摘要：随着我国工业、农业、现代国防工业的高速发展，对电力设备的数量和质量提出了更高的要求，尤其应用于非线性负荷的智能型万能式断路器（ACB）、智能型塑壳断路器（Moulded Case CiruitBreaker，MCCB）、智能型双电源自动切换装置（ATS）、智能型无功功率补偿装置、智能型电动机保护器、软起动器、变频调速装置、智能型数字仪表系列等各类嵌入单片计算机、数字信号处理芯片（DSP）的智能电器。
关键词：智能通电；控制器；电路设计；分析
引言：随着社会的不断进步，能源问题越来越重要。节能成为当今社会讨论的主题，本文中研究一种能实现自动通断电源且能过载保护的新型智能通电控制器。使得无需人为的手动开关电源，只要预先设置好时间后，便能自动的开断电源，解除了需要手动拔插电源和担心过载损坏器件的困扰。目前市场上类似的设计也有很多，本文将研究一款廉价且更加方便操作的智能通电控制器。只需加装在原先的电路上便能使插座具有智能通电的功能，同时具有更高的安全性能、更好的可靠性。
1.总体方案设计
电路设计主要包括以下内容：信息处理模块，这是整个系统的核心部件，负责整个系统的协调运行；电压检测模块，该模块主要功用就是检测出当前接入的交流电源电压值，最后送至信号处理模块处理；过载保护模块，这是系统的保护装置，当主电路电流过大时迅速发出信号断开主电路；显示与键盘模块，设置并显示定时电源开断时间，且对系统的一些参数进行设置。
2.通电控制器分类
控制器分组合逻辑控制器和微程序控制器，两种控制器各有长处和短处。组合逻辑控制器设计麻烦，结构复杂，一旦设计完成，就不能再修改或扩充，但它的速度快。微程序控制器设计方便，结构简单，修改或扩充都方便，修改一条机器指令的功能，只需重编所对应的微程序；要增加一条机器指令，只需在控制存储器中增加一段微程序，但是，它是通过执行一段微程。具体对比如下：组合逻辑控制器又称硬布线控制器，由逻辑电路构成，完全靠硬件来实现指令的功能。
3.过载保护电路设计
设计方案是使通流导线穿过电流互感器，通流导线中的电流必须为交流电。由安培定则可得，在通流导体周围会产生磁场。当导体流过交流电流时，便会产生交替变化的磁场。又由法拉第定则可得，导体在切割磁力线或至于交替变化的磁场中导体两端便会产生感应电动势。因此使用该方法在电路工作时，在电流互感器线圈两端便会产生感应电动势。电流互感器线圈具有隔离作用，使得测量电路与主电路之间实现了电器隔离。当电路工作时流过电流互感器一次侧的电流在交替变化，使得电流互感器二次侧同步感应出感应电动势。U2A为电压比较器，感应电动势的电压输入到比较器的3脚，当电压比较器的3脚电压超过2脚的基准电压时。电压比较器输出高电平，控制后续电路断开主电路，从而实现过载保护。通过调节电位器R14可以调节过载保护电流的阀值。由于采用电压比较器，因此不仅使得过载电流检测十分灵敏还使得过载电流的阀值可以任意调节。
4.通电控制器原理
一是电磁吸盘控制器：交流电压380V经变压器降压后，经过整流器整流变成110V直流后经控制装置进入吸盘此时吸盘被充磁，退磁时通入反向电压线路，控制器达到退磁功能。二是门禁控制器：门禁控制器工作在两种模式之下。一种是巡检模式，另一种是识别模式。在巡检模式下，控制器不断向读卡器发送查询代码，并接收读卡器的回复命令。这种模式会一直保持下去，直至读卡器感应到卡片。当读卡器感应到卡片后，读卡器对控制器的巡检命令产生不同的回复，在这个回复命令中，读卡器将读到的感应卡内码数据传送到门禁控制器，使门禁控制器进入到识别模式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在门禁控制器的识别模式下，门禁控制器分析感应卡内码，同设备内存储的卡片数据进行比对，并实施后续动作。门禁控制器完成接收数据的动作后，会发送命令回复读卡器，使读卡器恢复状态，同时，门禁控制器重新回到巡检模式。
5.通电控制器常见种类
5.1设计步骤
一是设计机器的指令系统：规定指令的种类、指令的条数以及每一条指令的格式和功能；二是初步的总体设计：如寄存器设置、总线安排、运算器设计、部件间的连接关系等；三是绘制指令流程图：标出每一条指令在什么时间、什么部件进行何种操作；四是编排操作时间表：即根据指令流程图分解各操作为微操作，按时间段列出机器应进行的微操作；五是列出微操作信号表达式，化简，电路实现。
5.2基本组成
一是指令寄存器用来存放正在执行的指令。指令分成两部分：操作码和地址码。操作码用来指示指令的操作性质，如加法、减法等；地址码给出本条指令的操作数地址或形成操作数地址的有关信息（这时通过地址形成电路来形成操作数地址）。有一种指令称为转移指令，它用来改变指令的正常执行顺序，这种指令的地址码部分给出的是要转去执行的指令的地址。二是操作码译码器：用来对指令的操作码进行译码，产生相应的控制电平，完成分析指令的功能。三是时序电路：用来产生时间标志信号。在微型计算机中，时间标志信号一般为三级：指令周期、总线周期和时钟周期。微操作命令产生电路产生完成指令规定操作的各种微操作命令。这些命令产生的主要依据是时间标志和指令的操作性质。该电路实际是各微操作控制信号表达式（如上面的A→L表达式）的电路实现，它是组合逻辑控制器中最为复杂的部分。四是指令计数器：用来形成下一条要执行的指令的地址。通常，指令是顺序执行的，而指令在存储器中是顺序存放的。所以，一般情况下下一条要执行的指令的地址可通过将现行地址加1形成，微操作命令“1”就用于这个目的。如果执行的是转移指令，则下一条要执行的指令的地址是要转移到的地址。该地址就在本转移指令的地址码字段，将其直接送往指令计数器。微程序控制器的提出是因为组合逻辑设计存在不便于设计、不灵活、不易修改和扩充等缺点。
6.电压检测电路设计
该电路将电网电压转换为电信号送入信号处理电路，经单片机处理后送往显示电路显示出当前电压值。这样用户就方便的知道当前电压是否在正常范围内，防止用电器因电压不在正常范围内而烧坏。采用电压互感器为转换原件，同时电压互感器具有电气隔离作用。将互感器转换后的电信号经过运算放大器放大后送入A/D采样。通过将150K的电阻与电压互感器串联，使得流过互感器一次测电流为1.5mA左右。同时互感器二次侧电流为1.5mA，在R35便产生。0.15V的电压。该电压经C6合电容送入运算放大器的反相端。由于采用了电压互感器因此可以实现电器隔离，并且能够将交流信号不失真的转换为A/D采样电路能够承受的电压范围。
总结：本文中研究的这款可靠度较高的新型智能通电控制器，在具有定时通断电的基本功能上还添加过载保护等保护装置，从而提高其可靠性。通过对目前插座的简单改进使之具有智能通电的功能。有利于能源的节约，对国家大力推进的节能减排事业也应该有一定的推进作用。
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论文作者:朱华争
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/26
标签：指令论文; 控制器论文; 电路论文; 电压论文; 操作论文; 地址论文; 智能论文; 《电力设备》2017年第16期论文;