PICl2F508的交流接觸器節(jié)電器設(shè)計

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 PICl2F508的交流接觸器節(jié)電器設(shè)計 CJ系列交流接觸器以價格便宜及使用壽命長的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于低壓配電，但在運行當(dāng)中電能損耗大，噪音大，并且經(jīng)常燒毀線圈。本文針對交流接觸器運行噪聲大，耗電高，線圈鐵心運行溫度高，易燒毀的難題，設(shè)計了一款適合CJ系列交流接觸器的節(jié)電器，主要是采用單片機(jī)PICl2F508控制可控硅的導(dǎo)通角，也就是控制加在負(fù)載(交流接觸器線圈)上的電壓波形，從而實現(xiàn)交流接觸器的大電流直流吸合，低壓小電流維持運行，到達(dá)無聲節(jié)能的目的。 1 電路工作原理 圖1是交流接觸器的原理框圖，主要由220 V交流電輸入、可控硅、單片機(jī)控制電路和負(fù)載等組成。單

2、片機(jī)控制電路主要是控制可控硅的導(dǎo)通時間。終加在負(fù)載(交流接觸器線圈)上的電壓波形如圖2所示。 在t=0T1期間，可控硅的導(dǎo)通角是180，加在交流接觸器線圈上的電壓波形是脈動的直流正弦半波，線圈獲得大電流，接觸器吸合。當(dāng)tT1后，通過單片機(jī)控制可控硅的導(dǎo)通時間為時間很短的T，加在交流接觸器線圈上的電壓波形是直流窄脈沖波，剛好能使接觸器維持在吸合狀態(tài)。實踐證明，T1取60 ms就能使接觸器可靠地吸合；T取2 ms，就能使接觸器可靠地維持在吸合狀態(tài)。通過單片機(jī)，能夠地控制時間T1和T。 2 系統(tǒng)設(shè)計 2.1 硬件電路設(shè)計 2.1.1 單片機(jī)PIC12F508介紹 PICl2F508是Microchi

3、p Technology生產(chǎn)的低成本高性能8位全靜態(tài)的基于閃存的CMOS單片機(jī)，總共只有8個管腳。它們采用RISC架構(gòu)，僅有33條單字單周期指令。除程序跳轉(zhuǎn)指令(為兩個周期)外的所有其他指令都是單周期(200 ns)的。PIC12F508本身自帶上電復(fù)位(POR)和內(nèi)部振蕩模式(INTRC)，使器件不再需要外部復(fù)位電路和晶振，降低了產(chǎn)品的開發(fā)成本。 2.1.2 過零檢測電路 為了確保利用單片機(jī)對可控硅的可靠控制，必須準(zhǔn)確地判斷220 V交流電壓的過零點。綜合各個方面的考慮，本文采用光耦P521完成過零點的檢測，如圖3所示。220 V經(jīng)過120 kHz的電阻降壓后，加載到光耦的輸入端，光耦的輸出

4、端接到PICl2F508的端口GPl。當(dāng)交流220 V的零點來到時，光耦第四管腳沒有信號輸出。 2.1.3 可控硅驅(qū)動電路 可控硅選用BTl51，根據(jù)BT151的參數(shù)，單片機(jī)的高電平輸出就可以直接驅(qū)動BTl51，為了保護(hù)單片機(jī)，防止220 V電壓串入單片機(jī)，在控制端連接了一個二極管。如圖4所示。 2.2 軟件設(shè)計 在MPLAB-IDE中使用Hitech C編譯器，終用C語言完成節(jié)電器的軟件設(shè)計。 過零點判斷子程序如下： 2.3 交流接觸器電磁線圈改造 2.3.1 交流接觸器電磁線圈磁路分析 電磁線圈磁鐵的磁路如圖5所示。 根據(jù)磁路學(xué)知識，有： 式中：為磁通量；0為真空磁導(dǎo)率；A為鐵芯橫截面積；

5、N為線圈匝數(shù)；I為線圈導(dǎo)線電流；L1為鐵芯磁路長度；為鐵芯相對磁導(dǎo)率；L0為磁隙長度。 電磁鐵的吸引力和成正比，所以當(dāng)交流線圈加直流脈沖電壓啟動吸合時，吸引力增大數(shù)倍，實際觀察到的現(xiàn)象是交流接觸器吸合聲音清脆、有力，大大減少了接觸器的啟動吸合時間，降低了線圈的發(fā)熱，延長了線圈的使用時間。 2.3.2 線圈通過的電流 交流接觸器電磁線圈通過的電流為： 交流線圈加直流脈沖電壓時，式(1)中jL=O，于是式(1)簡化為： 顯然，電路中的電流增加了，為了保護(hù)交流線圈不被燒毀，必須增大線圈的電阻，根據(jù)公式： 可以增加線圈的匝數(shù)或減小線徑。實際上增加線圈的匝數(shù)是不可能的(線圈的空間尺寸受接觸器構(gòu)造的限制)，所以只能采取減小線徑的方法。實踐證明：線徑變細(xì)后，可以節(jié)省50以上的銅線。 3 結(jié)語 將