電子電路設計每天都在被應用,，對于電子電路設計,，相關專業(yè)的朋友自然十分了解。在往期文章中,，小編對電子電路設計有所介紹,。為增加大家對電子電路設計的了解，本文將對保護電子電路設計予以講解,。
一、繼電器保護電路設計盤點
光耦亦稱光電隔離器或光電耦合器,，簡稱光耦,。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光器(紅外線發(fā)光二極管LED)與受光器(光敏半導體管)封裝在同一管殼內(nèi),。當輸入端加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線,，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出,，從而實現(xiàn)了“電—光—電”轉換,。以光為媒介把輸入端信號耦合到輸出端的光電耦合器，該電路采用的是全橋拓撲經(jīng)過高頻變壓器轉換再整流,，實驗項目是三相進線15V/6KA輸出,。其中,，主回路的保護設計及報警設計是必不可少的。我首先想到的是,，通過單片機輸出控制繼電器動作,，而且由于抗干擾的要求，我必須通過光耦隔離,。,。于是乎，光耦隔離繼電器保護電路設計應需而生,。
主要電路設計如下圖：
該繼電保護主要隔離應用的是TIL117光耦芯片,。該芯片無需供電，通過光耦二極管上拉15V電源輸出15mA即可正常工作,，有效隔離了輸出側對主回路的電磁影響,。另外該電路還有一個+24V供電電源，大部分繼電器設計的時候都需要24V,，該電源設計圖如下：
該電路主要的穩(wěn)壓芯片采用的是生產(chǎn)設計的UA7824芯片,，該芯片輸入電壓可調(diào)范圍寬，穩(wěn)壓性能好,，功耗低價格低廉,。在繼電器電路設計的圖紙中，穩(wěn)壓電源我大部分是用的這個芯片,。
二,、電熱水器缺水保護報警電路
目前，各式各樣的電熱水器,，正逐漸涌入人們的家庭,。各種非高檔的電熱水器多是加熱元件在水中使用，目的是借助水的散熱作用使其加熱溫度不超過 100℃,，否則將使加熱元件燒壞,，故在這類電熱水器的外殼上，均標注醒目“先注水后通電”的字樣,。但有時人們洗完澡后忘關了電源,，或者使用中過早關閉水源，把箱體內(nèi)的水用完燒干,，便造成了加熱元件損壞的現(xiàn)象,。電熱水器保安裝置，正是為防止熱水器因缺水而燒損加熱元件而設計的,。當電源接通箱體內(nèi)供水正常時,，電熱水器安全工作;若箱體內(nèi)水位低于電加熱元件，而又不能繼續(xù)注水時,，立即停止熱水器的供電,，并發(fā)出告警聲響與燈光,，提醒使用者應該向熱水器中注水，否則電熱水器的電源不通,。
電熱水器保安裝置的電路原理,，如圖1所示，它是由水位檢測開關電路和報警發(fā)聲顯示電路所組成的,。
圖中,，由三極管BG1、BG2,、繼電器J及水位檢測針組成;電容器C2,、氖泡和壓電陶瓷片HTD組成報警發(fā)聲與燈光顯示電路。
220V交流電源電容C1降壓,，二極管D半波整流后,，供給BG1、BG2管組成的開關電路,。當檢測水位高于檢測針的位置時,，水位檢測針因淹沒在水中，使BG1,、BG2管的基極與發(fā)射極短接,，導致BG1、BG2管截止,，繼電器J不動作,，其常閉觸點J1接通熱水器的電源插座電源，常開觸點斷開報警聲光電路;當箱體內(nèi)的水位低于水位檢測針時,，由于BG1,、BG2管的基極同發(fā)射極斷開，則BG1,、BG2管立即導通,，繼電器J動作，常閉觸點斷開熱水器插座電源,，停止供電,，常開觸點閉合，接通報警聲光電路的電源,，發(fā)出聲光告警。
三,、MSP430電力系統(tǒng)微機保護電路
微機保護的硬件由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),、CPU主系統(tǒng)、開關量輸入輸出系統(tǒng)等組成,。整體原理圖如圖1所示,。通常整套硬件是用單獨的專用機箱組裝的,。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件組成
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)又稱模擬量輸入系統(tǒng)，它的作用是將互感器次側輸出的電壓,、電流等模擬量經(jīng)過隔離,、采樣、A/D轉換等步驟轉化為計算機能接受與識別的數(shù)字量,，然后經(jīng)過CPU主系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理與運算,，開關量輸出輸入系統(tǒng)的作用主要是輸出跳閘、信號等信息,。本文的裝置共有8路數(shù)據(jù)采集輸入,，其中的一路見圖2。該系統(tǒng)中,，共有3個部分組成：互感器與變換器,、低通有源濾波器、限壓電路,?；ジ衅髋c變換器分別包括電流和電壓?；ジ衅鞯淖饔檬遣杉妇€上的電流和電壓,，并將其轉換成單片機可接受的電流和電壓值。這里選擇CS- TA1型互感器,，一般將二次側的電流值變?yōu)? A,。另外，由于要求實現(xiàn)零序保護,，將B相的電流互感器設定為零序互感器,。電流變換器是將互感器的二次側電流再一次變換。MSP430F1611所接收的電壓最大值為3.3 V,，但作為保護電路,，要考慮到瞬時脈沖電流的最大值可能遠大于平均值，所以設計的電路可以使單片機承受正常電流20倍以上的沖擊,。
電網(wǎng)上采集的電流電壓有高次諧波,，不利于軟件求出電流平均值，因此要加入低通有源濾波器,，見圖3,。
圖3中，Vo：Vi=1+R7/R6,，可以選R6=400 Ω,，R，=240 Ω。該有源濾波器的特征頻率叫ωn=1/(RC),。對于工頻為50 Hz的交流電,，采樣頻率f=600 Hz。根據(jù)香農(nóng)采樣定理,，取R8=4 kΩ,，C1=1μF，可以達到濾波的功能,。另外,，濾波器的地與單片機的地是一致的。由于MSP430F1611的容許電壓是3.3 V,，而電網(wǎng)電流可能產(chǎn)生瞬時脈動而造成單片機的燒毀,，因而要有一限壓電路。如圖4所示,。
圖4中,，因二極管的存在，輸入A/D轉換器的電壓被限制在3.3 V以下,。同時兩個電阻產(chǎn)生分壓效果,。當電壓過高，會使二極管導通,，輸入A/D轉換器的電壓會箝制在3.3 V,。CMSP430系列單片機是由美國德州儀器設計開發(fā)的。這是一種具有超低功耗特性,、功能強大的單片機,。它具有處理能力強，運行速度快,，功耗低等優(yōu)點,。對微機保護裝置的開關量輸入/輸出，即接點狀態(tài)的輸入/輸出可以分為兩類：安裝在裝置面版上的接點;從裝置外部經(jīng)過端子排引入裝置的接點,。保護模塊不僅要有保護裝置,，還要與測量顯示模塊實現(xiàn)異步通信。要從測量顯示模塊得到設定值及從自身得到閘刀的開關狀態(tài),，必須要有開關量的輸入輸出,。從其他模塊得到的開關量直接接在P3口上，而自身得到的開關量需要有開關量輸入電路,。