多用途電力電子遠程控制器的設計應用

在無(wú)人值班變電站、辦公場(chǎng)所、家用電器中，有許多需要進(jìn)行遠程操作控制的設施，以實(shí)現通電和停電功能，從而提高效率、節約能源、增強安全性能。本文根據需要，進(jìn)行了相關(guān)電路的設計制作，能夠接收和判別手機與座機發(fā)布的操作指令，完成控制功能，到達設計目的。

1.遠控實(shí)例

在工農業(yè)、機關(guān)廠(chǎng)礦和家用電器中，有若干需要進(jìn)行遠程操作控制的儀器設施，如下實(shí)例：

(1)電力系統常用的五防電腦鑰匙，內含蓄電池，現狀是不操作時(shí)長(cháng)期帶電浮充，由此容易老化損壞。對該狀況我們做了技術(shù)改進(jìn)，將其設計為每當操作使用后立即一次性充電，電能充滿(mǎn)后，自動(dòng)斷開(kāi)電源，轉為冷機等待，去除熱浮充。當調度中心下達操作命令，執行人員則在遠方通過(guò)座機或手機向相關(guān)變電站五防鑰匙發(fā)出信號，啟動(dòng)斷開(kāi)的充電電源，補充待機期間泄露的電能。而當操作人員到達變電站時(shí)，已有完整足夠的電量供其驗碼、開(kāi)鎖使用。

(2)現機關(guān)、廠(chǎng)房、商務(wù)等，都普遍裝配使用了照明、電腦、空調等設施。若同樣采用遠程控制器，利用座機或手機向辦公地點(diǎn)發(fā)出指令，則儀器啟動(dòng)，斷開(kāi)電源，實(shí)現遠程隨機控制，達到安全節能目的。

(3)家用電器，猶如司機、供應、業(yè)務(wù)推銷(xiāo)等流動(dòng)人員，不能確定回家時(shí)間，飯菜很難準備。如使用遠程控制設施，則可在任何工作結束時(shí)，采用座機或手機發(fā)出指令，使家里電源接通，開(kāi)始蒸煮煲湯。

這些實(shí)例都集中了一點(diǎn)，采用座機或手機在遠方隨機對電力設施進(jìn)行通、斷電控制，使之開(kāi)展工作或節約能源等。那么該儀器的結構如何?功能又是怎樣實(shí)現的呢?對此我們將進(jìn)行相關(guān)設計介紹。

2.電路設計

分析諸多遠控實(shí)例的共同點(diǎn)，是采用手機或座機向辦公室或家庭的電話(huà)機，發(fā)出操作指令。電話(huà)機接到指令會(huì )產(chǎn)生振鈴脈沖，經(jīng)接收處理，確認達到閥值電壓時(shí)，送出兩類(lèi)控制信號，一類(lèi)啟動(dòng)用電器工作，另一類(lèi)則跳閘節能。據此，我們實(shí)施了相關(guān)電路的設計制作。

2.1采樣判斷電路

經(jīng)測量，電話(huà)機在無(wú)振鈴信號時(shí)，分接線(xiàn)端頭電壓為43V，有呼叫信號到來(lái)時(shí)，電壓上升至50V，高達7V的差距，為信號采集奠定了良好基礎。

圖1中端頭①、②從電話(huà)接線(xiàn)盒中引接而來(lái)，信號經(jīng)電阻R1降壓，疊加在電阻R2與R3的分壓值上，傳送給運算放大器IC1的同相輸入端3腳。IC1的反相輸入端2腳接有4.5V穩壓二極管D1，起基準判斷作用。無(wú)鈴聲時(shí)，盒中43V電壓經(jīng)R1降壓，V3低于V2，IC1保持截止狀態(tài)。有呼叫信號到來(lái)時(shí)，①、②端頭引入50V電壓，經(jīng)R1降壓，仍保持有≥5V的電壓值，使V3大于V2，IC1啟動(dòng)翻轉，6腳輸出高電平。

2.2積分充電電路

集成運放翻轉后，6腳輸出較為穩定的5伏電壓值，傳送給電阻R7，并對電容C1充電，電位器W1做充電速率調整。

復合管BG1、BG2和R9完成功放和比較判斷雙功能，門(mén)檻電壓設計為4V，即UR61-2=Uc1﹤4V復合管截止，UR61-2≥4V復合管導通。

UR61-2=Uc1的變化情況有兩種：

第一，電話(huà)撥通，堅持響完，一般鈴聲在10余次，時(shí)間在15秒以上，此時(shí)電容C1充電，數值如積分式，電壓Uc1從0~5V積累變化：

電壓積分曲線(xiàn)如圖2所示。

圖2中曲線(xiàn)1是在第一次撥通電話(huà)，IC1輸出高電平，電容電壓Uc1作充電積累，從a點(diǎn)的0值開(kāi)始，經(jīng)過(guò)15秒左右，Uc1達到全電壓5V的60%，如圖中b點(diǎn)。此時(shí)鈴聲結束，因無(wú)人接聽(tīng)，其他人在短時(shí)間內不太會(huì )重撥，IC1返回截止。IC1截止后，6腳輸出低電平，Uc1轉為經(jīng)電阻R7、R6放電，圖示曲線(xiàn)1中從b點(diǎn)向d點(diǎn)下降，至回到0值電壓。整個(gè)過(guò)程控制電路不啟動(dòng)。

第二，使用者則知道，在第一次響鈴結束后，立即重撥(為避免撥號撞車(chē)和他人重撥，經(jīng)電位器W1調整，重撥次數可增加，但原理相同)。如圖3中曲線(xiàn)2，在幾秒鐘重撥的間隔時(shí)間內，電容電壓Uc1亦會(huì )短時(shí)放電，降低約10%的幅值，即回到c點(diǎn)約2.5V處。因重撥，IC1又重新輸出高電平，電容器將會(huì )在余留的c點(diǎn)基礎上向5V滿(mǎn)電壓繼續積分充電。在此過(guò)程中，電壓值會(huì )達到：

UR61-2=Uc1≥4V

超過(guò)門(mén)檻電壓，復合管BG1、BG2導通，使后續電路啟動(dòng)工作。

2.3自保持電路

在圖2中，如上所述，當復合管BG1、BG2導通，啟動(dòng)1A和30A小、中型繼電器J1與J2.

J1常開(kāi)接點(diǎn)J1-1閉合，與串聯(lián)電阻R8一起引入直流工作電壓。作用是在使用人掛機后，IC1截止，UBG1-2=Uc1會(huì )在放電至失去復合管啟動(dòng)能力的情況下，實(shí)現自保持功能，使BG1、BG2繼續導通，J1與J2保持啟動(dòng)。

2.4交流工作電路

在圖2右側可見(jiàn)，220V交流電從③、④端頭引入，經(jīng)開(kāi)關(guān)K1控制，分為三路工作。

2.4.1直流工作電源

當開(kāi)關(guān)K1合上，引入的220V交流電源，一端經(jīng)變壓器B降壓，D2、D3全波整流，電容C2濾波，WY1三端穩壓，供做采樣、判斷、控制電路的工作電源。發(fā)光二極管Fg1與電阻R10串聯(lián)，點(diǎn)亮指示工作電壓源正常。

2.4.2用電器通電控制

從圖2中可見(jiàn)，30A繼電器J2的常開(kāi)接點(diǎn)J2-1、開(kāi)關(guān)K2相并聯(lián)，控制用電器DQ1的交流電源。這是在電腦、空調、家用電器有人在場(chǎng)，需要直接或長(cháng)期用電時(shí)，可合上K2，直接向用電器DQ1供電。但當無(wú)人在場(chǎng)，不用電或用電不定期時(shí)，則先斷開(kāi)K2，遠方電力控制功能自動(dòng)投入，即當話(huà)機或手機發(fā)布指令，經(jīng)判別為有效信號時(shí)，電路翻轉，使繼電器常開(kāi)結點(diǎn)J2-1接通，向用電器供給交流電源。這對五防鑰匙充電和流動(dòng)性工作人員電炊做飯等控制相當有用。

2.4.3用電器節能控制

在圖2中，我們將交流電的另一條支路中的K3開(kāi)關(guān)和繼電器常閉接點(diǎn)J2-2做并聯(lián)設計，由此實(shí)現對用電器是否投入電話(huà)遠控跳閘節能的選擇。不投入，合上K3，工業(yè)或家用電器則可長(cháng)期帶電;但要考慮遠控時(shí)，則斷開(kāi)K3，這時(shí)，無(wú)遠控指令來(lái)到，J2不啟動(dòng)，常閉接點(diǎn)J2-2閉合，用電器照常工作。但當辦公或家用的電腦、空調、電熱毯等，開(kāi)啟后，往往出現使用人員離開(kāi)卻忘記關(guān)斷電源的情況，這樣，不僅浪費電能，增加開(kāi)支，更潛伏安全隱患，不少火災事故便是這樣引起的。所以，我們認為采用遠程控制為好。在本儀器中，只需簡(jiǎn)單斷開(kāi)K3開(kāi)關(guān)，則在任何情況下，都可以采用電話(huà)遠方發(fā)布指令，經(jīng)采樣、判斷、控制啟動(dòng)，繼電器J2常閉接點(diǎn)J2-2斷開(kāi)，電源關(guān)斷，起到遠程安全節能控制的作用。

聯(lián)系前后可見(jiàn)，在繼電器J2的公共接點(diǎn)分別轉換投切下，常開(kāi)和常閉接點(diǎn)在用電器導通送電、斷開(kāi)節能控制中都可以發(fā)揮作用，這是對元器件功能的充分利用。

3.結語(yǔ)

綜上所述，我們采用基準設置、運放判別、積分采樣、閥值比較和繼電器接點(diǎn)的巧妙組合等，設計制作出的多用途電力電子控制儀，能響應通訊工具在遠方隨機發(fā)布的指令，實(shí)現用電器啟動(dòng)運行和跳閘節能的雙重目的，電路優(yōu)化簡(jiǎn)潔，性?xún)r(jià)比高，頗值推廣應用。