多用途电力电子远程控制器的设计应用

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在无人值班变电站、办公场所、家用电器中，有许多需要进行远程操作控制的设施，以实现通电和停电功能，从而提高效率、节约能源、增强安全性能。本文根据需要，进行了相关电路的设计制作，能够接收和判别手机与座机发布的操作指令，完成控制功能，到达设计目的。
       
        1.远控实例
       
        在工农业、机关厂矿和家用电器中，有若干需要进行远程操作控制的仪器设施，如下实例：
       
        （1）电力系统常用的五防电脑钥匙，内含蓄电池，现状是不操作时长期带电浮充，由此容易老化损坏。对该状况我们做了技术改进，将其设计为每当操作使用后立即一次性充电，电能充满后，自动断开电源，转为冷机等待，去除热浮充。当调度中心下达操作命令，执行人员则在远方通过座机或手机向相关变电站五防钥匙发出信号，启动断开的充电电源，补充待机期间泄露的电能。而当操作人员到达变电站时，已有完整足够的电量供其验码、开锁使用。
       
        （2）现机关、厂房、商务等，都普遍装配使用了照明、电脑、空调等设施。若同样采用远程控制器，利用座机或手机向办公地点发出指令，则仪器启动，断开电源，实现远程随机控制，达到安全节能目的。
       
        （3）家用电器，犹如司机、供应、业务推销等流动人员，不能确定回家时间，饭菜很难准备。如使用远程控制设施，则可在任何工作结束时，采用座机或手机发出指令，使家里电源接通，开始蒸煮煲汤。
       
        这些实例都集中了一点，采用座机或手机在远方随机对电力设施进行通、断电控制，使之开展工作或节约能源等。那么该仪器的结构如何？功能又是怎样实现的呢？对此我们将进行相关设计介绍。
       
        2.电路设计
       
        分析诸多远控实例的共同点，是采用手机或座机向办公室或家庭的电话机，发出操作指令。电话机接到指令会产生振铃脉冲，经接收处理，确认达到阀值电压时，送出两类控制信号，一类启动用电器工作，另一类则跳闸节能。据此，我们实施了相关电路的设计制作。
       
        2.1采样判断电路
       
        经测量，电话机在无振铃信号时，分接线端头电压为43V，有呼叫信号到来时，电压上升至50V，高达7V的差距，为信号采集奠定了良好基础。
         
       
        图1中端头①、②从电话接线盒中引接而来，信号经电阻R1降压，叠加在电阻R2与R3的分压值上，传送给运算放大器IC1的同相输入端3脚。IC1的反相输入端2脚接有4.5V稳压二极管D1，起基准判断作用。无铃声时，盒中43V电压经R1降压，V3低于V2，IC1保持截止状态。有呼叫信号到来时，①、②端头引入50V电压，经R1降压，仍保持有≥5V的电压值，使V3大于V2，IC1启动翻转，6脚输出高电平。
       
        2.2积分充电电路
       
        集成运放翻转后，6脚输出较为稳定的5伏电压值，传送给电阻R7，并对电容C1充电，电位器W1做充电速率调整。
       
        复合管BG1、BG2和R9完成功放和比较判断双功能，门槛电压设计为4V，即UR61-2=Uc1﹤4V复合管截止，UR61-2≥4V复合管导通。
       
        UR61-2=Uc1的变化情况有两种：
       
        第一，电话拨通，坚持响完，一般铃声在10余次，时间在15秒以上，此时电容C1充电，数值如积分式，电压Uc1从0~5V积累变化：
         
       
        电压积分曲线如图2所示。
         
       
        图2中曲线1是在第一次拨通电话，IC1输出高电平，电容电压Uc1作充电积累，从a点的0值开始，经过15秒左右，Uc1达到全电压5V的60%，如图中b点。此时铃声结束，因无人接听，其他人在短时间内不太会重拨，IC1返回截止。IC1截止后，6脚输出低电平，Uc1转为经电阻R7、R6放电，图示曲线1中从b点向d点下降，至回到0值电压。整个过程控制电路不启动。
       
        第二，使用者则知道，在第一次响铃结束后，立即重拨（为避免拨号撞车和他人重拨，经电位器W1调整，重拨次数可增加，但原理相同）。如图3中曲线2，在几秒钟重拨的间隔时间内，电容电压Uc1亦会短时放电，降低约10%的幅值，即回到c点约2.5V处。因重拨，IC1又重新输出高电平，电容器将会在余留的c点基础上向5V满电压继续积分充电。在此过程中，电压值会达到：
       
        UR61-2=Uc1≥4V
       
        超过门槛电压，复合管BG1、BG2导通，使后续电路启动工作。
       
        2.3自保持电路
       
        在图2中，如上所述，当复合管BG1、BG2导通，启动1A和30A小、中型继电器J1与J2.
       
        J1常开接点J1-1闭合，与串联电阻R8一起引入直流工作电压。作用是在使用人挂机后，IC1截止，UBG1-2=Uc1会在放电至失去复合管启动能力的情况下，实现自保持功能，使BG1、BG2继续导通，J1与J2保持启动。
       
        2.4交流工作电路
       
        在图2右侧可见，220V交流电从③、④端头引入，经开关K1控制，分为三路工作。
       
        2.4.1直流工作电源
       
        当开关K1合上，引入的220V交流电源，一端经变压器B降压，D2、D3全波整流，电容C2滤波，WY1三端稳压，供做采样、判断、控制电路的工作电源。发光二极管Fg1与电阻R10串联，点亮指示工作电压源正常。
       
        2.4.2用电器通电控制
       
        从图2中可见，30A继电器J2的常开接点J2-1、开关K2相并联，控制用电器DQ1的交流电源。这是在电脑、空调、家用电器有人在场，需要直接或长期用电时，可合上K2，直接向用电器DQ1供电。但当无人在场，不用电或用电不定期时，则先断开K2，远方电力控制功能自动投入，即当话机或手机发布指令，经判别为有效信号时，电路翻转，使继电器常开结点J2-1接通，向用电器供给交流电源。这对五防钥匙充电和流动性工作人员电炊做饭等控制相当有用。
       
        2.4.3用电器节能控制
       
        在图2中，我们将交流电的另一条支路中的K3开关和继电器常闭接点J2-2做并联设计，由此实现对用电器是否投入电话远控跳闸节能的选择。不投入，合上K3，工业或家用电器则可长期带电；但要考虑远控时，则断开K3，这时，无远控指令来到，J2不启动，常闭接点J2-2闭合，用电器照常工作。但当办公或家用的电脑、空调、电热毯等，开启后，往往出现使用人员离开却忘记关断电源的情况，这样，不仅浪费电能，增加开支，更潜伏安全隐患，不少火灾事故便是这样引起的。所以，我们认为采用远程控制为好。在本仪器中，只需简单断开K3开关，则在任何情况下，都可以采用电话远方发布指令，经采样、判断、控制启动，继电器J2常闭接点J2-2断开，电源关断，起到远程安全节能控制的作用。
         
         
        联系前后可见，在继电器J2的公共接点分别转换投切下，常开和常闭接点在用电器导通送电、断开节能控制中都可以发挥作用，这是对元器件功能的充分利用。
       
        3.结语
       
        综上所述，我们采用基准设置、运放判别、积分采样、阀值比较和继电器接点的巧妙组合等，设计制作出的多用途电力电子控制仪，能响应通讯工具在远方随机发布的指令，实现用电器启动运行和跳闸节能的双重目的，电路优化简洁，性价比高，颇值推广应用。