【正文】 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ABCD121110987654321DCBAR 623 60R 633 60H L 3H L 4+ 5V AA G N D過(guò)載故障顯示過(guò)壓故障顯示H L 5R 643 60缺相故障顯示+ 5V A+ 5V AW1A2B3C。缺相故障時(shí)的信號(hào)傳送及其顯示電路原理和過(guò)載時(shí)基本一致，在風(fēng)機(jī)的每一相中都接了一個(gè)繼電器線圈，有缺相時(shí)，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)就會(huì)因?yàn)槔^電器線圈的得電而接通，觸點(diǎn)一側(cè)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，指示現(xiàn)在風(fēng)機(jī)缺相運(yùn)行，缺相 信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離送入主控室的單片機(jī)，單片機(jī)接到低電平信號(hào)，立即做出響應(yīng)，將接在相應(yīng)端口的風(fēng)機(jī)組切除。 在風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，控制回路中繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)就會(huì)因?yàn)槔^電器線圈的得電而接通，觸點(diǎn)一側(cè)的 發(fā)光二極管點(diǎn)亮，指示風(fēng)機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。 為了能保證系統(tǒng)正常工作，需要對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)計(jì)中為了方便的看到系統(tǒng)狀態(tài)，設(shè)置了三套監(jiān)測(cè)與指示裝置，變壓器的安裝現(xiàn)場(chǎng)有一套，它是由控制風(fēng)機(jī)起停的接觸器、檢測(cè)故障的繼電器的常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)控制的。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ABCD121110987654321DCBAD O U T24S E G D P22S E G G17S E G F15S E G E21S E G D23S E G C20S E G B16S E G A14I S E T18V+19C L O C K13D I N1D I G 02D I G 111D I G 26D I G 37D I G 43D I G 510D I G 65D I G 78L O A D12G N D4G N D9N 14M A X 7 21 9 （主）abfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpN 19abfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpN 183 3KR 25+ 5VabfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpN 20CL KLO ADRC 2 圖 315 數(shù)碼管接口電路圖 根據(jù)本設(shè)計(jì)的溫度精度要求，用了 3個(gè)數(shù)碼管顯示溫度大小，由 MAX7219驅(qū)動(dòng)的 3個(gè)七段數(shù)碼管的接口電路如圖 38所示。 LOAD的上升沿必須在第 16個(gè)時(shí)鐘脈沖上升之后和下一個(gè)脈沖上升沿之前出現(xiàn)，否則數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。即單片機(jī)將 16 位二進(jìn)制數(shù)逐位發(fā)送到 DIN端 ,在 CLK上升沿到來(lái)前準(zhǔn)備就緒， CLK的每個(gè)上升沿將一位數(shù)據(jù)移入 MAX7219 內(nèi)移位寄存器，當(dāng) 16位數(shù)據(jù)移入完，在 LOAD 引腳信號(hào)上升沿將 16位數(shù)據(jù)裝入 MAX7219內(nèi)的相應(yīng)位置，在 MAX7219內(nèi)部硬件動(dòng)態(tài)掃描顯示控制電路作用下實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示 [13]。用戶可以根據(jù)自己的需要，自第一位到第八位顯示數(shù)據(jù)，同時(shí)，芯片內(nèi)部還具有使數(shù)碼管中每一段二極管都點(diǎn)亮的測(cè)試模式。單一的數(shù)據(jù)位更新無(wú)需對(duì)整個(gè)顯示重新寫入。在芯片內(nèi)部集成了一個(gè) BCD 譯碼器，段地址和位地址驅(qū)動(dòng)以及一個(gè) 8? 8 位的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。設(shè)計(jì)采用美信公司的集成顯示芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的顯示，其不但硬件電路十分簡(jiǎn)單，而且占用的端口又較少可以滿足設(shè)計(jì)要求 [12]。但這會(huì)占用大量的端口，且硬件電路也十分復(fù)雜。 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eA3D a t e : 1 5 J un 2 00 9 S he e t o f F i l e : G : \趙承翡原理圖 .d db D r a w n B y :R C 0 / T 1O S O / T 1C K I15R C 1 / T 1O S I / C C P 216R C 2 / C C P 117R C 3 / S C K / S C L18R C 4 / S D I / S D A23R C 5 / S D O24R C 6 / T X / C K25R C 7 / R X / D T26R D 0 / P S P 019R D 1 / P S P 120R D 2 / P S P 221R D 3 / P S P 322R D 4 / P S P 427R D 5 / P S P 528R D 6 / P S P 629R D 7 / P S P 730R E 2 / C S / A N 710V dd32V s s31O S C 2/ C L K O U T14M C L R / V P P1R A 0 / A N 02R A 1 / A N 13R A 2 / A N 2 / V r e f 4R A 3 / A N 3 / V r e f +5R A 4 / T 0C K I6R A 5 / A N 4 / S S7R B 0 / I N T33R B 134R B 235R B 3 / P G M36R B 437R B 538R B 6 / P G C39R B 7 / P G D40R E 0 / R D / A N 58R E 1 / W R / A N 69V dd11V s s12O S C 1/ C L K I N13P I C 1 6F 8 77 （主）N 134 M H ZX T A L 11 0u FC 281 0u FC 270 .1 u FC 293 0pC 303 0pC 31+ 5V B+ 5V B1 0KR 201 0KR 231 0KR 211 0KR 221KR 151KR 161KR 171KR 181 0KR 19V D 2 S B 5S B 4 S B 3 S B 2 S B 1S G N DS G N DS G N D S G N DS G N DS G N D 圖 313 按鍵輸入電路圖 顯示電路部分設(shè)計(jì) 由于要對(duì)變壓器的油溫進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，所以顯示電路的穩(wěn)定 性就十分重要。當(dāng) SET 鍵按下時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入鍵盤服務(wù)子程序，表明進(jìn)入溫度的設(shè)定狀態(tài)，系統(tǒng)的初始值是 45℃ — 55℃，對(duì)于溫度的設(shè)定是在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行遞增或遞減，再次按下 SET 鍵時(shí)，表明進(jìn)入上限值的設(shè)定，由 UP 鍵 / DOWN 鍵對(duì)溫度值進(jìn)行調(diào)整，假如不需要設(shè)定溫度值，則按取消鍵退出，連續(xù)按下 SET 鍵三次，則進(jìn)入下限值的設(shè)定。 第四節(jié) 按鍵輸入和顯示電路部分設(shè)計(jì) 按鍵輸入電路模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)中共用了四個(gè)按鍵，一個(gè)為清除鍵，其余三個(gè)為溫度設(shè)定鍵，四鍵共用一個(gè)鍵盤服務(wù)程序。 R1=200KΩ ,R2=174,R3=33KΩ ,C1=47P,R4= ,C2=33P,R5=270Ω , R6=RP1=50KΩ， C3=C4=C5=C6=。另外由于光耦會(huì)產(chǎn)生一些高頻的噪聲，通常在 R2處并聯(lián)電容，構(gòu)成低通濾波器，具體電容的值由輸入頻率以及噪聲頻率確定。 K1 已知的情況下， IFmax 又確定了 IPD1 的最大值 IPD1max，這樣，由于 Vo 的范圍最小可以為 0，這樣，由于考慮到 IFmax 大 ， 有利于能量的傳輸，這樣，一般取 10KΩ。 TI 公司的 LT1097 單運(yùn)放電路能夠滿足以上要求，可以作為 HCNR200/201 的外圍電路。 運(yùn)放可以是單電源供電或正負(fù)電源供電，上面給出的是單電源供電的例子。根據(jù)光耦的特性， 即 11/PFK I I? (4) 將和的表達(dá)式代入上式，可得： (5) 上式經(jīng)變形可得到： 將的表達(dá)式代入（ 3）式可得 ： 考慮到 G 特別大，則可以做以下近似： 這樣，輸出與輸入電壓的關(guān)系如下： 可見(jiàn)，在上述電路中，輸出和輸入成正比，并且比例系數(shù)只由 K3和 R R2確定 ， 一般選 R1=R2，達(dá)到只隔離不放大的目的。 Agilent 公司的 HCNR200/201 的手冊(cè)上給出了多種實(shí)用電路 [11]，其中較為典型的一種如圖 312所示： 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eA3D a t e : 1 5 J un 2 00 9 S he e t o f F i l e : G : \趙承翡原理圖 .d db D r a w n B y :Q22 N 3 90 6L T 1 09 7N 11N 12L T 1 09 7R52 70R42 .2 KR66 .8 KR21 74 KR33 3KR12 00 KC30 .1 u FC40 .1 u FC14 7p FC23 3p FC50 .1 u FC60 .1 u FH L 1R P 15 0KP D 12 C U 1BP D 22 C U 1BV D 11 N 4 15 0+ 15 V B 1 5V B 1 5V A+ 15 V AA G N DA G N DA G N DA G N DS G N DS G N DS G N DIn pu t溫度信號(hào) 圖 312 線性光耦的隔離應(yīng)用電路 設(shè)運(yùn)放負(fù)端的電壓為 iV ， 運(yùn)放輸出端的電壓為 0V ， 在運(yùn) 放不飽和的情況下二者 滿足下面的關(guān)系： o DD iV V GV?? (1) 其中 0V 是在運(yùn)放輸入差模為 0 時(shí)的輸出電壓， G 為運(yùn)放的增益，一般比較大。 從上面可以看出，和普通光耦一樣，線性光耦真正隔離的是電流，要想真正隔離電壓，需要在輸入和輸出處增加運(yùn)算放大器等輔助電路。相對(duì)于 HCNR200，HCNR201 提供更高的線性度。在后面可以看到，在合理的外圍電路設(shè)計(jì)中，真正影響輸出 /輸入比值的是二者的比值 K3,線性光耦正利用這種特性才能達(dá)到滿意的線性度的。 2引腳之間的電流記作 IF， 4引腳之間和 6 引腳之間的電流分別記作 IPD1 和 IPD2。本設(shè)計(jì)采用 HCNR200/201 進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣，雖然兩個(gè)光接受電路都是非線性的，但兩個(gè)光接受電路的非線性特性都是一樣的，這樣，就可以通過(guò)反饋通路的非線性來(lái)抵消直通通路的非線性，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)線性隔離的目的。 模擬信號(hào)隔離的一個(gè)比較好的選擇是使 用線形光耦。一些廠家提供隔離放大器作為模擬信號(hào)隔離的解決方案，如 ADI 公司的 AD202，能夠提供從直流到幾 K的頻率內(nèi)提供 %的線性度，但這種隔離器件內(nèi)部先進(jìn)行電壓 頻率轉(zhuǎn)換，對(duì)產(chǎn)生的交流信號(hào)進(jìn)行變壓器隔離，然后進(jìn)行頻率 電壓轉(zhuǎn)換得到隔離效果。對(duì)于模擬信號(hào)，光耦因?yàn)檩斎胼敵龅木€形較差，并且隨溫度變化較大，限制了其在模擬信號(hào)隔離的應(yīng)用。 常用的光耦器件為 TLP5211， TLP5214， 4N25， HCRN200， SLC800等。 光電耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是單向傳輸信號(hào)，輸入端和輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。由分壓原理可知，即使干擾電壓的幅值較大，但饋送到光電耦合器輸入端的噪聲電壓很小，只能形成微弱的電流，由于沒(méi)有足夠的能量而不能使發(fā)光二極管發(fā)光，從而被抑制。 光電耦合器之所以能在傳輸信號(hào)的同時(shí)有效的抑制尖脈沖和各種噪聲干擾，大大提高通道上的信噪比，其主要原因如下。若基極有引出線，則可滿足溫度補(bǔ)償檢測(cè)調(diào)制要求。 三極管型光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管構(gòu)成，發(fā)光器件為發(fā)光二極管，光檢測(cè)器為光敏三極管。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)，發(fā)光器件發(fā)出光信號(hào)，光檢測(cè)器接受到光信號(hào)后就產(chǎn)生光電流，從輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)了“電 光 電”轉(zhuǎn)換。 所以溫度信號(hào)要引入單片機(jī)必須經(jīng)過(guò)光耦隔離。而 A點(diǎn)電壓由參考電壓 VREF 和 R2/ R3 的值共同決定 ,因此 ,應(yīng)選擇輸出電壓比較低的參考電壓源 (圖 32中選 ) ,此外 R2/ R3 的值也要比較低。 該電路的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是調(diào)試非常簡(jiǎn)單 ,在 R和 R4確定后 ,只需根據(jù)輸出電壓 Vo的變化范圍確定 R1的阻值即可。δ =Δ R/ R； VB = R(1 +δ ) VA/