基于瑞薩單片機的智能限電、防雷和防火控制器設計

摘要：為避免學(xué)生宿舍內因使用大功率違章電器導致用電線(xiàn)路過(guò)載過(guò)熱而引發(fā)火災等隱患和漏電導致的接地、電孤短路等引起火災事故，設計了以瑞薩單片機為控制核心的用電安全控制系統。系統從用電源頭自動(dòng)識別、防止學(xué)生宿舍違章惡性負載的使用和實(shí)時(shí)檢測線(xiàn)路漏電等情況的智能控制。調試結果證明該系統在保障學(xué)生宿舍的用電安全(限電功能、時(shí)間控制、人身觸電、防雷安全、防火安全)方面實(shí)現了有效的控制，該項智能控制器的研究及開(kāi)發(fā)應用對維護學(xué)校安全穩定具有較為顯著(zhù)的現實(shí)意義。
關(guān)鍵詞：瑞薩單片機；智能控制；用電安全

0 引言
在學(xué)校學(xué)生宿舍用電管理一直是一個(gè)難題，特別是磚木結構的學(xué)生宿舍，各種違章大功率電器的使用屢禁不絕。由于違章電器的使用引起火災的事故時(shí)有發(fā)生，給國家的財產(chǎn)造成了嚴重的損失，同時(shí)也對學(xué)生的生命構成了一定的威脅，本文所研究的智能限電和防火控制器能很好保障學(xué)生宿舍的用電安全，維護學(xué)校的安全穩定工作。

1 智能限電和防火控制器的設計
1．1 系統的硬件設計
智能限電和防火控制器以瑞薩單片機(M3062P)為控制核心，外圍電路有電源電路、按鍵電路、繼電器驅動(dòng)電路、時(shí)鐘電路、128×64液晶顯示電路、電流采樣、電壓采樣、漏電采樣、E2PROM電路、光耦輸入、通信RS485接口。系統硬件框圖如圖1所示。

電流采樣電路用于檢測電路電流的大小，用于過(guò)載、短路等保護等；電壓采樣電路用于檢測電路電壓的高低和頻率測量；光耦電路將傳感器接口和控制電路接口隔離；漏電采樣可能檢測線(xiàn)路中是否存在漏電；通信電路可能實(shí)現遠程24小時(shí)在線(xiàn)監控；E2PROM電路可實(shí)現參數和故障信息的掉電保存；電源電路為整個(gè)系統提供電源。
1．1．2 電源電路
由于系統的控制核心和外圍電路的工作電壓為5V，繼電器線(xiàn)圈電壓為5V，同時(shí)考慮成本和抗干擾性能，因此采用三端穩壓器78L05為系統供電。T1為5W的工頻變壓器。