PICl2F508的交流接触器节电器设计

1、【Word版本下载可任意编辑】 PICl2F508的交流接触器节电器设计 CJ系列交流接触器以价格便宜及使用寿命长的优势，广泛应用于低压配电，但在运行当中电能损耗大，噪音大，并且经常烧毁线圈。本文针对交流接触器运行噪声大，耗电高，线圈铁心运行温度高，易烧毁的难题，设计了一款适合CJ系列交流接触器的节电器，主要是采用单片机PICl2F508控制可控硅的导通角，也就是控制加在负载(交流接触器线圈)上的电压波形，从而实现交流接触器的大电流直流吸合，低压小电流维持运行，到达无声节能的目的。 1 电路工作原理 图1是交流接触器的原理框图，主要由220 V交流电输入、可控硅、单片机控制电路和负载等组成。单

2、片机控制电路主要是控制可控硅的导通时间。终加在负载(交流接触器线圈)上的电压波形如图2所示。 在t=0T1期间，可控硅的导通角是180，加在交流接触器线圈上的电压波形是脉动的直流正弦半波，线圈获得大电流，接触器吸合。当tT1后，通过单片机控制可控硅的导通时间为时间很短的T，加在交流接触器线圈上的电压波形是直流窄脉冲波，刚好能使接触器维持在吸合状态。实践证明，T1取60 ms就能使接触器可靠地吸合；T取2 ms，就能使接触器可靠地维持在吸合状态。通过单片机，能够地控制时间T1和T。 2 系统设计 2.1 硬件电路设计 2.1.1 单片机PIC12F508介绍 PICl2F508是Microchi

3、p Technology生产的低成本高性能8位全静态的基于闪存的CMOS单片机，总共只有8个管脚。它们采用RISC架构，仅有33条单字单周期指令。除程序跳转指令(为两个周期)外的所有其他指令都是单周期(200 ns)的。PIC12F508本身自带上电复位(POR)和内部振荡模式(INTRC)，使器件不再需要外部复位电路和晶振，降低了产品的开发成本。 2.1.2 过零检测电路 为了确保利用单片机对可控硅的可靠控制，必须准确地判断220 V交流电压的过零点。综合各个方面的考虑，本文采用光耦P521完成过零点的检测，如图3所示。220 V经过120 kHz的电阻降压后，加载到光耦的输入端，光耦的输出

4、端接到PICl2F508的端口GPl。当交流220 V的零点来到时，光耦第四管脚没有信号输出。 2.1.3 可控硅驱动电路 可控硅选用BTl51，根据BT151的参数，单片机的高电平输出就可以直接驱动BTl51，为了保护单片机，防止220 V电压串入单片机，在控制端连接了一个二极管。如图4所示。 2.2 软件设计 在MPLAB-IDE中使用Hitech C编译器，终用C语言完成节电器的软件设计。 过零点判断子程序如下： 2.3 交流接触器电磁线圈改造 2.3.1 交流接触器电磁线圈磁路分析 电磁线圈磁铁的磁路如图5所示。 根据磁路学知识，有： 式中：为磁通量；0为真空磁导率；A为铁芯横截面积；

5、N为线圈匝数；I为线圈导线电流；L1为铁芯磁路长度；为铁芯相对磁导率；L0为磁隙长度。 电磁铁的吸引力和成正比，所以当交流线圈加直流脉冲电压启动吸合时，吸引力增大数倍，实际观察到的现象是交流接触器吸合声音清脆、有力，大大减少了接触器的启动吸合时间，降低了线圈的发热，延长了线圈的使用时间。 2.3.2 线圈通过的电流 交流接触器电磁线圈通过的电流为： 交流线圈加直流脉冲电压时，式(1)中jL=O，于是式(1)简化为： 显然，电路中的电流增加了，为了保护交流线圈不被烧毁，必须增大线圈的电阻，根据公式： 可以增加线圈的匝数或减小线径。实际上增加线圈的匝数是不可能的(线圈的空间尺寸受接触器构造的限制)，所以只能采取减小线径的方法。实践证明：线径变细后，可以节省50以上的铜线。 3 结语 将