基于单片机的自动转换开关控制器设计

基于单片机的自动转换开关控制器设计

 

 

　　随着近几年技术的进步和发展，在电源切换系统中出现了一种新型产品——自动转换开关电器，它由１个转换开关电器和其它必需的电器组成，用于监测电源电路，并将负载电路从一个电源自动转至另一个电源的开关电器，是专用于电源转换的新型产品，可以说自动转换开关电器代表着电源切换系统类产品发展的方向[1]。它主要用在紧急供电系统，如：消防、电梯等供电系统，在民用住宅和商用住宅中有着广泛的应用。其产品应用的场合决定了其可靠性尤为重要。转换一旦失败将会造成以下二种危害之一：电源间的短路或重要负荷断电，其后果都是严重的。这不仅仅会带来经济损失，也可能造成社会问题。因此，工业发达国家都把自动转换开关电器的生产、使用列为重点加以限制与规范。

 

　　本论文中ATSE控制器的设计就是依据国家标准，设计的CB型ATSE的控制器。

　　在ATSE控制器的设计中，根据应用的场合和需要不同，控制器可分为两种：一种采用继电器实现，电路简单，但只能检测三相电源的断路情况，对欠压、过压不能检测，功能简单；一种是采用智能控制器，不仅可以检测断路、欠压、过压情况，还有自动/电动设置、人机接口，可设置过压欠压值和转换时间，功能强大。本文中ATSE控制器的设计，采用的是智能控制器，以51单片机为核心，完成控制器的设计，实现ATSE的功能。文中从硬件和软件设计两部分来说明ATSE控制器的设计。

　　ATSE控制器的硬件设计

　　ATSE控制器的硬件部分主要由供电电源电路、两路三相交流电电压检测电路、单片机、选项设置和位置检测和电机控制电路组成，分为两块电路板设计，一块电路板实现电源电路和电机控制电路，另一块电路板实现数据采集、单片机控制、选项设置和位置检测等弱电电路，采用这种设计可防止强电和弱电之间的干扰，便于维护。

　　3.ATSE控制器的软件设计

　　ATSE控制器的核心控制器是单片机，应用中采用Atmel公司的AT89s52单片机，采用keilC51编程，软件完成整个控制器的功能，包括输入交流电采样选择、A/D转换接口、电压采样、采样数据处理、选项设置、电机正转和反转控制以及开关位置检测等功能。

　　1）上电初始化

　　上电初始化主要完成定时器初始化、端口初始化和各标志位的初始化功能。在控制器的设计中，交流电压的数据采集是300ms采一路电压，整个6路电压需要1.8s完成，数据采集的定时是通过单片机的定时器1中断完成[4]。定时器初始化完成定时器初值、工作模式的设置。

　　2）电动/自动检测

　　通过对电动/自动按钮的采样，决定控制器处于电动状态还是自动状态，高为自动状态，低为电动状态。

　　3）电动状态

　　控制器在电动状态下，通过按钮设置ATSE转到0位、Ⅰ位和Ⅱ位。图6是ATSE转到0位的框图，转到Ⅰ位和Ⅱ位框图相似。

　　数据处理：根据采集的数据判断常用电源和备用电源是否正常，在系统中电压的正常范围为180－255v之间，在系统的设定中，220v对应的数字量为186，180V和255V对应的数字量分别为152和216，常用电源和备用电源中有一相电压有故障，就认为不正常，并置相应的标志位。

　　

　　经过实际工作的测试，本文中的ATSE控制器的设计，达到预期的目的，符合设计CB型ATSE的国家标准，完成了自动/电动设置、检测断路、欠压、过压情况，并根据设置和检测情况使ATSE转到相应的位置。