基于8051单片机的多功能用电故障控制器实现

1 引言

本文引用地址：对于电网短路和线路故障检测保护已有不少研究。市面上的电器短路、过载、超压的保护器功能单一。容易损坏，没用提示功能，不够人性化。但随人们生活水平的不断提高。用电设备也不断增加，产生了肓目用电现象。这给人们造成极大的安全隐患。其中危害性最大的用电故障有三种：输入电压过高、室内线路严重过载、用电器短路。本文设计的单片机AT89C5l用电故障控制系统的目的就是为了防止这三种故障带来的危害。

2 硬件的组成

单片机用电故障控制系统的硬件分别是：由降压变压器、2个相瓦串联的感应线圈、升压变JK器、电磁开关、5V稳压电源、超压过流信号获取比较电路、可编程接门扩展芯片8255、HD44780字符液晶显示模块、ISD2650语音芯片。扬声器和电容电阻等元器件组成，系统使用一片805l为控制芯片。控制和提示系统的基本电路如图1所示。

图1 单片机用电故障控制系统原理图

3 工作原理

3.1获取故障检测电压

由电磁学理论得，通电导线周嗣有电磁场产生。在供电的电线旁安置两个串联的电磁感应线圈(形状为矩形)来获取由导线电流变化产生的信号电压。

由文献中得，感应线圈电压计算公式为：

其中，μ0为真空磁导率，W为交流电的角频率，Im为用户总线的最大额定电流(可变值)，N感应线圈的总匝数，l为感应线圈的长。d为感应线圈距导线的距离。a为感应线圈的宽。

3.2 过载故障保护电路工作原理

为了提高控制效果和减少感应线圈的匝数。则采用升压变压器T1把信号电压升高的方法进行电压提升，设升压变压器T1的变比为10/1。当用电过载时。流过进户火线的电流大大增加，由电磁感应定律得，感应线圈两端的感应电压大大增加，通过对这个感应电压的检测就能判断出当前是否出现过载现象，设这个信号电压达到V(升压变压器的次级输出为1.5V)时开始报警提示，当信号电压超过0.159V(升压变压器的次级输出为1.59V)时立即跳闸并报警提示。为了使控制系统获取过载控制的取样电压信号。采用如图2所示的电路。

图2 过载故障信号电压传输原理网

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