点。计算机主机运行状态通过主机接口的电流互感器检测过流保护通过另一互感器检测当电流大于额定电流一定时间时切断受控插座的电源对外设起到保护作用。由于互感器的感应电流较小在数模转换过程用对参考电压的要求较高该设计采用带隙恒压源TL431作为AD转换的参考电压。不同的计算机主机的待机电流可能不同因此通过外部键盘可以采样待机电流为临界值同时可以设置插座作为普通插座使用RTC时钟由PCF8563构成。
图1智能插座的硬件结构图
12AVR单片机
AVR微处理器是Atmel公司的8位嵌入式RISC处理器具有高性能、高保密性、低功耗等优点程序存储器和数据存储器可独立访问的哈佛结构代码执行效率高3。该系统采用的mega48v处理器包含有4KB片内可编程FLASH程序存储器512B的E2PROM和512BRAM同时片内还集成了看门狗8路10位ADC3路可编程PWM输出具有在线系统编程功能片内资源丰富集成度高使用方便。使用AVRmega48v可以很方便地实现外部输入参数的设置、电流检测、工作状态的指示等45。
13电流采样电路
该设计采用电流型电流互感器采样交流电流一路采样主机接口电流实现开关控制另一路采样受控接口电流实现过流保护见图2。电流互感器的输出信号经过IV变换后用mega48采样根据互感器的变比系数可以计算出电流的有效值67。IV变换的输出电压经过比较器后若达到过流极限设定为10A则触发外部中断经过中断程序处理判断是否达到过流值并执行过流保护动作。
图2电流采样电路和过流保护电路
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14电源电路
单片机的工作电压和继电器的线圈侧电压为5V直流电压考虑成本和空间因素采用阻容降压的方式产生。如图3所示。
图35V阻容降压电路
图3中C3为CBB降压电容R13在电源断开后为C3提供放电回路R4为限流电阻经过全波整流后D11将电压箝位在51V。C3在电路中的容抗XC为XC12πfC电流为了满足继电器吸合时的电流要求取C3的值为1μF最大电流可以达到100mA以上。由于为非隔离电源使用过程中零电位不能与大地相连。
15继电器驱动电路
受控插座的通断是由继电器控制的。该设计采用的线圈侧电压为5V的继电器用S8050驱动继电器。mega48具有较强的IO驱动能力R17起到限流作用下拉电阻R18可以避免继电器误动作D12为继电器断开时提供放电回路。如图4所示。
图4继电器驱动电路
16键盘电路
采用单按键的输入方式用于设定普通插座和智能插座的功能转换和需要定时开关时的时间设定。在程序运行过程中r