電子電路設(shè)計(jì)每天都在被應(yīng)用,，對(duì)于電子電路設(shè)計(jì)，相關(guān)專業(yè)的朋友自然十分了解,。在往期文章中,，小編對(duì)電子電路設(shè)計(jì)有所介紹。為增加大家對(duì)電子電路設(shè)計(jì)的了解,，本文將對(duì)保護(hù)電子電路設(shè)計(jì)予以講解,。
一、繼電器保護(hù)電路設(shè)計(jì)盤點(diǎn)
光耦亦稱光電隔離器或光電耦合器,，簡稱光耦,。它是以光為媒介來傳輸電信號(hào)的器件，通常把發(fā)光器(紅外線發(fā)光二極管LED)與受光器(光敏半導(dǎo)體管)封裝在同一管殼內(nèi),。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線,，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出,，從而實(shí)現(xiàn)了“電—光—電”轉(zhuǎn)換,。以光為媒介把輸入端信號(hào)耦合到輸出端的光電耦合器，該電路采用的是全橋拓?fù)浣?jīng)過高頻變壓器轉(zhuǎn)換再整流,，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是三相進(jìn)線15V/6KA輸出,。其中，主回路的保護(hù)設(shè)計(jì)及報(bào)警設(shè)計(jì)是必不可少的,。我首先想到的是,，通過單片機(jī)輸出控制繼電器動(dòng)作，而且由于抗干擾的要求,，我必須通過光耦隔離,。。于是乎,，光耦隔離繼電器保護(hù)電路設(shè)計(jì)應(yīng)需而生,。
主要電路設(shè)計(jì)如下圖：
該繼電保護(hù)主要隔離應(yīng)用的是TIL117光耦芯片。該芯片無需供電,，通過光耦二極管上拉15V電源輸出15mA即可正常工作,，有效隔離了輸出側(cè)對(duì)主回路的電磁影響。另外該電路還有一個(gè)+24V供電電源,，大部分繼電器設(shè)計(jì)的時(shí)候都需要24V,，該電源設(shè)計(jì)圖如下：
該電路主要的穩(wěn)壓芯片采用的是生產(chǎn)設(shè)計(jì)的UA7824芯片，該芯片輸入電壓可調(diào)范圍寬,，穩(wěn)壓性能好,，功耗低價(jià)格低廉,。在繼電器電路設(shè)計(jì)的圖紙中，穩(wěn)壓電源我大部分是用的這個(gè)芯片,。
二,、電熱水器缺水保護(hù)報(bào)警電路
目前，各式各樣的電熱水器,，正逐漸涌入人們的家庭,。各種非高檔的電熱水器多是加熱元件在水中使用，目的是借助水的散熱作用使其加熱溫度不超過 100℃,，否則將使加熱元件燒壞,，故在這類電熱水器的外殼上，均標(biāo)注醒目“先注水后通電”的字樣,。但有時(shí)人們洗完澡后忘關(guān)了電源,，或者使用中過早關(guān)閉水源，把箱體內(nèi)的水用完燒干,，便造成了加熱元件損壞的現(xiàn)象,。電熱水器保安裝置，正是為防止熱水器因缺水而燒損加熱元件而設(shè)計(jì)的,。當(dāng)電源接通箱體內(nèi)供水正常時(shí),，電熱水器安全工作;若箱體內(nèi)水位低于電加熱元件,，而又不能繼續(xù)注水時(shí),，立即停止熱水器的供電，并發(fā)出告警聲響與燈光,，提醒使用者應(yīng)該向熱水器中注水,，否則電熱水器的電源不通。
電熱水器保安裝置的電路原理,，如圖1所示,，它是由水位檢測開關(guān)電路和報(bào)警發(fā)聲顯示電路所組成的。
圖中,，由三極管BG1,、BG2、繼電器J及水位檢測針組成;電容器C2,、氖泡和壓電陶瓷片HTD組成報(bào)警發(fā)聲與燈光顯示電路,。
220V交流電源電容C1降壓，二極管D半波整流后,，供給BG1,、BG2管組成的開關(guān)電路。當(dāng)檢測水位高于檢測針的位置時(shí),，水位檢測針因淹沒在水中,，使BG1,、BG2管的基極與發(fā)射極短接，導(dǎo)致BG1,、BG2管截止,，繼電器J不動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)J1接通熱水器的電源插座電源,，常開觸點(diǎn)斷開報(bào)警聲光電路;當(dāng)箱體內(nèi)的水位低于水位檢測針時(shí),，由于BG1、BG2管的基極同發(fā)射極斷開,，則BG1,、BG2管立即導(dǎo)通，繼電器J動(dòng)作,，常閉觸點(diǎn)斷開熱水器插座電源,，停止供電，常開觸點(diǎn)閉合,，接通報(bào)警聲光電路的電源,，發(fā)出聲光告警。
三,、MSP430電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)電路
微機(jī)保護(hù)的硬件由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),、CPU主系統(tǒng)、開關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)等組成,。整體原理圖如圖1所示,。通常整套硬件是用單獨(dú)的專用機(jī)箱組裝的。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件組成
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)又稱模擬量輸入系統(tǒng),，它的作用是將互感器次側(cè)輸出的電壓,、電流等模擬量經(jīng)過隔離、采樣,、A/D轉(zhuǎn)換等步驟轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能接受與識(shí)別的數(shù)字量,，然后經(jīng)過CPU主系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與運(yùn)算，開關(guān)量輸出輸入系統(tǒng)的作用主要是輸出跳閘,、信號(hào)等信息,。本文的裝置共有8路數(shù)據(jù)采集輸入，其中的一路見圖2,。該系統(tǒng)中,，共有3個(gè)部分組成：互感器與變換器、低通有源濾波器,、限壓電路,。互感器與變換器分別包括電流和電壓,?；ジ衅鞯淖饔檬遣杉妇€上的電流和電壓,，并將其轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可接受的電流和電壓值。這里選擇CS- TA1型互感器,，一般將二次側(cè)的電流值變?yōu)? A,。另外，由于要求實(shí)現(xiàn)零序保護(hù),，將B相的電流互感器設(shè)定為零序互感器,。電流變換器是將互感器的二次側(cè)電流再一次變換。MSP430F1611所接收的電壓最大值為3.3 V,，但作為保護(hù)電路,，要考慮到瞬時(shí)脈沖電流的最大值可能遠(yuǎn)大于平均值，所以設(shè)計(jì)的電路可以使單片機(jī)承受正常電流20倍以上的沖擊,。
電網(wǎng)上采集的電流電壓有高次諧波,，不利于軟件求出電流平均值，因此要加入低通有源濾波器,，見圖3,。
圖3中，Vo：Vi=1+R7/R6,，可以選R6=400 Ω,，R，=240 Ω,。該有源濾波器的特征頻率叫ωn=1/(RC),。對(duì)于工頻為50 Hz的交流電，采樣頻率f=600 Hz,。根據(jù)香農(nóng)采樣定理,，取R8=4 kΩ,，C1=1μF,，可以達(dá)到濾波的功能。另外,，濾波器的地與單片機(jī)的地是一致的,。由于MSP430F1611的容許電壓是3.3 V，而電網(wǎng)電流可能產(chǎn)生瞬時(shí)脈動(dòng)而造成單片機(jī)的燒毀,，因而要有一限壓電路,。如圖4所示。
圖4中,，因二極管的存在,，輸入A/D轉(zhuǎn)換器的電壓被限制在3.3 V以下。同時(shí)兩個(gè)電阻產(chǎn)生分壓效果,。當(dāng)電壓過高,，會(huì)使二極管導(dǎo)通,，輸入A/D轉(zhuǎn)換器的電壓會(huì)箝制在3.3 V。CMSP430系列單片機(jī)是由美國德州儀器設(shè)計(jì)開發(fā)的,。這是一種具有超低功耗特性,、功能強(qiáng)大的單片機(jī)。它具有處理能力強(qiáng),，運(yùn)行速度快,，功耗低等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入/輸出,，即接點(diǎn)狀態(tài)的輸入/輸出可以分為兩類：安裝在裝置面版上的接點(diǎn);從裝置外部經(jīng)過端子排引入裝置的接點(diǎn),。保護(hù)模塊不僅要有保護(hù)裝置，還要與測量顯示模塊實(shí)現(xiàn)異步通信,。要從測量顯示模塊得到設(shè)定值及從自身得到閘刀的開關(guān)狀態(tài),，必須要有開關(guān)量的輸入輸出。從其他模塊得到的開關(guān)量直接接在P3口上,，而自身得到的開關(guān)量需要有開關(guān)量輸入電路,。