智能插座电子电路的详细设计-每天阅读电路图（220）-全文

控制器使用AVR mega 48作为控制核心. 电路主要由电流采样电路，模/数转换参考电压电路，状态显示电路，键盘输入电路和实时时钟组成. 电流采样电路用于检测计算机的工作状态和过流保护；数/模转换参考电压电路为电流采样提供参考；状态显示电路指示插座的当前工作状态. 键盘输入实现了普通插座和智能插座之间的切换. 设置待机临界电流值并设置分段开关的时间点. 计算机主机的运行状态由主机接口的电流互感器检测，过电流保护由另一个互感器检测. 当电流在一定时间内大于额定电流时，受控插座的电源将被切断以保护外部设备. 由于变压器的感应电流很小，因此在数字/模拟转换过程中要求参考电压更高. 该设计使用带隙恒定电压源TL431（$ 0.0625）作为A / D转换的参考电压. 不同计算机主机的待机电流可能不同，因此可以通过外部键盘将待机电流采样为临界值，并且可以将该插座设置为普通插座. RTC时钟由PCF8563（$ 0.3480）组成.

AVR微控制器

AVR微处理器是Atmel Corporation的8位嵌入式RISC处理器. 它具有高性能，高保密性和低功耗的优点. 程序结构和数据存储器可以通过哈佛结构独立访问，并且代码执行效率很高. 该系统中使用的大型48v处理器包含4 KB的片上可编程FLASH程序存储器. E2PROM的512 B和512B的RAM;同时，该芯片还集成了看门狗. 8个10位ADC通道; 3路可编程PWM输出;具有系统编程功能，片上资源丰富，集成度高，易于使用. 使用AVR mega48V可以轻松实现外部输入参数的设置，电流检测，工作状态指示等.

电流采样电路

此设计使用电流型电流互感器采样交流电流智能电路设计，一种方法是采样主机接口电流以实现开关控制，另一种方法是采样受控接口电流以实现过流保护（参见图2）. 对电流互感器的输出信号进行I-V转换后，通过mega 48进行采样，可以根据互感器的变比系数计算出电流的有效值. I-V转换的输出电压通过比较器后，如果达到过流限制（设置为10 A），则会触发外部中断. 处理完中断程序后，判断是否达到过电流值并执行过电流保护动作.

电源电路

单片机的工作电压和继电器线圈侧的电压均为5 V DC电压. 考虑到成本和空间因素智能电路设计，它是通过电阻，电容和电压降低的方法产生的. 如图3所示.

图3: C3是CBB降压电容器； _R13在电源断开后为C3提供放电电路； R4是限流电阻；经过全波整流后，D11将电压钳位在5.1V. 电路中C3的容抗XC为: XC =（1/2）πfc，电流. 为了满足继电器接通时的电流要求，C3的值为1μF，最大电流可以达到100 mA以上. 由于它是非隔离式电源，因此在使用过程中零电位不能接地.

继电器驱动电路

受控插座的开关由继电器控制. 该设计使用线圈电压为5V的继电器，并使用S8050驱动继电器. Mega 48具有强大的I / O驱动能力，R17起到限流作用；下拉电阻R18可避免继电器故障. 当继电器断开时，D12提供放电电路. 如图4所示.

键盘电路

单键输入法用于设置普通插座和智能插座的功能转换以及需要时间切换的时间设置. 在运行程序的过程中，它会通过定时中断来检测是否有按键按下. 当功能键按下不超过10s时，进入时间切换模式，并通过加减键设置时间切换的时间. 当按下功能键10秒钟以上时，请切换至普通插座，如果需要切换至智能插座，请执行相同操作. 设置的参数和模式保存在mega 48的E2PROM中.

状态显示和报警电路

设计使用LCDl602液晶显示系统的状态信息，包括是否使用智能控制，主机的运行状态以及受控端口的状态. LCDl602采用7线驱动方法，将1kΩ电阻接地，用于调节LCD显示屏的对比度. 显示数据和指令通过LCDl602的DB4〜DB7写入. 同时，它具有声音和视觉警报功能. 当发生过电流或定时截止时间到期时，相应的LED闪烁，并且蜂鸣器发出警报，并执行相应的操作.

实时时钟电路

实时时钟电路为定时开关提供精确的时间. 使用CR2025（$ 0.1931）镍氢氢化物纽扣电池作为PCF8563的备用电池（见图5）.

智能插座测试

使用P4双核计算机和17英寸显示器进行测试，如图7所示连接设计的插座以进行测试. 显示器的待机功耗为5W，待机电流约为25mA. 进入待机状态后，请按插槽上的采样按钮以将计算机的待机电流采样到E2PROM中. 测试结果表明，当计算机进入待机状态时，插座可以有效切断显示器的电源.

编者的评论: 本文主要介绍智能插座的一种设计方法. 计算机智能节能插座的设计使用主机的电源开关，以驱动其他设备的开关，因此接口设备的待机功耗为零. 可以减少计算机及其设备产生的辐射，从而实现节能环保.

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