恶性负载智能识别控制器

1.一种恶性负载智能识别控制器，包括单片机处理单元，电流信号提取模块、电压信号提取模块，电源模块，液晶显示模块，报警模块、按键输入模块和继电器控制输出模块，其特征在于：所述电源模块给控制器提供直流电源；电流信号提取模块和电压信号提取模块将负载电压和电流转换为小信号电压值，其输出端连接单片机处理单元内的A/D转换器；单片机对接收的数据进行运算，判断出负载功率大小和性质，根据负载的功率大小和性质来控制继电器的动作。
2.根据权利要求1所述的恶性负载智能识别控制器，其特征在于：所述电压信号提取模块包括电压传感器和运算放大器，所述电压传感器包括原边S1、S2和副边S3、S4，原边S1、S2并联在负载两端，副边S3、S4分别连接运算放大器的反相端和同相端。
3.根据权利要求1所述的恶性负载智能识别控制器，其特征在于：所述的单片机为ATmega16芯片，所述的液晶显示模块为诺基亚2.4tft-pq彩屏。
4.根据权利要求2所述的恶性负载智能识别控制器，其特征在于：所述的运算放大器为LM324芯片，所述的电压传感器为HKCPT61CE型电压互感器。

恶性负载智能识别控制器 \n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及电子设备领域，具体涉及一种恶性负载智能识别控制器。 背景技术\n[0002] 学生公寓的负载类型主要有非线性整流性负载(如计算机、电视机、充电器)、感性负载(如电风扇)和阻性负载(如热得快、电炉)等三类。热得快之类的大功率阻性负载是引发学生公寓火灾的主要原因，我们称之为恶性负载。 \n[0003] 近年来，随着高等院校规模的不断扩大，学生人数急剧上升，许多高校都实行后勤管理社会化。与此同时，在很多高校学生公寓内，使用恶性负载引起的火灾开始增多。为了消除学生公寓用电安全隐患，相关方面经常要花费很大的人力、物力去检查宿舍是否使用了大功率用电器，但收效甚微。 \n[0004] 学生公寓允许使用的负载类型主要是非线性整流负载，在非线性整流负载的使用过程中检测出投入的大功率恶性负载，确保学生正常用电的前提下，限制热得快、电炉等大功率电器的使用，实现学生公寓用电管理的科学化和智能化，保障学生用电的安全性是迫切需要解决的问题。 \n实用新型内容\n[0005] 本实用新型提供一种能自动监测学生公寓内是否使用了违章用电器，并且能够立刻切断宿舍电源的恶性负载智能识别控制器，从根本上消除在学生公寓内使用禁用电器的现象，从而消除了用电安全隐患，并延长电线的使用寿命。 \n[0006] 本实用新型采用的技术方案是：这种恶性负载智能识别控制器，包括：单片机处理单元，电流信号提取模块、电压信号提取模块，电源模块，液晶显示模块，报警模块、按键输入模块和继电器控制输出模块，以单片机为核心进行连接。 \n[0007] 上述技术方案中，所述电源模块给控制器提供直流电源，所述电流信号提取模块和电压信号提取模块将负载电压和电流转换为小信号电压值，其输出端连接单片机处理单元内的A/D转换器。 \n[0008] 上述技术方案中，单片机处理单元完成数据的采样、处理和输出控制功能，对接收的数据进行运算，判断出负载功率大小和性质，根据负载的功率大小和性质来控制继电器的动作。 \n[0009] 上述技术方案中，所述的单片机为ATmega16芯片，所述的液晶显示模块为诺基亚 \n2.4tft-pq彩屏，显示负载电流、电压和功率的实时数值。 \n[0010] 上述技术方案中，所述电压信号提取模块包括电压传感器和运算放大器，所述电压传感器包括原边S1、S2和副边S3、S4，原边S1、S2并联在负载两端，副边S3、S4分别连接运算放大器的反相端和同相端。 \n[0011] 上述技术方案中，所述的运算放大器为LM324芯片，所述的电压传感器为HKCPT61CE型电压互感器。 \n[0012] 本实用新型的技术效果在于：采用单片机处理单元、电流信号提取模块、电压信号提取模块和继电器控制模块，通过智能识别，有效地控制大功率恶性负载电器的使用，同时又能允许安全电器如饮水机、计算机等用电器正常使用，从而为学生公寓用电人性化管理提供了有利的设备，实现学生公寓用电管理的科学化和智能化，保证大学生的生命财产安全。 \n[0013] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。 \n附图说明\n[0014] 图1为本实用新型的系统结构框图； \n[0015] 图2为本实用新型的负载电流测量电路图； \n[0016] 图3为本实用新型的负载电压测量电路图； \n[0017] 图4为本实用新型的继电器输出控制模块电路图； \n[0018] 图5为本实用新型的液晶显示接口电路图； \n[0019] 图6为本实用新型的按键输入接口电路图； \n[0020] 图7为本实用新型的电源电路图。 \n具体实施方式\n[0021] 参见图1，整个系统由单片机处理单元，电流信号提取模块、电压信号提取模块，电源模块，液晶显示模块，报警模块、按键输入模块和继电器控制输出模块构成。其中电源模块给控制器提供直流电源，电流信号提取模块和电压信号提取模块提取单片机可测量的小电压信号，它的输出端连接到单片机处理单元内的A/D转换器，单片机对接收的数据进行运算，得出负载功率大小和电流、电压的相位关系，判断出负载的性质，通过继电器模块有效地控制恶性负载的使用；显示模块显示负载电流、电压和功率的实时数值；当用电器的功率超过了控制器充许的范围(范围可以通过按键输入模块预设)，报警模块会发出报警声音，并延时1分钟之后切断用户的用电线路。过几分钟之后(可以预设3--5分钟)，控制器自动合上用电线路，恢复用电，如果再次监测到超出允许功率范围的用电器仍然接在线路上，控制器再次切断用户的用电线路，当切断次数超过允许次数时，就不再自动合上。需要管理员输入密码解除控制器的控制。 \n[0022] 参见图2，电流信号提取模块包括电流互感器和运算放大器，S1、S2和S3、S4分别是电流互感器的原边和副边，在电流互感器的中心孔内穿一匝母线(P1-P2)作为输入，模块输出电压Uout＝I2*R1，此电压信号输入单片机的PA1引脚进行A/D转换； [0023] 参见图3，电压信号提取模块包括电压互感器和运算放大器，电压互感包括原边S1、S2和副边S3、S4，原边S1、S2并联在负载两端，副边S3、S4分别连接运算放大器的反相端和同相端。模块输出电压Uout＝I2*R1，此电压信号输入单片机的PA0引脚进行A/D转换； \n[0024] 参见图4，当单片机端口PD0输出低电平时，光电耦合器TIL117的发光二极管发光，使光敏三极管饱和导通，进而使起驱动作用的三极管9013饱和导通，于是继电器线圈J得电，继电器的动合触点J1-1闭合，从而使负载通电；当PD0输出高电平时，情况与前面相反。 \n[0025] 参见图5，单片机ATMEGA16的PB0～PB7与LCD的数据线DB0～DB7采用并行接口方式连接；LCD控制线：RES、CS、RD、WR、RS分别接到单片机的PD3～PD7。各控制线的功能如下： \n[0026] RES为LCD复位信号线，当被置为低电平时LCD复位； \n[0027] RS为数据/指令控制线：0为传送控制命令，1为传送数据； \n[0028] CS为片选端，低电平有效；RD为读信号，低电平有效； \n[0029] WR为写信号，低电平有效； \n[0030] LED为LCD背景灯控制口线，当被设置成为高电平时背景灯亮； [0031] 单片机对LCD的控制主要包括读操作和写操作。 \n[0032] 参见图6，系统设有4个触摸式按键，用来输入密码和调节控制器允许的负载功率，当单片机给PC0高电平后，立即拉低，PC1检测到高电平时开始启动定时计数器计数，检测到低电平停止计数。若没有人体的电容存在(人体不接触按键)，定时计数器的计数值很小；如果人体接触了按键，PC1检测低电平的时间延长，定时计数器的计数值增大。单片机根据计数值的大少来判断是否有键按下。 \n[0033] 参见图7，将220V/50HZ的交流电压通过变压器将其转换为18V，然后接入电桥进行整流。通过电容，集成稳压器7812、7805和ASM1117组成的电路进行滤波和稳压，得到控制器需要的+12V、+5V和+3V直流电压。