直流系统电子式闪光继电器设计.doc

直流系统电子式闪光继电器设计0 引言直流系统闪光继电器的主要作用是提供闪光电源，当开关事故跳闸发出事故音响后，值班人员可根据指示灯闪烁情况迅速判断跳闸回路，及时处理故障。电磁式闪光继电器存在的问题是闪烁频率和占空比不稳定，受外接指示灯的内阻影响较大。指示灯内阻大会出现闪光继电器不动作现象，指示灯内阻小可能会出现占空比过大，给人以指示灯常亮的错觉。典型的问题是普通指示灯更换为发光二极管指示灯后，内阻变大，闪光继电器不动作，为解决这一问题设计了无触点闪光继电器，对电磁式闪光继电器进行更换。1 硬件设计无触点闪光继电器由开关电源、单片机P89LPC901、大功率场效应管等电子元件组成，原理图如图1。 P89LPC901是一款只有8个引脚的微控制器，适合于许多要求高集成度、低成本的场合，可以满足多方面的性能要求，内部集成了128字节RAM数据存储器、1KB的Flash程序存储器、7.373MHz振荡器、复位电路和电压比较器等系统级的功能，这样可大大减少元件的数目和电路板面积并降低系统的成本。单片机除了电源引脚，还用到了P0.4、P1.2、P3.0这3个引脚，其中P3.0脚输出2Hz脉冲信号，通过光藕Q817驱动场效应管K1462。场效应管导通时信号母线+220V经场效应管和电流采样电阻R1输出到闪光母线，场效应管截至时闪光母线失电。此时有指示灯接入闪光母线就会以2Hz的频率闪烁，当闪光母线外接负荷过大或是碰到信号母线-220V，大的电流经过电阻R1，当R1上的电压超过1.23V时，会通过R2由单片机P0.4脚检测到并立即切断输出，起到过流保护功能。P1.2脚驱动发光二极管作为工作状态指示，正常时以2Hz的频率闪烁，过流时常亮。电路的电源采用常见的成品开关电源即可，都支持较大范围的交直流输入。因为普通开关电源的工作原理都是把交流电整流为直流，再变为高频交流，整流后输出，所以直接输入直流220V也是能正常工作的。要求低压侧能提供和高压侧隔离的12V，0.1A的电源给电路工作，输出的电源地和闪光母线接到一起，方便检测输出电流，也为场效应管的驱动提供回路。12V电源经过三端稳压7133输出3.3V电压给单片机提供电源，12V电源是驱动场效应管用的，实际应用时电压范围在12V15V之间电路都能正常工作。图1：无触点闪光继电器电路原理图单片机P89LPC901内部电压比较器P0.4是正向输入端，通过设定CN1选Vref为反向输入端，Vref是单片机内部比较器参考电压，Vref=1.23（110%）V。P0.4电压大于Vref时比较器输出1，否则输出0，使能比较器中断EC1，当比较器输出变化时产生中断，这就是保护动作的原理，保护动作10秒后打开输出，如果还是超电流保护再次动作，直到外部故障消失，实现了保护自动复归。电阻R1功率选5W，电阻为0.56时过流保护值为1.23/0.56（A），约2.2A，正常使用时够用了，改变R1的阻值可改变过流定值。场效应管选K1462，其主要参数为：900V、8A、150W，装配时加个散热器。2 软件设计软件用Keil C51编写，主程序只是对端口、定时器和电压比较器初始化，定时中断子程序负责脉冲输出和保护自动复归，比较器中断子程序负责实现保护功能，设置比较器中断优先级最高，使得过流保护动作时间小于10s。具体源程序如下：#include/单片机头文件bit PRO=0;/保护状态：0-正常，1-动作unsigned char data Num1;/计数1，用于指示灯闪烁unsigned int data Num2;/计数2，用于保护延时自动复归sbit LED=P12;/指示灯sbit FLA=P30;/脉冲输出 /初始化端口子程序 void IO_init(void)P0M1=0x30; /P0输入P0M2=0x00;P1M1=0x24; /P1.2开漏P1M2=0x04;P3M1=0x00; /P3准双向P3M2=0x00;/初始化定时器子程序void TIMER_init(void)TMOD=0x11; /定时器0配置为模式1TAMOD=0x00; TH0=0x6F; /10ms,根据波特率和单片机计算出TL0=0xFE; ET0=1;/允许定时器0中断 TR0=1;/打开定时器0/初始化比较器子程序void CMP_init(void)unsigned int data i;/延时计数用PT0AD=0x30;CMP1=0x28;/使能比较器for(i=0;i24 & PRO=0)/闪烁周期50ms，频率2HzNum1=0;FLA=!FLA; /脉冲输出反向LED=!FLA;/LED指示和脉冲输出反向if(Num21000)PRO=0;/保护动作延时10s自动复归/比较器中断子程序void CMPInt(void) interrupt 8Num2=0;/保护动作，自动计时清零FLA=1;/禁止输出LED=0;/指示灯亮PRO=1;/保护动作标志置位CMP1&=0xFE;/清除比较器中断标志3 结束语电磁式闪光继电器使用继电器作为闪光输出器件，不能实现主动闪光，否则继电器频繁动作，使用寿命很短。单片机控制的无触点闪光继电器可以实现主动闪光，闪烁频率固定为2Hz，且带