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用单片机设计电子保险丝的技巧

时间:2024-03-14 13:37:02

  一、功能特点

  1、熔断电流可用按键设定,从0.1A至5A以0.1A步进可调。
  
  2、熔断时间分为5档可调:超快速型(FF)、快速型(F)、普通型(M)、慢速型(T)和超慢型()。
  
  3、正常工作时,采用三位显示电流的真有效值,电流分辨率10mA。
  
  4、电流测量范围:
  
  0.01~50A。
  
  5、对于普通保险管来说,一般是通过经验观察保险管熔断后的状态,分析电路中的短路情况,而仿真电子保险在熔断后,能显示熔断时电流的峰值,便于分析熔断原因。
  
  6、最快动作时间,受继电器动作时间的限制,在5ms左右

  7、交直流两用。

  二、工作原理

  利用单片机仿真的工作原理图如下图所示。电路由主控制单片机PIC16F876、信号变换电路、信号处理电路和电源等部分组成。
  
  a)信号变换电路。R6是电流采样,U2、U3、D1、D2及其周围相关元件组成精密全桥整流电路,U 1是增益调整电路,当电流<1 0A时,R5接通,电路增益为5;当电流≥1 0A时,R4接通,电路增益为1。R6上的电压降Vin分为两路,一路经R1接到U3的反相端,另一路经R2接到U2的反相端。当R6两端电压上正下负时,U2的6脚为负,D1截止,D2导通,D2的正极电位VD2+=-Vin*R3/R2=-Vin,U3的6脚输出电压Vout=-(-VD2+*R4/(VR1+R7)+Vjn*R4/R1),调整VR1,使得R4=2(VRl+R7),则 Vout=Vin。当R6上的电压为上负下正时,U2的6脚为正,D1导通,D2截止,VD2+=0,则Vout=Vin,这样无论输入电压是正还是负,U3的第6脚电压Vout都等于输入电压Vin的绝对值。当R5接通时,Vout=5Vin,原理同上,请读者自选分析。DZ1~DZ4是为了防止R6断路时,220V电压加到运放输入端。
  
  b) 信号处理电路。U3的6脚输出电压接到单片机U4的模拟信号输入端,单片机将输入电压进行换算后,通过数码管显示实时的电流真有效值,当发生熔断时,继电器LS1释放,相当于保险丝熔断,LS2每隔3秒响一声,数码管显示熔断发生时的峰值电流。R10和EC1的作用是:根据继电器的动作特性,在继电器吸合时,提供一个大的电流,一旦吸合后,只需要小的电流便能维持继电器的吸合,这样既减少了继电器的耗电,又使继电器线圈中储存的磁能减少,加快了继电器的释放速度。

  c)电源电路。交流15V电源经过BR1、EC4整流滤波,U6稳压为+12V,由EC3、D4、EC6、Z5等相关元件产生-12V电源,给U2和U3供电。

利用单片机仿真保险丝的工作原理图


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