基于PICl2F508的交流接触器节电器设计

文章摘要： CJ系列交流接触器以价格便宜及使用寿命长的优势，广泛应用于低压配电，但在运行当中电能损耗大，噪音大，并且经常烧毁线圈。本文针对交流接触器运行噪声大，耗电高，线圈铁心运行温度高，易烧毁的难题，设计了一款适合CJ系列交流接触器的节电器，主要是采用单片机PICl2F508控制可控硅的导通角，也就是控制加在负载(交流接触器线圈)上的电压波形，从而实现交流接触器的大电流直流吸合，低压小电流维持运行，达到无声节能的目的。1 电路工作原理 图1是交流接触器的原理框图，主要由220 V交流电输入、可控硅、单片机控制电路和负载等组成。单片机控制电路主要是控制可控硅的导通时间。最终加在负载(交流接触器线圈

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 CJ系列交流接触器以价格便宜及使用寿命长的优势，广泛应用于低压配电，但在运行当中电能损耗大，噪音大，并且经常烧毁线圈。本文针对交流接触器运行噪声大，耗电高，线圈铁心运行温度高，易烧毁的难题，设计了一款适合CJ系列交流接触器的节电器，主要是采用单片机PICl2F508控制可控硅的导通角，也就是控制加在负载(交流接触器线圈)上的电压波形，从而实现交流接触器的大电流直流吸合，低压小电流维持运行，达到无声节能的目的。

1 电路工作原理
    图1是交流接触器的原理框图，主要由220 V交流电输入、可控硅、单片机控制电路和负载等组成。单片机控制电路主要是控制可控硅的导通时间。最终加在负载(交流接触器线圈)上的电压波形如图2所示。

    在t=0～T1期间，可控硅的导通角是180°，加在交流接触器线圈上的电压波形是脉动的直流正弦半波，线圈获得大电流，接触器吸合。当t>T1后，通过单片机控制可控硅的导通时间为时间很短的T，加在交流接触器线圈上的电压波形是直流窄脉冲波，刚好能使接触器维持在吸合状态。实践证明，T1取60 ms就能使接触器可靠地吸合；T取2 ms，就能使接触器可靠地维持在吸合状态。通过单片机，能够精确地控制时间T1和T。

2 系统设计
2．1 硬件电路设计
2．1．1 单片机PIC12F508介绍
    PICl2F508是Microchip Technology生产的低成本高性能8位全静态的基于闪存的CMOS单片机，总共只有8个管脚。它们采用RISC架构，仅有33条单字／单周期指令。除程序跳转指令(为两个周期)外的所有其他指令都是单周期(200 ns)的。PIC12F508本身自带上电复位(POR)和内部振荡模式(INTRC)，使器件不再需要外部复位电路和晶振，降低了产品的开发成本。
2．1．2 过零检测电路
    为了确保利用单片机对可控硅的可靠控制，必须准确地判断220 V交流电压的过零点。综合各个方面的考虑，本文采用光耦P521完成过零点的检测，如图3所示。220 V经过120 kHz的电阻降压后，加载到光耦的输入端，光耦的输出端接到PICl2F508的端口GPl。当交流220 V的零点来到时，光耦第四管脚没有信号输出。

2．1．3 可控硅驱动电路
    可控硅选用BTl51，根据BT151的参数，单片机的高电平输出就可以直接驱动BTl51，为了保护单片机，防止220 V电压串入单片机，在控制端连接了一个二极管。如图4所示。

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2．2 软件设计
    在MPLAB-IDE中使用Hitech C编译器，最终用C语言完成节电器的软件设计。
    过零点判断子程序如下：
   

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