運用AT89C205l智能檢測控制電路 - LTE測試電路圖設計集錦 —電路圖天天讀（66）

　　TOP2 運用AT89C205l智能檢測控制電路

　　采用AT89C205l單片計算機芯片設計制作了一個用于該開水器的“智能檢測控制電路”，可實時監(jiān)控水箱水位和各組電熱管的工作狀態(tài)，一旦水箱水位異?；螂姛峁馨l(fā)生故障，均可自動完成保護動作并給出相應的聲、光報警信號，提示維修管理人員及時進行檢修。該電路具有結構簡單、制作容易、使用方便等優(yōu)點。

　　AT89C205l“單片機”芯片IC1做為本電路的核心，C3和R3構成了簡易的上電自動復位電路。JT、C1、 C2與IC1的相關引腳構成了“單片機”的時鐘電路。IC1的 15個I/0口中僅使用了13個，其中，P1.1一P1.6作為控制面板各指示燈的輸出控制口，分別通過一只限流電阻，接至一只LED發(fā)光二極管的負極上，低電平有效，直接驅動LED顯示。P1.7為負載（電熱管）控制口，通過一只限流電阻接至光電耦合器GO1的2腳，其1腳接至+5V，當P1.7為高電位時，GO1和三相固態(tài)繼電器均截止，各電熱管不加電工作。當P1.7為低電位時，GO1和三相固態(tài)繼電器導通，各電熱管均加電工作。P1.0為報警信號控制輸出口，接至IC2的15腳。IC2的10-14腳與外圈元件接成了一個可控式音頻振蕩器，其15腳為控制端（高電平有效1，9腳為輸出端，輸出信號經(jīng)IC3組成的音頻小功率放大器放大后驅動揚聲器發(fā)音。平時單片機的P1，0在軟件控制下輸出為低電平，則可控式音頻振蕩器處于停振狀態(tài)，故揚聲器中無聲。當電路需要發(fā)出音頻報警信號時，通過軟件控制，使單片機的P1.0斷續(xù)輸出高電平信號，則可控式音頻振蕩器就會斷續(xù)工作，使揚聲器發(fā)出嘀、嘀、喃的報警聲響。IC2的1-7腳組成了電熱管工作狀態(tài)監(jiān)控信號電平轉換電路。電熱管工作狀態(tài)傳感器采用TAl420型，這是一種立式、穿芯、并可在印刷線路板上直接焊接安裝的小型精密交流電流互感器（HGQ1~HGQ3），具有全封閉，機械和耐環(huán)境性能好，電壓隔離能力強，外形美觀，精度高，采樣范圍寬，應用靈活等特點。

　　電路中所需元件的規(guī)格參數(shù)均如下圖中所標注。

　　在使用時，要將各組電熱管中的一根電源引線從該組對應的電流互感器的穿芯孔中穿過，這樣，當各電熱管工作正常時，穿過各電流互感器的電熱管電源連線中就會有交流電流通過，由于互感作用，在各電流互感器的線圈端就會產(chǎn)生出互感的交流信號，該信號分別經(jīng)Q1- Q3三組整流橋變換為高電平的直流信號電壓，分別接至IC2的2、4、6（7）腳，經(jīng)IC2將高電平變換為低電平后分別從1、3、5腳輸出，接至單片機的 P3.4、P3.5、P3.70顯然，如果某組電熱管不工作，其對應的電流互感器就不會有感　　應信號輸出，而IC2與其對應的輸出端也不會有低電平信號輸出，這樣，通過與軟件配合，即可對各電熱管的工作狀態(tài)進行準確識別并通過各對應的發(fā)光二極管給出相應的指示。DWI~DW3穩(wěn)壓二極管主要起保護作用，用于防止電流互感器的輸出信號超過IC2的VCC工作電壓（+5V）而使IC2相關輸入端損壞。水位信號傳感器采用一只常通（水位正常時接通）型浮子式液位開關，由其串接在GO2的輸入控制回路中，GO2的輸出端接成“反相器”電路，從5腳輸出并被接至單片機的P3，3，通過與軟件配合，即可對水位狀態(tài)進行準確識別并通過對應的LED給出“缺水”報警的發(fā)光信號。

　　DSP芯片TMS320F2812泄漏電流測試系統(tǒng)電路設計

　　泄漏電流是指在沒有故障施加電壓的情況下，電氣設備中相互絕緣的金屬零件之間，或帶電零件與接地零件之間，通過其周圍介質或絕緣表面所形成的電流。也包括當人觸及電器設備時，由設備經(jīng)過人體到達大地的電流或由設備經(jīng)人體又回到設備的電流。它是衡量電器絕緣性好壞的重要標志之一，也是產(chǎn)品安全性能的主要指標。泄漏電流測試系統(tǒng)內(nèi)部應當根據(jù)不同的標準，或者說最符合人體實際阻抗情況，具備一組或者幾組由特定阻抗值和滿足一定功率要求的電阻和電容組成的電路來模擬人體觸電。通過將人體阻抗網(wǎng)絡連接人體可能觸電的待測儀器部件，測量流過人體阻抗網(wǎng)絡的電流。測控系統(tǒng)由PC機、DSP芯片TMS320F2812控制系統(tǒng)以及外圍擴展功能電路、泄漏電流采集信號調(diào)理電路、DSP與PC通信接口電路構成，采集、計算、顯示和存儲進而分析被測儀器泄漏電流特征值。

　　高度放大與線性隔離電路的設計

　　按照對泄漏電流測試的最新標準要求，要求對50Hz～1 MHz的泄漏電流進行檢測。所以對放大器的頻帶范圍要求很高，本文選用低噪聲精密運算放大器HA7-5127-5，其通頻帶寬達8．5 MHz，滿足大于1 MHz的要求。前級電壓跟隨電路以及放大電路如圖3所示。

　　圖中，被測設備泄漏電流經(jīng)過單一模擬人體阻抗網(wǎng)絡，將電流信號轉換成電壓信號，鉗形二極管電路起保護作用，防止正負電壓過高。后加跟隨放大器U1匹配阻抗和使信號穩(wěn)定，放大器U2對微弱泄漏電流信號進行放大，通過RP1調(diào)整電路的放大增益，以便于觀察和采集。

　　在泄漏電流隔離數(shù)據(jù)采集電路中，需要隔離的信號有ADC控制信號（直流電平）、ADC工作時鐘信號（幾兆甚至更高頻率的信號），在這樣的應用條件下，如果用普通的光耦隔離器件，只能隔離直流或者低頻信號，所以采用光耦技術很難滿足對泄漏電流隔離的需求。而磁耦隔離器件不能傳輸?shù)皖l信號以及直流信號，且磁耦隔離對數(shù)字信號的傳輸性能較好，即使傳輸模擬信號，也會引起信號的失真，解決方法就是可以對需要傳輸?shù)哪M信號進行電平抬高，使得模擬信號的最小電流值可以驅動隔離器件工作，才會保證被傳輸信號的不失真。另外一個解決的方法就是如果將需要傳輸?shù)牡皖l信號調(diào)制到高頻載波上，再用磁耦合隔離電路隔離傳輸，在接收端再用解調(diào)電路提取出低頻信號，可以實現(xiàn)用磁耦合隔離電路傳輸?shù)皖l信號的目的。本文設計的新型磁耦合隔離電路不用調(diào)制和解調(diào)電路就可以實現(xiàn)低頻和直流信號的磁耦合隔離傳輸，而且電路結構簡單、功耗小，信號傳輸延遲很小。

　　電路說明：光耦U2用于正極性信號的隔離，光耦U3用于負極性信號的隔離。在隔離電路中，R2調(diào)節(jié)初級運放U1輸入偏置電流的大小，C3起反饋作用，同時濾除了電路中的毛刺信號，避免HCNR201的鋁砷化鎵發(fā)光二極管LED受到意外沖擊。R1可以控制LED的發(fā)光強度，從而對通道增益起一定的控制作用。HC-NR201是電流驅動，其工作電流要求為1～20 mA。由于是隔離雙極性信號，因此采用雙電源供電的HA7-5127-5運算放大器，其輸出電流可達25 mA。R3是采樣電阻，將光耦輸出電流轉變?yōu)殡妷盒盘?，與運放U1組成電壓跟隨電路，實現(xiàn)輸入輸出電路的阻抗匹配。在圖5線性光耦電路中，隔離電路的隔離電壓增益，該隔離電路的隔離增益只與電阻值R3，R2有關，與光耦的電流傳輸特性無關，從而實現(xiàn)了電壓隔離。

　　電平抬高電路的設計

　　由于TMS320F2812內(nèi)部集成的A／D采樣范圍為0～3 V，在采集信號進行光耦隔離之前，可以調(diào)節(jié)放大器的增益，使被采集的電壓信號落到-1．5～+1．5 V范圍之內(nèi)，然后設計一個+1．5 V的基準電壓源將被采集信號進行電平抬高，這樣就可以保證采樣信號在0～3 V的范圍內(nèi)，電路如圖6所示。

　　實現(xiàn)了電平抬高的目的，Ui的取值范圍是-1．5～+1．5 V，Uo的取值范圍是0～3 V。此時被采集信號在0～3 V輸入電壓范圍之內(nèi)，滿足要求。