一種基于單片機的節能斷電保護電路設計

電能為人類帶來了經濟效益，且方便環保，但應節約用電，注意安全，防止火災發生。節能是降低成本，提高經濟效益的重大課題，用電注意安全，防止火災是我們時刻需要注意的問題。根據一些引起火災的社會現象，設計了一種基于單片機的節能斷電保護電路。

1 硬件結構設計

硬件電路如圖1所示。S1為手動電源開關；S2按下閉合，放手斷開；按下S2，單片機啟動運行，經過2 s左右，KM閉合，交流220 V可為電器設備持續供電，供電5 min后，單片機根據傳感器檢測到的信息控制電源的供電；當某一路傳感器檢測到信息使P1．1為高電平時，P1．0輸出5 V高電平至U4的3腳，而U4的2腳只有1．5 V，這樣U4的1腳輸出高電平使VT1導通，VT2導通，使12 V的直流電源可以為繼電器JZC-36F的線圈供電，KM閉合，使交流220 V可為電器設備正常供電。當傳感器檢測到信息使P1．1為低電平時，延時1 min后，再次檢測P1．1，若連續5 min P1．1為低電平，使P1．0輸出低電平至U4的3腳，使U4的1腳輸出低電平至VT1的基極，VT1截止，VT2截止，繼電器JZC-36F線圈斷電，KM斷開，切斷交流220 V供電。



VD3，VD4為實現線或而接的隔離二極管，VD2為保護二極管，VD1是為了抬高VT1的發射極電位，VT2必須采用功率較大的三極管，如JE9051硅中功率晶體管。為了使繼電器可靠地動作，電路中設計了+5 V和+12 V兩種電源，元器件的型號或參數見表1。



2 傳感器信號處理電路

傳感器信號處理電路如圖2所示。人體紅外傳感器用于檢測人體發出的特定波長的紅外線，進行非接觸式距離較遠的檢測，其工作電壓為3～15 V；當人體進入傳感器感測區域時，傳感器接收到頻率為0．1～8 Hz的人體紅外信號，2腳即輸出微弱的交流信號。



傳感器2腳的輸出信號經兩級放大后，從U6的1腳輸出，信號幅度為0．5～5 V，直流分量為3 V。U7，D5，D6，R14,R15,R16，R17，組成雙門電壓比較器，若U6的1腳無信號輸出，則U7的2腳為3．3 V，U7的3腳為2．7 V，U7的1腳輸出低電平；當U6的1腳輸出大于4 V或小于2 V時，U7的1腳輸出高電平至CPU。

3 軟件設計

程序流程圖如圖3所示。需要開啟電器設備時，按下S2兩秒左右，啟動單片機，使P1．0為高電平，KM閉合為電器設備持續供電；使P1．1為高電平，設P1．1為輸入狀態。5 min后開始檢測P1．1，若P1．1為高電平，使P1．0為高電平，R0賦值05H，返回再次檢測P1．1；若P1．1為低電平，延時1 min，若R0減1不為0，返回再次檢測P1．1，若R0減1為0，使P1．0變為低電平，切斷電器設備的供電。



參考源程序如下：



4 應用實例

下面舉例說明本設計方案的應用。在家庭中，根據客廳結構，找一個合適的位置，把圖1所示實際電路安裝在一封閉盒中，要既方便操作，又美觀。圖1中S1可用用戶電源總開關代替，裝4～6個人體紅外傳感器，從不同方位檢測客廳中有無人在，客廳中除照明以外的所有用電設備的電源都從圖1中交流220 V輸出端輸出。這樣，客廳中的用電設備啟動后，若連續5 min客廳中無人，則客廳區的電源自動切斷，既節約了電能，又延長了電器設備的使用時間，可有效地防止電火災的發生。

5 結 語

本文的創新點是設計了一種成本低，既可有效節約電能，延長電器設備的使用壽命，又可防止電火災的節能與斷電保護電路。它既可家用，又可用于辦公場地、學生宿舍等，安裝調試方便。通過大量的實踐使用證明，只要傳感器安裝的位置合適，該設計能可靠地工作，達到節能與斷電保護的目的，但不同的控制目的使用的傳感器有所不同，傳感器輸出的信號較弱，必須經過兩級放大和雙門電壓比較器，送到P1．1的應該是較強的脈沖信號。