35kV真空开关永磁机构操作控制器的设计与实现

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件要求低，两个单片机之间可采用这种通信方式。同步通信要求发送端和接受端时钟必须严格同步才可以控制数据的发送和接受。本模块设计采用串行异步通信方式。

此模块应用EIA推出的RS-485串行通信接口。随着自动化水平的提高，需要远距离的数据传递，早期被广泛的应用的是RS-232串行通信接口与单片机的输入、输出电平不兼容，不能满足要求。随后，就出现了许多新的串行通信接口，RS485就是其中之一。RS485的使用设备少，可以驱动多个负载，而且负载类型可以是不同的设备。可以使用极少的信号线实现多站点网络连接。传输速度快且能传输的距离很远。采用差分方式输出可以有效的抑制共模干扰，增加其抗干扰性能。RS485的工作模式为半双工即一个端口用于发送数据，另一个端口用于接收数据。单片机是TTL电平，与RS485串行通信接口两者的电气规范不相同，为了能完成数据传输必须使用MAX485转换芯片。MAX485芯片引脚图如图3-8所示。

图3-8 MAX485转换芯片引脚图 MAX485需要的供电电源为+5V，其芯片的内部有一个驱动器和一个接受器。芯片的8引脚接5V电源再接一个为0.1μF去耦电容即可，5引脚接地。引脚1、4直接与AT89S12的10、11引脚即RXD、TXD连接在一起。引脚2为接受端，当给引脚置0时可接受数据。引脚3为输出端，当给引脚置1时可发送数据。引脚2、3连接在一起，平时不用发送数据时，给它们的逻辑为0使芯片为接受状态，需要发送数据在将引脚3置1即可，发送数据之后要再讲其置0，变为接受状态。引脚6、7即为A、B引脚，差分输入为A-B，其值大于0.2时即发送的数据是1，小于0时即发送的数据是0。为了增加芯片的抗干扰性，在A、B之间加入一个120Ω的电阻[16]。 3.9 电源供电模块

为了跟很好的实现电气隔离，不仅需要在主电路与主电路之间、主电路与单片机之间隔离，隔离电路模块的电源也需要隔离，因此本设计使用两路电源，一路给主电路的的器件隔离前需要12V电源供电，另一路给隔离后需要5V的器件和单片机供电。为了使电路输出电压不受其他外界因素的干扰的影响可采用直流稳压芯片。本模快采用全波整流滤波电路与稳压芯片一起组成电源供电模块，电路需要的电源为12V、5V，采用的稳压芯片是常用的L7812CT和L7805CT芯片。

L7812CT的电压为12V，电流最大为1.5A。经全波整流后的电压数值为1.2U，根据芯片L7812CT的使用规则可知，变压器全波整流后的电压数值需要大于12+（2~3）

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V，此电路选择22V，满足条件。电路的输出容易受到输入的影响，为了使输出纹波更小，在稳压芯片的输入端和接地端接入取值为0.33μF一个电容，它的作用是减少输出纹波。整流桥选择KBL608，电流为6A，反向电压为800V，满足电路条件可使用。R16为放电电阻，取值太大放电太慢，取值太小负载太大，都会对电路产生负面影响，因此结合电路其他参数，R16选择3.9K。全波整流滤波电路的电容计算公式如下：

错误！未找到引用源。C=(3~5)T/2 （3-4） 错误！未找到引用源。=U/I （3-5）

上式中，U为稳压芯片的电压，I取稳压芯片的最大电流，T为电网频率的倒数即0.02秒，计算出结果，联系实际取电容型号为4700μF/50V，为了显示电压是否达到稳压芯片的电压，此电路还增加了一个LED灯，当到达12V时，灯就会亮。12V的电源电路电路图如3-9所示。

图3-9 12V电压电源供电电路图 第二路电路的参数选取方法跟第一步是完全一样的，只是数值不同，这里就不重复叙述了。5V的电源电路电路图如3-10所示。

图3-10 5V电压电源供电电路图 3.10 本章小结

本章分模块介绍了永磁机构分合闸控制的硬件设计。首先介绍的是电容充电模块，这个模块将220V电经变压器降压为32V，用二极管整流对电解电容充电储能。电容电压放电模块由晶闸管和续流二极管组成，介绍了晶闸管RC电路的取值和驱动晶闸管的光耦电路。电容电压检测模块应用到了电压跟随器的虚短虚断和线性光耦隔离。数据采集模块就采用了常用的8位AD转换芯片PCF8591。介绍了单片机模块的晶振电路、复位电路、程序下载。LCD显示采用LCD1602，介绍其引脚和工作原理。控制模块分别从手动控制和远动控制介绍。最后是两路电源供电设计模块，都采用全波整流滤波电路

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和稳压芯片，使电源电路可以不受其他因素的干扰从而更好的工作。

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4 软件设计

单片机归根结底是通过程序去控制芯片的引脚功能，才能实现相应的状态。所以，要使永磁机构能够分合闸，除了需要硬件电路，还需要相应的软件程序去控制各个元器件才能完成永磁机构的分合闸操作，才可以让控制系统正常工作。 4.1 软件设计总体思路

本设计需要实现的控制是永磁机构的手动分合闸控制和远动分合闸控制。当检测到手动或者远动的分合闸指令时，单片会立即处理发出相应指令，通过光耦TLP250驱动晶闸管开断，才能给分合闸线圈放电，实现相应状态。不管是手动还是远动的分合闸都需要在电容电压达到规定的临界值才能允许分合闸，并且分合闸需要互锁，不能存在同时执行的情况。此次软件设计使用C语言编程，采用Keil软件进行编译、调试。使用multisim 软件进行必要的硬件仿真。程序开始时需要进行初始化。在程序开始时还需将MAX485置为接受状态，确认晶闸管为关闭状态。本次设计的整体思路是开始初始化之后，程序首先会判断有没有串口中断指令，程序都有优先级的，当识别到有串口中断的指令时，要执行中断指令，然后读取远端的分合闸信息。如果没有中断指令，接下来就会检测充电电容是否达到我们所设定的允许值，若达到了，将会检测分闸按键是否被按下，若按下则分闸，则实现分闸状态。若没有按下但远端的控制要求主机分闸则还是执行分闸。如果检测到分闸按键未按下而且远端也没有要求主机分闸则需要检测合闸按键是否按下。如果合闸按键按下则合闸，若未按下合闸按键但远端要求主机合闸，则还执行合闸指令，实现合闸状态。不管是分闸还是合闸，都用到显示屏显示此时的电容电压值和分合闸状态。总体的流程图如图4-1所示。

图4-1 软件设计总体流程图