【導(dǎo)讀】電能為人類帶來了經(jīng)濟效益,且方便環(huán)保,但應(yīng)節(jié)約用電,注意安全,防止火災(zāi)發(fā)生。節(jié)能是降低成本,提高經(jīng)濟效益的重大課題,用電注意安全,防止火災(zāi)是我們時刻需要注意的問題。根據(jù)一些引起火災(zāi)的社會現(xiàn)象,設(shè)計了一種基于單片機的節(jié)能斷電保護電路。
1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計
硬件電路如圖1所示。S1為手動電源開關(guān);S2按下閉合,放手斷開;按下S2,單片機啟動運行,經(jīng)過2 s左右,KM閉合,交流220 V可為電器設(shè)備持續(xù)供電,供電5 min后,單片機根據(jù)傳感器檢測到的信息控制電源的供電;當(dāng)某一路傳感器檢測到信息使P1.1為高電平時,P1.0輸出5 V高電平至U4的3腳,而U4的2腳只有1.5 V,這樣U4的1腳輸出高電平使VT1導(dǎo)通,VT2導(dǎo)通,使12 V的直流電源可以為繼電器JZC-36F的線圈供電,KM閉合,使交流220 V可為電器設(shè)備正常供電。當(dāng)傳感器檢測到信息使P1.1為低電平時,延時1 min后,再次檢測P1.1,若連續(xù)5 min P1.1為低電平,使P1.0輸出低電平至U4的3腳,使U4的1腳輸出低電平至VT1的基極,VT1截止,VT2截止,繼電器JZC-36F線圈斷電,KM斷開,切斷交流220 V供電。
VD3,VD4為實現(xiàn)線或而接的隔離二極管,VD2為保護二極管,VD1是為了抬高VT1的發(fā)射極電位,VT2必須采用功率較大的三極管,如JE9051硅中功率晶體管。為了使繼電器可靠地動作,電路中設(shè)計了+5 V和+12 V兩種電源,元器件的型號或參數(shù)見表1。
2 傳感器信號處理電路
傳感器信號處理電路如圖2所示。人體紅外傳感器用于檢測人體發(fā)出的特定波長的紅外線,進行非接觸式距離較遠的檢測,其工作電壓為3~15 V;當(dāng)人體進入傳感器感測區(qū)域時,傳感器接收到頻率為0.1~8 Hz的人體紅外信號,2腳即輸出微弱的交流信號。
傳感器2腳的輸出信號經(jīng)兩級放大后,從U6的1腳輸出,信號幅度為0.5~5 V,直流分量為3 V。U7,D5,D6,R14,R15,R16,R17,組成雙門電壓比較器,若U6的1腳無信號輸出,則U7的2腳為3.3 V,U7的3腳為2.7 V,U7的1腳輸出低電平;當(dāng)U6的1腳輸出大于4 V或小于2 V時,U7的1腳輸出高電平至CPU。
3 軟件設(shè)計
程序流程圖如圖3所示。需要開啟電器設(shè)備時,按下S2兩秒左右,啟動單片機,使P1.0為高電平,KM閉合為電器設(shè)備持續(xù)供電;使P1.1為高電平,設(shè)P1.1為輸入狀態(tài)。5 min后開始檢測P1.1,若P1.1為高電平,使P1.0為高電平,R0賦值05H,返回再次檢測P1.1;若P1.1為低電平,延時1 min,若R0減1不為0,返回再次檢測P1.1,若R0減1為0,使P1.0變?yōu)榈碗娖?,切斷電器設(shè)備的供電。
參考源程序如下:
4 應(yīng)用實例
下面舉例說明本設(shè)計方案的應(yīng)用。在家庭中,根據(jù)客廳結(jié)構(gòu),找一個合適的位置,把圖1所示實際電路安裝在一封閉盒中,要既方便操作,又美觀。圖1中S1可用用戶電源總開關(guān)代替,裝4~6個人體紅外傳感器,從不同方位檢測客廳中有無人在,客廳中除照明以外的所有用電設(shè)備的電源都從圖1中交流220 V輸出端輸出。這樣,客廳中的用電設(shè)備啟動后,若連續(xù)5 min客廳中無人,則客廳區(qū)的電源自動切斷,既節(jié)約了電能,又延長了電器設(shè)備的使用時間,可有效地防止電火災(zāi)的發(fā)生。
5 結(jié) 語
本文的創(chuàng)新點是設(shè)計了一種成本低,既可有效節(jié)約電能,延長電器設(shè)備的使用壽命,又可防止電火災(zāi)的節(jié)能與斷電保護電路。它既可家用,又可用于辦公場地、學(xué)生宿舍等,安裝調(diào)試方便。通過大量的實踐使用證明,只要傳感器安裝的位置合適,該設(shè)計能可靠地工作,達到節(jié)能與斷電保護的目的,但不同的控制目的使用的傳感器有所不同,傳感器輸出的信號較弱,必須經(jīng)過兩級放大和雙門電壓比較器,送到P1.1的應(yīng)該是較強的脈沖信號。