CN212648137U

CN212648137U - 基于单片机的继电器控制系统

Info

Publication number: CN212648137U
Application number: CN202021765902.1U
Authority: CN
Inventors: 陈宇燕
Original assignee: Guangxi Electrical Polytechnic Institute
Current assignee: Guangxi Electrical Polytechnic Institute
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2020-08-21
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2030-08-21

Abstract

本实用新型公开了基于单片机的继电器控制系统，包括：电流信号转换电路，用于接收外部电流输出型传感器的电流信号，并转换为电压信号后输出；信号放大电路，与电流信号转换电路连接，用于接收外部电压输出型传感器的电压信号以及电流信号转换电路转输送来的电压信号，并将电压信号放大后输出；滤波电路，与信号放大电路连接，用于将信号放大电路输送来的信号滤波后输出；MCU控制电路，与滤波电路连接，用于触发控制信号后输出；继电器驱动电路，其与MCU控制电路连接，用于根据MCU控制电路的控制信号控制继电器的通断。该系统既能够处理电流感应信号，又能够处理电压感应信号，能过适用于多种输入变量，提高了通用性和实用性。

Description

基于单片机的继电器控制系统

技术领域

本实用新型涉及电路控制技术领域，具体是一种基于单片机的继电器控制系统。

背景技术

继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于电力系统、遥控、通讯、自动控制、机电设备电力电子设备中，是重要的控制元件之一。继电器一般都有能反映一定输入变量(如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等)的感应机构，也称作输入部分；有能对被控电路实现“通”“断”控制的执行机构，也称作输出部分；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离、功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构，也称作驱动部分。目前，根据不同的输入变量，往往会采用不同的电路布局，因而现有的继电器控制系统的通用性较差，适用范围较窄。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于单片机的继电器控制系统，能够外接电流输出型和电压输出型传感器，从而将继电器适配于大部分的传感器类型，增加了通用性和适用范围。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

基于单片机的继电器控制系统，包括：

电流信号转换电路，其用于接收外部电流输出型传感器的电流信号，并将电流信号转换为电压信号后输出；

信号放大电路，其与电流信号转换电路连接，用于接收外部电压输出型传感器的电压信号以及电流信号转换电路转输送来的电压信号，并将接收到的电压信号放大后输出；

滤波电路，其与信号放大电路连接，用于将信号放大电路输送来的信号滤波后输出；

MCU控制电路，其与滤波电路连接，用于由信号放大电路输送来的信号触发控制信号后输出；

继电器驱动电路，其与MCU控制电路连接，用于根据MCU控制电路输送的控制信号控制继电器的通断。

上述技术方案：

所述MCU控制电路包括单片机U6和电容C19；单片机U6的型号为STC8F2K08S2；电容C19的容量为10nF，其两端分别接5V直流电和单片机U6的GND口。

所述电流信号转换电路包括第运算放大器U1，电阻R11、R12、R14和R17，以及接口JP1；运算放大器U1的型号为LM358，电阻R11、R12、R14和R17的阻值均为1K；电阻R12一端接运算放大器U1的同向输入端，外部电流输出型传感器输出的电流信号通过接口JP1接入电阻R12的另一端；电阻R14一端接运算放大器U1的反向输入端，另一端接地；电阻R17接在第一运放U1的反向输入端和输出端之间，用于构成负反馈电阻；电阻R11接在电阻R12与地之间。

所述信号放大电路包括运算放大器U2、U3和U4，电阻R9、R10、R13、R18、R21和R22，以及电位器RP2、RP3、RP4和RP5；运算放大器U2、U3和U4的型号均为OP07，电阻R10和R18的阻值为4.7K，电阻R9、R13、R10、R21和R22以及电位器RP2、RP3和RP5的阻值均为10K，电位器RP4的阻值为100K；运算放大器U2和U3同相输入信号，相互并联后再与运算放大器U4差分输入串联；电流信号转换电路送来的电压信号从运算放大器U2的同向输入端输入，外部电压输出型传感器送来的电压信号从运算放大器U3的同向输入端输入；电阻R10和R18以及电位器RP4用于作为增益电阻，串联于运算放大器U2和U3的输出端之间；电位器RP2连接运算放大器U2，用于对运算放大器U2调零；电位器RP5连接运算放大器U3，用于对运算放大器U3调零；电位器RP3连接运算放大器U4，用于对运算放大器U4调零；电阻R9连接在运算放大器U2输出端与运算放大器U4反相输入端之间，电阻R13连接在运算放大器U4反相输入端与其自身输出端之间，电阻R21连接在运算放大器U3输出端与运算放大器U4同相输入端之间，电阻R122连接在运算放大器U4同相输入端与地之间。

所述滤波电路包括串联的一阶低通滤波电路、一阶高通滤波电路和二级反相放大电路；一阶低通滤波电路包括电容C17和电阻R15，电容C17的型号为104，电阻R15的阻值为100K；一阶高通滤波电路包括电阻R16和电容C18，电阻R16的阻值为1K，电容C18的型号为203；二级反相放大电路包括运算放大器U5，电阻R19和R20，运算放大器U5的型号为OP07，电阻R19和R20的阻值均为1K，电阻R19和R20构成运算放大器U5的电压负反馈电路。

所述继电器驱动电路包括继电器RE1，三极管Q16，二极管D17，发光二极管CH1，电容C20，以及电阻R24、R25、R26和R27；电容C20的容量为100nF，电阻R24和R25的阻值均为2.2K，电阻R26的阻值为510Ω，电阻R7的阻值为1K；三极管Q16为PNP型，其集电极接5V直流电，其基极串联电阻R26后接入MCU控制电路送来的控制信号，其发射极连接至二极管D17的阴极后由二极管D17的阳极接地；二极管D17的阳极和阴极分别连接电位器RE1的线圈两端；电容C20一端连接于二极管D17阳极和该阳极与电位器RE1的连接点之间，另一端连接至电阻R27的一端，电阻R27的另一端连接于二极管D17阴极和该阴极与电位器RE1的连接点之间；电位器RE1线圈的一端串联电阻R24和发光二极管CH1后接地。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的继电器控制系统包括电流信号转换电路、信号放大电路、滤波电路、MCU控制电路和继电器驱动电路，既能够接入电流输出型传感器，又能够接入电压输出型传感器，既能够处理电流感应信号，又能够处理电压感应信号，能够适用于多种输入变量，提高了通用性和实用性。

附图说明

图1为本实用新型的优选实施例的结构框图。

图2为图1实施例电流信号转换电路的电路图。

图3为图1实施例的信号放大电路的电路图。

图4为图1实施例的滤波电路的电路图。

图5为图1实施例的MCU控制电路的电路图。

图6为图1实施例的继电器驱动电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行说明，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，基于单片机的继电器控制系统，包括电流信号转换电路、信号放大电路、滤波电路、MCU控制电路和继电器驱动电路。电流信号转换电路用于接收外部电流输出型传感器的电流信号，并将电流信号转换为电压信号后输出。信号放大电路与电流信号转换电路连接，用于接收外部电压输出型传感器的电压信号以及电流信号转换电路转输送来的电压信号，并将接收到的电压信号放大后输出。滤波电路与信号放大电路连接，用于将信号放大电路输送来的信号滤波后输出。MCU控制电路与滤波电路连接，用于由信号放大电路输送来的信号触发控制信号后输出。继电器驱动电路与MCU控制电路连接，用于根据MCU控制电路输送的控制信号控制继电器的通断。

如图2所示，电流信号转换电路包括第运算放大器U1，电阻R11、R12、R14和R17，以及接口JP1；运算放大器U1的型号为LM358，电阻R11、R12、R14和R17的阻值均为1K；电阻R12一端接运算放大器U1的同向输入端，外部电流输出型传感器输出的电流信号通过接口JP1接入电阻R12的另一端；电阻R14一端接运算放大器U1的反向输入端，另一端接地；电阻R17接在第一运放U1的反向输入端和输出端之间，用于构成负反馈电阻；电阻R11接在电阻R12与地之间。

如图3所示，信号放大电路包括运算放大器U2、U3和U4，电阻R9、R10、R13、R18、R21和R22，以及电位器RP2、RP3、RP4和RP5；运算放大器U2、U3和U4的型号均为OP07，电阻R10和R18的阻值为4.7K，电阻R9、R13、R10、R21和R22以及电位器RP2、RP3和RP5的阻值均为10K，电位器RP4的阻值为100K；运算放大器U2和U3同相输入信号，相互并联后再与运算放大器U4差分输入串联；电流信号转换电路送来的电压信号从运算放大器U2的同向输入端输入，外部电压输出型传感器送来的电压信号从运算放大器U3的同向输入端输入；电阻R10和R18以及电位器RP4用于作为增益电阻，串联于运算放大器U2和U3的输出端之间；电位器RP2连接运算放大器U2，用于对运算放大器U2调零；电位器RP5连接运算放大器U3，用于对运算放大器U3调零；电位器RP3连接运算放大器U4，用于对运算放大器U4调零；电阻R9连接在运算放大器U2输出端与运算放大器U4反相输入端之间，电阻R13连接在运算放大器U4反相输入端与其自身输出端之间，电阻R21连接在运算放大器U3输出端与运算放大器U4同相输入端之间，电阻R122连接在运算放大器U4同相输入端与地之间。

如图4所示，滤波电路包括串联的一阶低通滤波电路、一阶高通滤波电路和二级反相放大电路；一阶低通滤波电路包括电容C17和电阻R15，电容C17的型号为104，电阻R15的阻值为100K；一阶高通滤波电路包括电阻R16和电容C18，电阻R16的阻值为1K，电容C18的型号为203；二级反相放大电路包括运算放大器U5，电阻R19和R20，运算放大器U5的型号为OP07，电阻R19和R20的阻值均为1K，电阻R19和R20构成运算放大器U5的电压负反馈电路。

如图5所示，MCU控制电路包括单片机U6和电容C19；单片机U6的型号为STC8F2K08S2；电容C19的容量为10nF，其两端分别接5V直流电和单片机U6的GND口。

如图6所示，继电器驱动电路包括继电器RE1，三极管Q16，二极管D17，发光二极管CH1，电容C20，以及电阻R24、R25、R26和R27；电容C20的容量为100nF，电阻R24和R25的阻值均为2.2K，电阻R26的阻值为510Ω，电阻R7的阻值为1K；三极管Q16为PNP型，其集电极接5V直流电，其基极串联电阻R26后接入单片机U6的I01口，其发射极连接至二极管D17的阴极后由二极管D17的阳极接地；二极管D17的阳极和阴极分别连接电位器RE1的线圈两端；电容C20一端连接于二极管D17阳极和该阳极与电位器RE1的连接点之间，另一端连接至电阻R27的一端，电阻R27的另一端连接于二极管D17阴极和该阴极与电位器RE1的连接点之间；电位器RE1线圈的一端串联电阻R24和发光二极管CH1后接地。继电器驱动电路则采用的是PNP三极管来实现。当单片机U6的I01口为低电平时，三极管Q16导通，继电器RE1上电吸合；当单片机U6的I01口为高电平时，三极管Q16断开，继电器RE1断电断开。二极管D17起到保护作用，电阻R28和电容C6组成RC电路，使得继电器触点在吸合和断开时，能够减小对电路的冲击影响。

本实施例在使用时，如果连接的是电流输出型传感器，则将该传感器连接至电流信号转换电路的接口JP1；如果连接的是电压输出型传感器，则将该传感器连接至信号放大电路的运算放大器U2的同向输入端。经过放大处理后的电压信号经过滤波后，经由单片机U6产生高、低电平，从而用于控制继电器RE1通断。

Claims

1.基于单片机的继电器控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的继电器控制系统，其特征在于：所述MCU控制电路包括单片机U6和电容C19；单片机U6的型号为STC8F2K08S2；电容C19的容量为10nF，其两端分别接5V直流电和单片机U6的GND口。

3.根据权利要求1所述的继电器控制系统，其特征在于：所述电流信号转换电路包括第运算放大器U1，电阻R11、R12、R14和R17，以及接口JP1；运算放大器U1的型号为LM358，电阻R11、R12、R14和R17的阻值均为1K；电阻R12一端接运算放大器U1的同向输入端，外部电流输出型传感器输出的电流信号通过接口JP1接入电阻R12的另一端；电阻R14一端接运算放大器U1的反向输入端，另一端接地；电阻R17接在第一运放U1的反向输入端和输出端之间，用于构成负反馈电阻；电阻R11接在电阻R12与地之间。

4.根据权利要求1所述的继电器控制系统，其特征在于：所述信号放大电路包括运算放大器U2、U3和U4，电阻R9、R10、R13、R18、R21和R22，以及电位器RP2、RP3、RP4和RP5；运算放大器U2、U3和U4的型号均为OP07，电阻R10和R18的阻值为4.7K，电阻R9、R13、R10、R21和R22以及电位器RP2、RP3和RP5的阻值均为10K，电位器RP4的阻值为100K；运算放大器U2和U3同相输入信号，相互并联后再与运算放大器U4差分输入串联；电流信号转换电路送来的电压信号从运算放大器U2的同向输入端输入，外部电压输出型传感器送来的电压信号从运算放大器U3的同向输入端输入；电阻R10和R18以及电位器RP4用于作为增益电阻，串联于运算放大器U2和U3的输出端之间；电位器RP2连接运算放大器U2，用于对运算放大器U2调零；电位器RP5连接运算放大器U3，用于对运算放大器U3调零；电位器RP3连接运算放大器U4，用于对运算放大器U4调零；电阻R9连接在运算放大器U2输出端与运算放大器U4反相输入端之间，电阻R13连接在运算放大器U4反相输入端与其自身输出端之间，电阻R21连接在运算放大器U3输出端与运算放大器U4同相输入端之间，电阻R122连接在运算放大器U4同相输入端与地之间。

5.根据权利要求1所述的继电器控制系统，其特征在于：所述滤波电路包括串联的一阶低通滤波电路、一阶高通滤波电路和二级反相放大电路；一阶低通滤波电路包括电容C17和电阻R15，电容C17的型号为104，电阻R15的阻值为100K；一阶高通滤波电路包括电阻R16和电容C18，电阻R16的阻值为1K，电容C18的型号为203；二级反相放大电路包括运算放大器U5，电阻R19和R20，运算放大器U5的型号为OP07，电阻R19和R20的阻值均为1K，电阻R19和R20构成运算放大器U5的电压负反馈电路。

6.根据权利要求1所述的继电器控制系统，其特征在于：所述继电器驱动电路包括继电器RE1，三极管Q16，二极管D17，发光二极管CH1，电容C20，以及电阻R24、R25、R26和R27；电容C20的容量为100nF，电阻R24和R25的阻值均为2.2K，电阻R26的阻值为510Ω，电阻R7的阻值为1K；三极管Q16为PNP型，其集电极接5V直流电，其基极串联电阻R26后接入MCU控制电路送来的控制信号，其发射极连接至二极管D17的阴极后由二极管D17的阳极接地；二极管D17的阳极和阴极分别连接电位器RE1的线圈两端；电容C20一端连接于二极管D17阳极和该阳极与电位器RE1的连接点之间，另一端连接至电阻R27的一端，电阻R27的另一端连接于二极管D17阴极和该阴极与电位器RE1的连接点之间；电位器RE1线圈的一端串联电阻R24和发光二极管CH1后接地。