智能型雙電源開(kāi)關(guān)控制器的設計
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2.2 頻率檢測
單片機對常用和備用電源進(jìn)行頻率檢測，根據檢測的結果來(lái)判斷電源是否發(fā)生故障，然后進(jìn)行相應的控制操作。頻率檢測電路主要以光耦TLP521-1和施密特觸發(fā)器CD40106為主要器件構成。頻率檢測的硬件電路如圖3所示。電網(wǎng)中的交流電經(jīng)變壓器后變換為電壓較低的交流信號U1，U1經(jīng)過(guò)光耦TLP521-1后就變成了同頻率的方波信號。為了防止光耦內部的二極管被反向電流擊穿，在光耦外部反向接了1個(gè)二極管。為了使光耦輸出的方波信號更加規整，為單片機測量頻率做好準備，在光耦的輸出級加了施密特觸發(fā)器CD40106。利用PIC16F884單片機的輸入捕捉(CCP)功能記錄第一個(gè)上升沿的時(shí)間t1和下一個(gè)上升沿的時(shí)間t2，則信號的周期T=(t2-t1) μs。為了提高測量的精度，采用多次測量取平均值的方法來(lái)實(shí)現。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/180462.htm
2.3 電壓檢測
電壓檢測主要用來(lái)實(shí)時(shí)檢測常用和備用電源的電壓。PIC16F884單片機有14通道的10位A/D轉換器，可以滿(mǎn)足電壓采樣的精度。由于PIC16F884單片機只能對0～5 V間的單極性電壓進(jìn)行檢測，故需要對交流電壓進(jìn)行提升使它成為單極性的電壓信號。電壓檢測電路如圖4所示[1]。
電路采用單電源供電的運放MCP604構成無(wú)限增益多路反饋二階低通濾波器，除能夠對交流信號進(jìn)行電壓提升外，還可以濾除交流信號中的高頻成分，防止交流采樣發(fā)生混疊效應。交流工頻信號的采集，一般以其有效值進(jìn)行計算：
，其中，N為1個(gè)周期內的采樣點(diǎn)數(本系統中取N=40)，ui為第i個(gè)采樣值。為了能夠在1個(gè)工頻周期內采樣到40個(gè)點(diǎn)，需要每隔500 μs啟動(dòng)1次A/D轉換。此過(guò)程可以用CCP的特殊觸發(fā)事件來(lái)完成。將CCP的特殊觸發(fā)事件設置成啟動(dòng)A/D轉換，在程序中初始化CCP寄存器的值為0X1F4(500 ?滋s)即可。上述方法的缺點(diǎn)是在1個(gè)周期內的采樣點(diǎn)數N為定值(40)，而由于電網(wǎng)的波動(dòng)，電網(wǎng)電壓的頻率可能會(huì )發(fā)生變化，會(huì )造成測量的誤差，因此，為了進(jìn)一步提高電壓采集的精度，還使用了頻率跟蹤法。首先利用單片機測出交流電壓的頻率，然后根據頻率來(lái)計算1個(gè)周期內的采樣點(diǎn)數N，這樣可以大大降低因頻率變換而造成的測量誤差。
2.4 通信接口
為了使控制器能夠方便地與上層控制平臺進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信，實(shí)現控制器的遠程控制、遠程監控等功能，本設計為控制器添加了通信接口，采用簡(jiǎn)單經(jīng)濟、廣泛應用于工業(yè)上的RS485總線(xiàn)與外界進(jìn)行通信。RS485采用差分信號進(jìn)行傳輸，有較好的抗干擾能力，通過(guò)轉換模塊很容易實(shí)現從RS485到RS232的信號轉換，從而便于和上位計算機通信。選用了Maxim公司的MAX485芯片作為通信控制的主要器件，其工作電源為+5 V，采用半雙工通信方式，能夠將TTL電平轉換為RS485電平，內部包含了1個(gè)驅動(dòng)器和1個(gè)收發(fā)器，通過(guò)串口可以方便地與PIC16F884進(jìn)行通信。MAX485的接口電路如圖5所示。
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