霍爾檢測型智能節(jié)能插座設(shè)計說明書畢業(yè)設(shè)計-文庫吧
2025-04-29 03:27 本頁面
【正文】 輸入到比較器，進(jìn)而輸出一個高低電平，分別對應(yīng)電視待機(jī)和工作的兩種狀態(tài)。檢測電路的系統(tǒng)框圖圖：輸出高低電平傳感器檢測電路電壓放大電路整流濾波比較器市電電流采樣電視負(fù)載\圖2檢測電路框圖對于電視工作狀態(tài)的檢測，有功率檢測，電流檢測，電壓檢測等，在此我們選擇電流信號作為采樣信號，而待機(jī)狀態(tài)則約等于0A，由此可通過檢測電流信號來判斷電視機(jī)的工作狀態(tài)。此模塊電路以霍爾型電流傳感器ACS712為核心，該芯完全基于霍爾感應(yīng)的原理設(shè)計，由一個精確的低偏移線性霍爾傳感器電路與位于接近IC表面的銅箔組成，電視負(fù)載電流直接輸入到芯片的采樣輸入端（IP+），并從負(fù)輸入端（IP）流出，電流流過銅箔時，產(chǎn)生一個磁場,霍爾元件根據(jù)磁場感應(yīng)出一個線性的電壓信號，經(jīng)過內(nèi)部的放大、濾波、斬波與修正電路，輸出一個電壓信號，該信號從芯片的第七腳輸出，直接反應(yīng)出流經(jīng)銅箔電流的大小。輸入電流與輸出電壓成正比，因為斬波電路的原因，*Vcc上，所以輸出電壓除了采樣電流轉(zhuǎn)換得到的交流電壓信號外，電流采樣公式：Vout = + * Ipa）Ip = 0A 時， Vout = 。a）Ip = 5A 時， Vout = 。a）Ip = 5A 時， Vout = 。電視正常工作時，Ip=，Vout=（dc）+（ac）；電路如圖所示：圖3電流采樣電路電流采樣電路得到的電壓包含兩部分，一部分為直流無效信號，另外一部分即為檢測信號，遠(yuǎn)小于直流干擾信號，所以首先應(yīng)將直流信號濾除，由于單片機(jī)只能識別3v以上的直流電壓為高電平，所以濾除直流后的交流小信號首先需經(jīng)放大電路進(jìn)行放大，才能進(jìn)一步處理。濾直流利用電容通交流隔直流的特性，使用電容時將其串入放大電路的輸入端；放大電路以運(yùn)算放大器LM324為核心，通過一個反相比例運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)，由于輸入為交流信號，為保證運(yùn)放工作在放大區(qū)，應(yīng)在同相輸入端加一定的正向直流電壓如圖，同時此正向偏置電壓會輸出到運(yùn)放的輸出端造成干擾，所以運(yùn)放輸出端應(yīng)串聯(lián)一個濾波電容。電路如圖所示：圖4電壓放大電路電壓放大電路輸出的交流電壓還需整流、濾波才能變成直流電壓。此模塊由整流電路和濾波電路組成，整流電路采用全橋整流的方式由四個二極管組成，將交流電壓變換為單向脈動電壓，濾波電路采用RC低通濾波器，充電時間常數(shù)=RC，濾波后電路輸出一個不穩(wěn)定的直流電壓。電路如圖所示 圖5整流濾波電路整流濾波后的輸出電壓雖然是直流信號，但輸出不穩(wěn)定，幅值較小（2V左右），無法作為單片機(jī)高電平輸入信號，所以需經(jīng)此比較器處理，將其轉(zhuǎn)換為5V標(biāo)準(zhǔn)高電平信號。比較器以高性能比較器芯片LM311為核心，參考電壓輸入到比較器的反向輸入端，檢測電壓信號輸入到同相輸入端，當(dāng)信號電壓高于參考電壓時，比較器輸出5V高電平，反之則輸出低電平。通過對前面幾級的實(shí)際電路檢測得知，當(dāng)電視負(fù)載處于大功率工作狀態(tài)時，濾波電路輸出的電壓為2V左右，而電視負(fù)載處于待機(jī)狀態(tài)時，同一點(diǎn)電壓為1V。當(dāng)電視負(fù)載工作時，比較器向單片機(jī)輸送一個高電平信號，而待機(jī)狀態(tài)時向單片機(jī)發(fā)送一個低電平信號，由此得到檢測電流的數(shù)字信號。該模塊電路如圖。圖6比較器電路 開關(guān)插頭電路開關(guān)電路主要有繼電器組成，電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓線圈中就會流過一定的電流從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)常開觸點(diǎn)吸合。當(dāng)線圈斷電后電磁的吸力也隨之消失銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)可以這樣來區(qū)分繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常開觸點(diǎn)”處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。該模塊電路如下圖所示，電源接通后，電源指示燈點(diǎn)亮，單片機(jī)的電平信號從J1輸入，電視負(fù)載正常工作時，單片機(jī)不發(fā)出置低的信號，為J1口輸入為高電平，三極管導(dǎo)通，集電極電平被拉低，控制指示燈亮，同時繼電器內(nèi)部電感線圈導(dǎo)通，繼電器吸合狀態(tài)；當(dāng)電視負(fù)載進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)后，單片機(jī)延時一定時間后發(fā)出一個低電平信號，該信號將三極管的基極電平拉低，三極管截止，集電極電平拉高，控制指示燈熄滅，同時電感斷電，繼電器釋放動觸點(diǎn)，開關(guān)斷開，從而切斷了電視機(jī)電源；用戶需要開機(jī)時，首先遙控器給紅外接收電路發(fā)送一個開機(jī)信號，紅外接收器進(jìn)而將此信號反饋給單片機(jī)，單片機(jī)向外輸出一個置高電平給繼電器，繼電器吸合，電視機(jī)供電回路接通。圖7 開關(guān)電路 另外，為增強(qiáng)此插座的應(yīng)用范圍，電路中還特地增設(shè)了一個按鍵開通電路，當(dāng)負(fù)載為除電視、空調(diào)等之外的沒有配套遙控器的電器時，繼電器無法依賴紅外信號吸合，所以增設(shè)了一個按鍵電路以滿足此類負(fù)載的需求。插座工作時，此按鍵取代電器機(jī)身上的電源開關(guān)的功能（即保證電器機(jī)身上的開關(guān)常開后不需再對其進(jìn)行任何操作），開機(jī)時首先按下按鍵，按鍵電路向單片機(jī)反饋一個開機(jī)信號，單片機(jī)接收到開機(jī)請求時向繼電器發(fā)送一個高電平信號，此信號如上所述，將使繼電器吸合，負(fù)載主回路接通，即開始工作。按鍵電路如下圖所示：系統(tǒng)完整總電路圖如下圖所示，紅外檢測電路和按鍵電路其功能與單片機(jī)聯(lián)系密切，故只在此處統(tǒng)一給出，電流檢測電路將電視負(fù)載的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號后，，
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