多用途電力電子遠(yuǎn)程控制器的設(shè)計(jì)應(yīng)用

【摘要】在無(wú)人值班變電站、辦公場(chǎng)所、家用電器中，有許多需要進(jìn)行遠(yuǎn)程操作控制的設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)通電和停電功能，從而提高效率、節(jié)約能源、增強(qiáng)安全性能。本文根據(jù)需要，進(jìn)行了相關(guān)電路的設(shè)計(jì)制作，能夠接收和判別手機(jī)與座機(jī)發(fā)布的操作指令，完成控制功能，到達(dá)設(shè)計(jì)目的。

【關(guān)鍵詞】多類(lèi)型電器；通電停電；遠(yuǎn)方控制；操作執(zhí)行

1.遠(yuǎn)控實(shí)例

在工農(nóng)業(yè)、機(jī)關(guān)廠礦和家用電器中，有若干需要進(jìn)行遠(yuǎn)程操作控制的儀器設(shè)施，如下實(shí)例：

（1）電力系統(tǒng)常用的五防電腦鑰匙，內(nèi)含蓄電池，現(xiàn)狀是不操作時(shí)長(zhǎng)期帶電浮充，由此容易老化損壞。對(duì)該狀況我們做了技術(shù)改進(jìn)，將其設(shè)計(jì)為每當(dāng)操作使用后立即一次性充電，電能充滿(mǎn)后，自動(dòng)斷開(kāi)電源，轉(zhuǎn)為冷機(jī)等待，去除熱浮充。當(dāng)調(diào)度中心下達(dá)操作命令，執(zhí)行人員則在遠(yuǎn)方通過(guò)座機(jī)或手機(jī)向相關(guān)變電站五防鑰匙發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)斷開(kāi)的充電電源，補(bǔ)充待機(jī)期間泄露的電能。而當(dāng)操作人員到達(dá)變電站時(shí)，已有完整足夠的電量供其驗(yàn)碼、開(kāi)鎖使用。

（2）現(xiàn)機(jī)關(guān)、廠房、商務(wù)等，都普遍裝配使用了照明、電腦、空調(diào)等設(shè)施。若同樣采用遠(yuǎn)程控制器，利用座機(jī)或手機(jī)向辦公地點(diǎn)發(fā)出指令，則儀器啟動(dòng)，斷開(kāi)電源，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程隨機(jī)控制，達(dá)到安全節(jié)能目的。

（3）家用電器，猶如司機(jī)、供應(yīng)、業(yè)務(wù)推銷(xiāo)等流動(dòng)人員，不能確定回家時(shí)間，飯菜很難準(zhǔn)備。如使用遠(yuǎn)程控制設(shè)施，則可在任何工作結(jié)束時(shí)，采用座機(jī)或手機(jī)發(fā)出指令，使家里電源接通，開(kāi)始蒸煮煲湯。

這些實(shí)例都集中了一點(diǎn)，采用座機(jī)或手機(jī)在遠(yuǎn)方隨機(jī)對(duì)電力設(shè)施進(jìn)行通、斷電控制，使之開(kāi)展工作或節(jié)約能源等。那么該儀器的結(jié)構(gòu)如何？功能又是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？對(duì)此我們將進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)介紹。

2.電路設(shè)計(jì)

分析諸多遠(yuǎn)控實(shí)例的共同點(diǎn)，是采用手機(jī)或座機(jī)向辦公室或家庭的電話(huà)機(jī)，發(fā)出操作指令。電話(huà)機(jī)接到指令會(huì)產(chǎn)生振鈴脈沖，經(jīng)接收處理，確認(rèn)達(dá)到閥值電壓時(shí)，送出兩類(lèi)控制信號(hào)，一類(lèi)啟動(dòng)用電器工作，另一類(lèi)則跳閘節(jié)能。據(jù)此，我們實(shí)施了相關(guān)電路的設(shè)計(jì)制作。

2.1 采樣判斷電路

經(jīng)測(cè)量，電話(huà)機(jī)在無(wú)振鈴信號(hào)時(shí)，分接線端頭電壓為43V，有呼叫信號(hào)到來(lái)時(shí)，電壓上升至50V，高達(dá)7V的差距，為信號(hào)采集奠定了良好基礎(chǔ)。

圖1中端頭①、②從電話(huà)接線盒中引接而來(lái)，信號(hào)經(jīng)電阻R1降壓，疊加在電阻R2與R3的分壓值上，傳送給運(yùn)算放大器IC1的同相輸入端3腳。IC1的反相輸入端2腳接有4.5V穩(wěn)壓二極管D1，起基準(zhǔn)判斷作用。無(wú)鈴聲時(shí)，盒中43V電壓經(jīng)R1降壓，V3低于V2，IC1保持截止?fàn)顟B(tài)。有呼叫信號(hào)到來(lái)時(shí)，①、②端頭引入50V電壓，經(jīng)R1降壓，仍保持有≥5V的電壓值，使V3大于V2，IC1啟動(dòng)翻轉(zhuǎn)，6腳輸出高電平。

2.2 積分充電電路

集成運(yùn)放翻轉(zhuǎn)后，6腳輸出較為穩(wěn)定的5伏電壓值，傳送給電阻R7，并對(duì)電容C1充電，電位器W1做充電速率調(diào)整。

復(fù)合管BG1、BG2和R9完成功放和比較判斷雙功能，門(mén)檻電壓設(shè)計(jì)為4V，即UR61-2=Uc1﹤4V復(fù)合管截止，UR61-2≥4V復(fù)合管導(dǎo)通。

UR61-2=Uc1的變化情況有兩種：

第一，電話(huà)撥通，堅(jiān)持響完，一般鈴聲在10余次，時(shí)間在15秒以上，此時(shí)電容C1充電，數(shù)值如積分式，電壓Uc1從0～5V積累變化：

電壓積分曲線如圖2所示。

圖1 遠(yuǎn)程控制器電路原理

圖2 充電積分曲線

圖2中曲線1是在第一次撥通電話(huà)，IC1輸出高電平，電容電壓Uc1作充電積累，從a點(diǎn)的0值開(kāi)始，經(jīng)過(guò)15秒左右，Uc1達(dá)到全電壓5V的60%，如圖中b點(diǎn)。此時(shí)鈴聲結(jié)束，因無(wú)人接聽(tīng)，其他人在短時(shí)間內(nèi)不太會(huì)重?fù)?，IC1返回截止。IC1截止后，6腳輸出低電平，Uc1轉(zhuǎn)為經(jīng)電阻R7、R6放電，圖示曲線1中從b點(diǎn)向d點(diǎn)下降，至回到0值電壓。整個(gè)過(guò)程控制電路不啟動(dòng)。

第二，使用者則知道，在第一次響鈴結(jié)束后，立即重?fù)埽楸苊鈸芴?hào)撞車(chē)和他人重?fù)埽?jīng)電位器W1調(diào)整，重?fù)艽螖?shù)可增加，但原理相同）。如圖3中曲線2，在幾秒鐘重?fù)艿拈g隔時(shí)間內(nèi)，電容電壓Uc1亦會(huì)短時(shí)放電，降低約10%的幅值，即回到c點(diǎn)約2.5V處。因重?fù)埽琁C1又重新輸出高電平，電容器將會(huì)在余留的c點(diǎn)基礎(chǔ)上向5V滿(mǎn)電壓繼續(xù)積分充電。在此過(guò)程中，電壓值會(huì)達(dá)到：

UR61-2=Uc1≥4V

超過(guò)門(mén)檻電壓，復(fù)合管BG1、BG2導(dǎo)通，使后續(xù)電路啟動(dòng)工作。

2.3 自保持電路

在圖2中，如上所述，當(dāng)復(fù)合管BG1、BG2導(dǎo)通，啟動(dòng)1A和30A小、中型繼電器J1與J2。J1常開(kāi)接點(diǎn)J1-1閉合，與串聯(lián)電阻R8一起引入直流工作電壓。作用是在使用人掛機(jī)后，IC1截止，UBG1-2=Uc1會(huì)在放電至失去復(fù)合管啟動(dòng)能力的情況下，實(shí)現(xiàn)自保持功能，使BG1、BG2繼續(xù)導(dǎo)通，J1與J2保持啟動(dòng)。

2.4 交流工作電路

在圖2右側(cè)可見(jiàn)，220V交流電從③、④端頭引入，經(jīng)開(kāi)關(guān)K1控制，分為三路工作。

2.4.1 直流工作電源

當(dāng)開(kāi)關(guān)K1合上，引入的220V交流電源，一端經(jīng)變壓器B降壓，D2、D3全波整流，電容C2濾波，WY1三端穩(wěn)壓，供做采樣、判斷、控制電路的工作電源。發(fā)光二極管Fg1與電阻R10串聯(lián)，點(diǎn)亮指示工作電壓源正常。

2.4.2 用電器通電控制

從圖2中可見(jiàn)，30A繼電器J2的常開(kāi)接點(diǎn)J2-1、開(kāi)關(guān)K2相并聯(lián)，控制用電器DQ1的交流電源。這是在電腦、空調(diào)、家用電器有人在場(chǎng)，需要直接或長(zhǎng)期用電時(shí)，可合上K2，直接向用電器DQ1供電。但當(dāng)無(wú)人在場(chǎng)，不用電或用電不定期時(shí)，則先斷開(kāi)K2，遠(yuǎn)方電力控制功能自動(dòng)投入，即當(dāng)話(huà)機(jī)或手機(jī)發(fā)布指令，經(jīng)判別為有效信號(hào)時(shí)，電路翻轉(zhuǎn)，使繼電器常開(kāi)結(jié)點(diǎn)J2-1接通，向用電器供給交流電源。這對(duì)五防鑰匙充電和流動(dòng)性工作人員電炊做飯等控制相當(dāng)有用。

2.4.3 用電器節(jié)能控制

在圖2中，我們將交流電的另一條支路中的K3開(kāi)關(guān)和繼電器常閉接點(diǎn)J2-2做并聯(lián)設(shè)計(jì)，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)用電器是否投入電話(huà)遠(yuǎn)控跳閘節(jié)能的選擇。不投入，合上K3，工業(yè)或家用電器則可長(zhǎng)期帶電；但要考慮遠(yuǎn)控時(shí)，則斷開(kāi)K3，這時(shí)，無(wú)遠(yuǎn)控指令來(lái)到，J2不啟動(dòng)，常閉接點(diǎn)J2-2閉合，用電器照常工作。但當(dāng)辦公或家用的電腦、空調(diào)、電熱毯等，開(kāi)啟后，往往出現(xiàn)使用人員離開(kāi)卻忘記關(guān)斷電源的情況，這樣，不僅浪費(fèi)電能，增加開(kāi)支，更潛伏安全隱患，不少火災(zāi)事故便是這樣引起的。所以，我們認(rèn)為采用遠(yuǎn)程控制為好。在本儀器中，只需簡(jiǎn)單斷開(kāi)K3開(kāi)關(guān)，則在任何情況下，都可以采用電話(huà)遠(yuǎn)方發(fā)布指令，經(jīng)采樣、判斷、控制啟動(dòng)，繼電器J2常閉接點(diǎn)J2-2斷開(kāi)，電源關(guān)斷，起到遠(yuǎn)程安全節(jié)能控制的作用。

聯(lián)系前后可見(jiàn)，在繼電器J2的公共接點(diǎn)分別轉(zhuǎn)換投切下，常開(kāi)和常閉接點(diǎn)在用電器導(dǎo)通送電、斷開(kāi)節(jié)能控制中都可以發(fā)揮作用，這是對(duì)元器件功能的充分利用。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我們采用基準(zhǔn)設(shè)置、運(yùn)放判別、積分采樣、閥值比較和繼電器接點(diǎn)的巧妙組合等，設(shè)計(jì)制作出的多用途電力電子控制儀，能響應(yīng)通訊工具在遠(yuǎn)方隨機(jī)發(fā)布的指令，實(shí)現(xiàn)用電器啟動(dòng)運(yùn)行和跳閘節(jié)能的雙重目的，電路優(yōu)化簡(jiǎn)潔，性?xún)r(jià)比高，頗值推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]段國(guó)學(xué).電話(huà)機(jī)撥號(hào)控制器[D].河南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文，2009.

[2]樊華，馮全源.一種新穎的電流采樣電路的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2007，29.