CN103677049B - 一种可调节电压检测及多点位自动控制器 - Google Patents

Abstract

本发明为可调节电压检测及多点位自动控制器。包括：单片机、电压采集光耦芯片、电流采集光耦芯片以及光电隔离器，电压采集光耦芯片的输出正和输出负分别通过限流电阻与单片机输入端连接，根据所需分压要求在电压采集光耦芯片的输入端分别连接多个电阻作为高压采样端与所采集高压端连接；电流采集光耦芯片的输出正和输出负分别通过限流电阻与单片机输入端连接，电流采集光耦芯片的输入正和输入负之间连接在电流感测电阻的两端；光电隔离器通过一缓冲器与单片机连接，所述光电隔离器的两输出端分别通过一限流电阻分别与一三极管的基极相连，两三极管的输出端分别连接继电器。本发明实现多点位控制可以应用到各大厂矿实时的电压检测与给电断电控制。

Description

一种可调节电压检测及多点位自动控制器

技术领域

本发明属于自动化检测与控制领域或计算机应用领域，可以应用到各大厂矿实时的电压检测与给电断电控制。尤其涉及一种可调节电压检测及多点位自动控制器。

背景技术

目前在国家强调从粗犷型到集约型发展的思想指导下，各个厂矿不断的提高生产技术的自动化水平，在工作现场经常需要观测电压的变化，在不同的电压下采用不同的技术动作，目前采用的是电压传感器，再用数显仪表显示电压，在不同电压下的控制是由人工来完成的。其不利于自动化的控制，需要人工干预，目前有些传感器有控制作用，但其对电压的检测范围非常单一，只是检测电压的上限或下限，然后进行控制，并不能进行分段的电压检测，不能进行多点控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种对大范围的电压进行精确的检测可调节电压检测及多点位自动控制器。

本发明是这样实现的，一种可调节电压检测及多点位自动控制器，该控制器包括：

单片机、与单片机连接的6个按键和显示器、电压采集光耦芯片、电流采集光耦芯片以及光电隔离器，其中电压采集光耦芯片的输出正和输出负分别通过限流电阻与单片机输入端连接，并根据所需分压的要求在电压采集光耦芯片的输入端分别连接多个电阻作为高压采样端与所采集高压端连接；电流采集光耦芯片的输出正和输出负分别通过限流电阻与单片机输入端连接，电流采集光耦芯片的输入正和输入负之间连接在电流感测电阻的两端；光电隔离器通过一 缓冲器与单片机连接，所述光电隔离器的两输出端分别通过一限流电阻分别与一三极管的基极相连，两三极管的输出端分别连接继电器。

进一步地，所述继电器的两端点引脚反向连接一二极管。

进一步地，该单片机通过一串口芯片与PC机连接。

进一步地，6个按键分别与单片机的六个输入端连接，在六个输入端还分别连接一二极管的负极，二极管的正极与单片机的中断引脚连接。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

该控制器可以对0伏到350伏范围内的直流电压进行分段检测，分段数可以达到70段，每5伏一段，完全适用于工业现场，对不同的段位进行判断后，最多可以输出3路控制。可以现场手动调节，也可以通过串口进行调节。

本控制器能够对大范围直流电压进行多段检测，弥补了目前传感器只对限位电压进行检测控制的缺点，能够实现多点位控制，弥补了目前的控制器只是单点为控制的缺陷。其还可以现场使用两种方式灵活调节，使用方便。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电路结构框图；

图2是本发明实施例提供的单片机引脚图；

图3是本发明实施例提供的OCMJ4X8C-14液晶显示屏电路图；

图4是本发明实施例提供的缓冲器的电路图；

图5是本发明实施例提供的按键的电路图；

图6是本发明实施例提供的光电隔离器及附属元件的电路图；

图7是本发明实施例提供的电压采集光耦芯片及附属元件电路图；

图8是本发明实施例提供的电流采集光耦芯片及附属元件电路图；

图9是本发明实施例提供的供电电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供的电路结构框图，一种可调节电压检测及多点位自动控制器，该控制器包括：

单片机5、采用C8051F020单片机作为主控制芯片，该芯片在工业环境中具有很高的抗干扰性。单片机供电采用3.3伏AS1117电源芯片，复位芯片采用S809芯片。

与单片机连接的6个按键4和显示器12，显示器12采用OCMJ4X8C-14液晶显示屏来实现对单片机内部数据的显示、电压采集光耦芯片3、电流采集光耦芯片13以及光电隔离器9，其中电压采集光耦芯片3的输出正和输出负分别通过限流电阻与单片机输入端连接，并根据所需分压的要求在电压采集光耦芯片3的输入端分别连接多个电阻2作为高压采样端与所采集高压端连接；电流采集光耦芯片13的输出正和输出负分别通过限流电阻与单片机输入端连接，电流采集光耦芯片13的输入正和输入负之间连接在电流感测电阻14的两端，本实施例中，电压采集光耦芯片3与电流采集光耦芯片13均采用HCPL7840光耦芯片隔离高压电路1，并采集高压电路1中的电压和电流；光电隔离器9，采用TPL521光耦芯片，通过一缓冲器6与单片机5连接，缓冲器6为74LS38型芯片，光电隔离器9的两输出端分别通过一限流电阻分别与一三极管的基极相连，两三极管的输出端分别连接继电器7、8。继电器的两端点引脚反向连接一二极管。本实施例采用74LS38芯片增强单片机的驱动能力，继而通过TPL521光耦芯片隔离控制继电器7、8，进而控制外围高压电路。该单片机通过一串口芯片11与PC机10连接。串口芯片11采用的型号为MAX232芯片，6个按键分别与单片机的六个输入端连接，在六个输入端还分别连接一二极管的负极，二极管的正极与单片机的中断引脚连接。本实施例中采用两片LM2576-5V大电流电源芯片供电，一片给高压隔离光耦供电，一片给低压电路供电，实现高压电路与低压电路的完全隔离。

本发明的处理过程为，单片机通过电压采集光耦芯片以及电流采集光 耦芯片采集外部高压电路中的电压和电流，采集到的数据与设定的参数进行对比，根据对比结果用TPL521光耦芯片即光电隔离器隔离控制继电器，进而控制外部高压电路。参数的设定可以用pc机上的客户端通过MAX232串口芯片来设定，也可以用按键根据OCMJ4X8C-14液晶显示屏的显示来设定参数。另外通过蜂鸣器和LED灯对异常情况进行报警。

下面通过一实施例的电路连接关系对本发明进行详细地说明：

(见图2)本可调节电压检测及多点位自动控制器主控部分主要由C8051F020型单片机组成，该单片机的1,2,3,4号管脚分别与JTAG Download下载座的6,5,4,3,号脚相连，该下载座是根据JTAG接口的电气特性与功能特性自行设计的下载接口，其体积小，下载灵活方便，下载器通过该下载座将程序下载到单片机ROM中。单片机5号脚是复位管脚与复位芯片809s的复位输出端2号脚相连，完成上电复位工作。单片机26,27号脚与11.0592M晶振和22P贴片电容相连，完成芯片的时钟震荡。单片机的59,60号引脚与MAX232串口芯片的ROUT,TIN引脚相连，MAX232串口芯片通过DB9接口与pc机相连，DB9接口与pc机相连，稳定可靠，实现主控板与pc机的通信。

单片机的76-88号引脚与OCMJ4X8C-14液晶显示屏的1-20号引脚相连(见图3)，实现在OCMj4X8C-14液晶显示屏上实现对单片机内部数据和单片机状态的显示。该液晶显示屏可以显示字母，数字符号，中文字型以及图形，具有文字与画面混合显示的功能，有三种通信控制接口，分别是8位微处理器接口，4位微处理器接口和串行接口。内部有2兆的中文字型ROM，以及64*256的绘图区域，将单片机从大量字型存储，内存紧缺中解放出来。

图5所示，单片机的92-97号引脚与6个按键相连，也与6个1N4148二极管负极相连，6个按键的另一端与地相连，6个二极管的正极与单片机的58号引脚(中断引脚)相连，单片机的58号引脚通过一个4K7的上拉电阻与单片机的电源相连。该连接用中断实现了按键功能，用中断实现按键功能，具有最高的实时性和很强的防制错误抖动能力。

单片机的18,19号引脚通过两个10K的限流电阻与一个HCPL7840光耦芯片的VOUT+,VOUT-相连(见图7)作为电压信号采集，单片机的22,23号引脚与通过两个10K限流电阻与另一个HCPL7840光耦芯片的VOUT+,VOUT-相连(见图8)用作电流信号采集，电压信号采集用HCPL7840光耦芯片用5个电阻分压来采集高压电路中的电压，5个电阻中四个为1M欧姆，一个为2.49千欧姆，电压信号采集HCPL7840光耦芯片的VIN+,VIN-连在2.49千欧姆电阻的两端。电流信号采集HCPL740光耦芯片的VIN+,VIN-引脚连接在一个0.05欧姆高精度线绕电流感测水泥电阻RX73-A的两端。RX73-A的功率能达到5瓦特，能够准确感测20mA-00mA的电流，且不用担心热量问题。这样就实现了对20mA-200mA电流的准确采集，而且与被采集电路完全隔离，不用担心被测电路上的高压。

单片机的30-33引脚与74LS38缓冲器的A3，A2，A1，A0相连(见图4)，74LS38缓冲器的Y0，Y1引脚与TPL521-2光耦芯片(光电隔离器)的IN1-,IN2-相连(见图6)，这样来增强单片机的驱动能力。TPL521-2光耦芯片的OUT1-,OUT2-与通过两个1K的限流电阻与两个9013三极管相连的基极相连(见图6)，进而控制两个继电器，两个继电器的的L1，L2引脚都反向接一个1N4007二极管。继电器为感性原件，两个反向1N4007二极管防用来制感性原件去电是产生的瞬时反向高压，以免损坏电路。这样来实现单片机对外部高压电路的控制。

单片机的20号引脚通过一个10K的限流电阻与一个3296电位器的动点相连，该3296电位器与一个1K电阻串联(保护电位器)。这样来实现对0-5V电压的低压采集。

图9是该可调节电压检测及多点位自动控制器总板的供电电路，总板的供电是由两个LM2576-5V电源芯片来实现的，两个LM2576-5V芯片的VIN+都通过一个100μF的电解电容与地相连，也与FR307二极管的负极相连(FR307二极管用来防止电源反接)，FR307的正极与外部24供电连接。两个LM2576-5V 芯片的OUTPUT引脚分别通过1N5822稳压二极管与地相连，且分别通过100μH的电感来输出5V电压，电感的另一端接一个1000μF的电解电容来稳压。两个LM2576芯片提供的5V电压，一个给单片机以及其外围数字低压电路供电(见图1，图2，图3，图4)，另一个给高压隔离光耦供电(见图5)，两个LM2576-5V分别供电，实现了了对高压电路和低压电路的完全隔离供电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可调节电压检测及多点位自动控制器，其特征在于，该控制器包括：

单片机、与单片机连接的6个按键和显示器、电压采集光耦芯片、电流采集光耦芯片以及光电隔离器，其中电压采集光耦芯片的输出正和输出负分别通过限流电阻与单片机输入端连接，并根据所需分压的要求在电压采集光耦芯片的输入端分别连接多个电阻作为高压采样端与所采集高压端连接；电流采集光耦芯片的输出正和输出负分别通过限流电阻与单片机输入端连接，电流采集光耦芯片的输入正和输入负之间连接在电流感测电阻的两端；光电隔离器通过一缓冲器与单片机连接，所述光电隔离器的两输出端分别通过一限流电阻分别与一三极管的基极相连，两三极管的输出端分别连接继电器。

2.如权利要求1所述的可调节电压检测及多点位自动控制器，其特征在于，所述继电器的两端点引脚反向连接一二极管。

3.如权利要求1所述的可调节电压检测及多点位自动控制器，其特征在于，该单片机通过一串口芯片与PC机连接。

4.如权利要求1所述的可调节电压检测及多点位自动控制器，其特征在于，6个按键分别与单片机的六个输入端连接，在六个输入端还分别连接一二极管的负极，二极管的正极与单片机的中断引脚连接。

5.如权利要求1所述的可调节电压检测及多点位自动控制器，其特征在于，单片机的输入端引脚通过一限流电阻与一电位器的动点相连，该电位器与一电阻串联实现对0-5V电压的低压采集。