【正文】 的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組；與負(fù)載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組；一次繞組的電壓相量 U電流相量 I1 、電動(dòng)勢(shì)相量 E匝數(shù) N1 和二次繞組的電壓相量 U2 、電流相量 I2 、電動(dòng)勢(shì)相量 E2 、匝數(shù) N2 同時(shí)交鏈一次，二次繞組的磁通量的相量為φ m ,該磁通量稱為主磁通。其在高頻領(lǐng)域應(yīng)用較廣，如逆變電源等。 升壓變壓器 變壓器是一種常見(jiàn)的電氣設(shè)備，可用來(lái)把某一數(shù)值的交變電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓。 負(fù)載短路時(shí)，電線電流變得很大，使磁感線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓升得很高，這時(shí)，磁感線圈獲得的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 ， TA7666 的 3, 5, 7 腳同時(shí)輸出低電平．控制過(guò)程與前述相同，電磁開(kāi)關(guān)立即切斷電源。為了防止這種情況發(fā)生，儀器上設(shè)計(jì)有兩個(gè)保險(xiǎn)絲，同時(shí)儀器上還設(shè)計(jì)有兩個(gè)超壓保護(hù)電路。分五個(gè)級(jí)別提示 (每個(gè)級(jí)差為10％ )， 最高為 45％，當(dāng)過(guò)載不是很多，只是語(yǔ)音和文字提示，但沒(méi)有切斷電源，如果過(guò)載非常嚴(yán)重 (如 45％，此時(shí)集成電路 TA7666 的 7 腳高電平變?yōu)榈碗娖剑?051 單片機(jī)芯片的 IO 口 P26 腳獲得低電平輸入 )，由用電保護(hù)電路原理圖 可見(jiàn)．與門(mén)電路 U8 的輸人為低電平，輸出也為低電平，控制管 Q1 導(dǎo)通，電磁開(kāi)關(guān)有電流通過(guò)而跳閘。同時(shí) 8255 的 PB0PB7 腳也輸出過(guò)載的信號(hào)，由 A0A7腳輸入到 ISD2560 內(nèi)部， ISD2560 從存儲(chǔ)器中調(diào)出過(guò)載，不安全的語(yǔ)音信號(hào)，由 14 ISD2560 的 14,15 腳輸出，于是，揚(yáng)聲器器連續(xù)發(fā)出五句“過(guò)載，不安全”的聲音。這樣在單片機(jī)的 IO 口： P22， P23， P24， P25，和 P26 依次檢測(cè)到低電平輸入，由 8051單片機(jī)芯片內(nèi)部運(yùn)算識(shí)別從 P00～ P07 腳輸出過(guò)載信號(hào)。 3 腳由高電變?yōu)榈碗娖?(低電平為 )，于是，二極管 VD14 導(dǎo)通，由 R58 和 R59 分壓得約為 2V電壓加到 8051 單片機(jī)的 P22IO 口上。 TA7666 內(nèi)部的電壓比較器的基準(zhǔn)電壓是由 8051 單片機(jī)芯片根據(jù)用戶線的規(guī)格來(lái)確定，并通過(guò)單片機(jī)芯片的 8 腳 (P17)輸出給 TA7666。 圖 過(guò)載故障信號(hào)電壓傳輸原理圖 集成電路 TA7666 原為錄音電平 led 顯示驅(qū)動(dòng)集成電路，內(nèi)部包含 5 個(gè)電壓比較器， 1 腳為信號(hào)電壓輸入端， 6 和 7 腳為信號(hào)電壓輸出端。把信號(hào)電壓升高的方法進(jìn)行電壓提升，設(shè)升壓變壓器 T1 的變比為 10／ 1，當(dāng)用電過(guò)載時(shí)， 13 流過(guò)進(jìn)戶火線的電流大大增加，由電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)線圈兩端的感應(yīng)電壓大大增加，通過(guò)對(duì)這個(gè)感應(yīng)電壓的檢測(cè)就能判斷出當(dāng)前是否出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象，設(shè)這個(gè)信號(hào)電壓達(dá)到 (升壓變壓器的次級(jí)輸出為 )時(shí)開(kāi)始報(bào)警提示，當(dāng)信號(hào)電壓超過(guò) (升壓變壓器的次級(jí)輸出為 )時(shí)立即跳閘并報(bào)警提示。然后，將自耦變壓器退出，接入負(fù)載即可投入使用。應(yīng)將發(fā)光二極管 VD8 和熔絲管裝在本裝置的前后面板上，以便于顯示和更換。 表 2SB683的特性參數(shù) 材料 極性 主要用途 主要參考 代換型號(hào) 國(guó)外 國(guó)內(nèi) 硅 PNP NF/SL低頻用開(kāi)關(guān)和功率 100V、 5A、40W BD224C、 BD60 2SD713 3CA6D 表 JCT02晶閘管的主要特征 型號(hào) 同類(lèi)型號(hào) 芯片尺寸 封裝形式 JCT02 2P4M * TO20 TO126F 典型應(yīng)用 主要用于小馬達(dá)控制器、漏電保護(hù)器、彩燈控制器、邏輯電路驅(qū)動(dòng)、大功率晶閘管門(mén)極驅(qū)動(dòng)、電子點(diǎn)火器及其他開(kāi)關(guān)控制器 大功率擴(kuò)流管 2SB683 和穩(wěn)壓集成電路 W7805 均屬功耗較大的器件，除采用標(biāo)準(zhǔn)大功率三極管外殼封裝外，還必須加裝足夠散熱面積的散熱器。除電阻 R1 標(biāo)稱功率應(yīng)不小于 3 W 外，其余均為 1/2～ 1/4 金屬膜電阻。穩(wěn)壓二極管 VD7 為 2CW103。整流二極管 VD1～VD4 選用 1N4007 或全橋整流塊 5 A/400 V 即可。發(fā)光二極管 VD8 用于工作指示。 C1 和 C2 是二極管 VD1～ VD4 的輸入和輸出電容器，可抑制 12 高頻諧波干擾。在擴(kuò)流管 VT 的發(fā)射極與集電極間和集成穩(wěn)壓器 W7805 的①、②腳分別并聯(lián)了二極管 VD5 和 VD6，用來(lái)保護(hù)擴(kuò)流管和集成電路。本電源正常工作時(shí)輸出電壓為 5 V，晶閘管 VS 呈截止?fàn)顟B(tài)。盡管如此，由 W7805 和三極管 VT 等組成的穩(wěn)壓電源輸出端仍有可能發(fā)生瞬間過(guò)壓。如果需要更大的電流，可采用 2～ 3 只大功率管并聯(lián)。集成穩(wěn)壓器 W7805 的最大輸出電流為 A，圖中的大功率三極管VT 起擴(kuò)流作用，可使輸出電流大于 A。 具有擴(kuò)流和過(guò)壓保 11 護(hù)裝置，可用于實(shí)驗(yàn)室作電路實(shí)驗(yàn)，也可作固態(tài)電路和微處理機(jī)的供電電源，還可用作專(zhuān)用儀器、儀表等其他電路的電源。 由文獻(xiàn)【 10】得，感應(yīng)線圈電壓計(jì)算公式為： 0 l n c os2 mi lI N da td????? ????? ???? 其中， 0? 為真空磁導(dǎo)率， ? 為交流電的角頻率， mI 為用戶總線的最大額定電流（可變值）， N 為感應(yīng)線圈的匝數(shù)， l 為感應(yīng)線圈的長(zhǎng)， d 為感應(yīng)線圈距導(dǎo)線的距離， a 為感應(yīng)線圈的寬。 由電磁學(xué)理論知，通電導(dǎo)線周?chē)?電磁場(chǎng)產(chǎn)生。 根據(jù)以上用電安全隱患的幾種形式，本設(shè)計(jì)特采用獲取故障檢測(cè)電壓、電壓信號(hào)的 PID 控制、過(guò)在故障保護(hù)電路和超壓故障信號(hào)傳輸來(lái)檢測(cè)家庭用電的安全狀況，因此做到了某一線路的損壞不會(huì)影響系統(tǒng)正常的工作。 互感電動(dòng)勢(shì)為： 1 2 212 Md dIdt dt?? ? ? ? ? 10 2 1 121 Md dIdt dt?? ? ? ? ? 自感線圈的串聯(lián)： 順接等效的自感線圈的自感為： 122LMLL??? 逆接 等效的自感線圈的自感為： 122LMLL??? 檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 信號(hào)采集是利用通電導(dǎo)線周?chē)写艌?chǎng)產(chǎn)生的電磁學(xué)理論，對(duì)有效信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)與采集，并報(bào)告中央處理器進(jìn)行判斷處理以達(dá)到感知電流突變狀況的目的。這種因兩個(gè)載流線圈中的電流變化而相互在對(duì)方線圈中激起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象叫互感現(xiàn)象。 若回路幾何形狀、尺寸不變，周?chē)橘|(zhì)的磁導(dǎo)率不變，則： = LdIdt? ?自 自感單位：亨利。 線圈中電流激發(fā)的穿過(guò)每匝的磁通近似相等，叫自感磁通。 磁感線圈 電流流 過(guò)線圈時(shí)，其磁力線將穿過(guò)線圈本身，因而給線圈提供了磁通。而且模塊的接口信號(hào)和操作指令具有廣泛的兼容性，并能直接與單片機(jī)接口。 HD44780控制部分的時(shí)序發(fā)生電路主要用來(lái)產(chǎn)生計(jì)算機(jī)的響應(yīng)時(shí)序、 DDRA M和 CGRAM的存取時(shí)序以及光標(biāo)和閃爍的產(chǎn)生時(shí)序等，時(shí)鐘頻率范圍為 125k～350kHz，典型值為 250kHz地址指針計(jì)數(shù)器 AC是 DDRAM和 CGRAM共用的地址指針計(jì)數(shù)器，可用于指示當(dāng)前 DDRAM和 CGRAM的地址；字符發(fā)生器包括 CGROM已固化好的字模庫(kù)（含有 208種 5 8點(diǎn)陣和 32種 5 11點(diǎn)陣字符字模數(shù)據(jù)）和可隨 8 時(shí)定義的字模庫(kù)； 80個(gè)字節(jié)的顯示存儲(chǔ)器 DDRAM，可用于存儲(chǔ)當(dāng)前所要顯 示的字符代碼；其地址由 AC提供，并可通過(guò)單片機(jī)直接對(duì) DDRAM進(jìn)行讀寫(xiě)操作。以 HD44780為主控制驅(qū)動(dòng)電路及其擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電路 HD44100的液晶顯示模塊是以若干個(gè) 5 8或 5 11點(diǎn)陣塊組成的字符塊集。 液晶顯示模塊在各類(lèi)測(cè)量及控制儀表中由于其功耗低、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低、接口控制方便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用。 HD44780字符液晶顯示模塊 本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)選用了 HD44780字符液晶顯示模塊 ， HD44780有 11條指令，單片機(jī)只需通過(guò) RS、 R/W、 DBO～ DB7送入數(shù)據(jù)或指令便可顯示其指定內(nèi)容或顯示方式，表 HD44780的指令一覽表。 ( 3) 有 10 個(gè)地址輸入端 ， 尋址能力可達(dá) 1024 位。 ISD2560 具有 28 腳 DIP 封裝形式，其基本功能如下： ( 1) ISD 系列具有抗斷電、音質(zhì)好、使用方便、無(wú)需專(zhuān)用的語(yǔ)音開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的特點(diǎn)。目前語(yǔ)音服務(wù)行業(yè)越來(lái)越廣 ， 如電腦語(yǔ)音鐘、語(yǔ)音型數(shù)字萬(wàn)用表、手機(jī)話費(fèi)查詢系統(tǒng)、排隊(duì)機(jī)以及公共汽車(chē)報(bào)站器等。 7 ISD2560語(yǔ)音芯片 單片機(jī)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)輸入輸出、顯示以及對(duì)外圍設(shè)備的控制功能 ， 然而這些方法使得人機(jī)交流并不夠 便利 ， 在智能儀器儀表或自動(dòng)控制設(shè)備中 ， 增加語(yǔ)音功能能極大地提高人機(jī)界面的友好性 ， 方便用戶操作。 A1,A0:地址選擇線，用來(lái)選擇 8255的 PA口， PB口， PC口和控制寄存器 。端口 C可以通過(guò)工作方式 設(shè)定而分成 2個(gè) 4位的端口， 每個(gè) 4位的端口包含一個(gè) 4位的鎖存器，分別與端口 A和端口 B配合使用，可作為控制信號(hào)輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口。 PB0～ PB7:端口 B輸入輸出線，一個(gè) 8位的 I/O鎖存器， 一個(gè) 8位的輸入輸出緩沖器。 D0～ D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線， 8255與 CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng) CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn) 8位數(shù)據(jù)的讀 /寫(xiě)操作，控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送。 RD:讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，即 /RD=0且 /CS=0時(shí)，允許 8255通過(guò)數(shù)據(jù)總線向 CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即 CPU從 8255讀取信息或數(shù)據(jù)。 CS:芯片選擇信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，即 /CS=0時(shí)，表示芯片被選中，允許 8255與 CPU進(jìn)行通訊 。 (2)具有 24個(gè)可編程設(shè)置的 I/O口，即 3組 8位的 I/O口為 PA口， PB口和 PC口 .它們又可分為兩組 12位的 I/O口， A組包括 A口及 C口 (高 4位， PC4~PC7)， B組包括 B口及 C口 (低 4位， PC0~PC3).A組可設(shè)置為基本的 I/O口 ， 閃控 (STROBE)的 I/O閃控式，雙向 I/O3種模式 ； B組只能設(shè)置為基本 I/O或閃控式 I/O兩種模式，而這些操作模式完全由控制寄存器的控制字決定 。由于 8255可編程 ,所以必須具有邏輯控制部分，因而 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為 3個(gè)部分：與 CPU連接部分、與 外設(shè)連接部分、控制部分。 8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的 3個(gè)總線接口， 6 即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。通過(guò)對(duì)它進(jìn)行編程，芯片可以工作于不同的工作方式。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出 [11]。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉