiàn)圖4，磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路包括磁保持繼電器K3、三極管Q1-Q4以及電阻R6、R7、RIO、Rll、R19、R20、R21 和 R22。電阻 R7、RIO、R19、R20 及 Ql、Q3 組成一組功率放大電路，單片機(jī)U2輸出指令時(shí)，其高電平信號(hào)經(jīng)電阻R10、三極管Q3至地形成回路，使三極管Q3導(dǎo)通，從而使+12V電源經(jīng)三極管Q1、電阻R20、三極管Q3至地，使三極管Ql導(dǎo)通，則+12V電源經(jīng)三極管Ql加至磁保持繼電器K3線圈，驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器K3工作，其主觸點(diǎn)閉合，接通三相電源主電路。電源出現(xiàn)過(guò)、欠壓故障時(shí)，單片機(jī)U2輸出指令經(jīng)電阻R11、R6、三極管Q2、Q4、電阻R21、R22組成的功率放大電路，給磁保持繼電器K3的1、2端送入反向脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使其狀態(tài)反轉(zhuǎn)，主觸點(diǎn)斷開(kāi)，保護(hù)主電路。
[0022]電壓檢測(cè)取樣電路把電源信號(hào)輸入單片機(jī)U2，單片機(jī)U2對(duì)電網(wǎng)電壓實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到電壓在正常范圍之內(nèi)時(shí)，由單片機(jī)U2給磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出脈沖吸合指令。磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器的吸合線圈，完成合閘，給負(fù)載供電。若因電網(wǎng)電源故障造成電壓過(guò)高或過(guò)低而超出設(shè)定之后，則啟動(dòng)延時(shí)，延時(shí)到時(shí)后，則由單片機(jī)U2發(fā)出脈沖分閘指令，再經(jīng)磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器分閘線圈，完成分閘，停止向負(fù)載供電。當(dāng)切斷向負(fù)載供電后，單片機(jī)U2仍實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電壓，當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)至正常值時(shí)，單片機(jī)U2啟動(dòng)自復(fù)延時(shí)，以防止電壓突然恢復(fù)，供電時(shí)電源不穩(wěn)定影響用戶用電，延時(shí)到時(shí)后，由單片機(jī)U2給磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出脈沖吸合指令，完成自動(dòng)復(fù)位合閘，恢復(fù)給負(fù)載供電。這樣的延時(shí)設(shè)計(jì)，既保證了供電連續(xù)性，也可以保護(hù)用電設(shè)備的安全用電。
[0023]本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過(guò)閱讀本發(fā)明說(shuō)明書(shū)而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.基于單片機(jī)的三相自復(fù)式過(guò)、欠壓保護(hù)器，其特征在于: 所述的保護(hù)器由電源電路、電壓檢測(cè)取樣電路、單片機(jī)控制電路和磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路組成； 所述的電源電路的輸入端為三相電進(jìn)線端，輸出端為單片機(jī)控制電路和磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路； 所述的電壓檢測(cè)取樣電路的輸入端為三相電進(jìn)線端，輸出端為單片機(jī)控制電路； 所述的單片機(jī)控制電路的輸出端為磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路； 單片機(jī)控制電路接收電壓檢測(cè)取樣電路提供的電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換判斷，再經(jīng)延時(shí)控制輸出至磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路，即對(duì)取樣電壓過(guò)、欠壓情況進(jìn)行判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的三相自復(fù)式過(guò)、欠壓保護(hù)器，其特征在于: 所述的電源電路中，三相相電壓A、B、C分三路輸入，相電壓A、N經(jīng)并聯(lián)的壓敏電阻RV1，再經(jīng)濾波器Cl濾波后，第一路經(jīng)電阻Rl分壓，由濾波器C2濾波，送給二極管D1、D2和電容El進(jìn)行半波整流平波，產(chǎn)生直流供電電源，然后經(jīng)電阻R9和R2、三極管Q5、電阻R3及二極管D4送入穩(wěn)壓電路芯片TL7812，由其輸出12V直流電源；第二路送至電源芯片TL7805形成+5V電源； B、C兩相與A相相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于單片機(jī)的三相自復(fù)式過(guò)、欠壓保護(hù)器，其特征在于: 所述的電壓檢測(cè)取樣電路采集A、B、C三相電，為單片機(jī)提供電壓信號(hào)；A相電經(jīng)二極管D3完成半波整流，經(jīng)電阻R14、電容E2濾波降壓，由可調(diào)電阻Wl采集輸入信號(hào)，經(jīng)電容E3濾波送入單片機(jī)控制電路； B、C兩相與A相相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于單片機(jī)的三相自復(fù)式過(guò)、欠壓保護(hù)器，其特征在于: 所述的單片機(jī)控制電路包括單片機(jī)U2、電容C7、穩(wěn)壓管Zl、Z2、Z3 ； 電源電路提供的+5V電源為單片機(jī)U2提供供電電源，其正負(fù)極之間并接電容C7完成濾波；穩(wěn)壓管Z1-Z3為采樣輸入電壓信號(hào)提供異常保護(hù)，其穩(wěn)壓值為+5.1V，采集信號(hào)值一般為1.5~3V, —旦輸入異常,信號(hào)值大于+5.1V時(shí),穩(wěn)壓管擊穿將輸入電壓值箝位于穩(wěn)壓值，保護(hù)單片機(jī)； 電壓檢測(cè)取樣電路采集的A、B、C三相電壓信號(hào)送入單片機(jī)U2，經(jīng)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，與設(shè)定值比較產(chǎn)生過(guò)、欠壓及缺相信號(hào)，分別用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管L1-L4顯示保護(hù)器狀態(tài)；同時(shí)，產(chǎn)生的信號(hào)輸出指令輸出至磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)檢測(cè)量大小接通或斷開(kāi)所保護(hù)的主電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于單片機(jī)的三相自復(fù)式過(guò)、欠壓保護(hù)器，其特征在于: 所述的磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路包括磁保持繼電器K3、三極管Q1-Q4以及電阻R6、R7、RIO、Rll、R19、R20、R21 和 R22 ； 電阻R7、RIO、R19、R20及Ql、Q3組成一組功率放大電路，單片機(jī)U2輸出指令時(shí)，其高電平信號(hào)經(jīng)電阻R10、三極管Q3至地形成回路，使三極管Q3導(dǎo)通，從而使+12V電源經(jīng)三極管Q1、電阻R20、三極管Q3至地，使三極管Ql導(dǎo)通，則+12V電源經(jīng)三極管Ql加至磁保持繼電器K3線圈，驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器K3工作，其主觸點(diǎn)閉合，接通三相電源主電路； 電源出現(xiàn)過(guò)、欠壓故障時(shí)，單片機(jī)U2輸出指令經(jīng)電阻R11、R6、三極管Q2、Q4、電阻R21、R22組成的功率放大電路，給磁保持繼電器K3的1、2端送入反向脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使其狀態(tài)反轉(zhuǎn)，主觸點(diǎn)斷開(kāi)，保護(hù)主電路 。
【文檔編號(hào)】H02H3/20GK103779831SQ201410046164
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月10日
【發(fā)明者】楊新宇, 李軍杰 申請(qǐng)人:楊新宇