基於PIC18F6527的電磁繼電器控制系統

2021-01-08 電子產品世界

摘要：為了實現電磁繼電器的實時開關控制，確保人員安全和系統的可靠性，設計了根據傾角傳感器的輸出電壓，以PIC18F6527為核心的繼電器智能控制系統，並給出了硬體電路圖，程序流程框圖和部分源程序。該智能控制系統結構簡單，可靠性高，在液壓系統的電磁閥控制、電機控制等過程中具有很高的實用價值。
關鍵詞：傾角傳感器；PIC18F6527；電磁繼電器；實時控制

電磁繼電器是自動控制系統中應用比較廣泛的一種電子元器件，在實際應用時，如何根據控制電路的特點和負載的數量及形式來正確選擇和使用繼電器呢?在控制電路中，不僅要保證低壓電路的控制信號能夠控制高壓的執行部件，還要採用隔離器件保障電路和人員的安全，為此，單片機的外圍電路設計和繼電器的正確使用在系統中起著關鍵性的作用。

1 基於PIC18F6527繼電器控制系統設計
1．1 系統總體構成和工作原理
該控制系統主要由傾角傳感器WDD35D-4，AD7706，PIC18F6527，電磁繼電器JQC-3F及其外圍電路組成。整個系統採用5 V工作電壓，低功耗設計，與繼電器的接口進行光電隔離，降低了外部幹擾，提高了系統工作的可靠性。傳感器的電壓輸出範圍為0～5 V，對系統上電後，AD7706將實時地採集傳感器的輸出模擬信號，並通過串口發送到上位機，PIC18F6527通過軟體編程對輸出電壓進行判斷，當採集到的電壓大於或等於2．5 V時，單片機發出控制信號，將繼電器接通，當採集到的電壓小於2．5 V時，控制信號將驅動繼電器斷開。整個控制過程不斷循環，實現了對繼電器的實時控制功能。
1．2 系統各部分工作原理和硬體電路圖
傾角傳感器選用的是北京崑崙傳感技術中心生產的一款導電式塑料電位器WDD35D-4，阻值為5 kΩ，獨立線性度為0．1％，其功能是把一個機械位移轉換成電信號，使內部產生一個電壓分配器，當轉軸轉動時，電位器的阻值分配就會改變，繼而使輸出端的電壓發生變化。導電塑料電位器價格相對便宜，低溫下輸出變化小，低扭矩操作和高速應用是它的顯著優點。設計中傳感器的供電電壓是5 V，因此輸出電壓範圍為0～5 V，AD採集後通過串口發送到上位機的數據範圍為0000-FFFF。
AD7706是AD公司推出的16位AD轉換器，它具有3個準差分輸入通道，帶有增益可編程放大器，可用於直接測量傳感器輸出的低頻模擬信號，其優點是解析度高、低功耗、動態範圍廣、自校準等。設計中AD的供電電壓和參考電壓都為5 V，引腳串行時鐘輸入口SCLK，片選／CS，復位／RESET，指令或數據輸入DIN，轉換結果輸出DOUT，狀態信號／DRDY作為與單片機的通訊埠。傳感器的輸出模擬信號由AD7706進行採集，並通過單片機的指令信號將數據通過串口發送到上位機。
PIC18F6527是Microehip公司推出的高性能單片機，該處理器採用納瓦技術，功耗低，運行速度快，功能強大，抗幹擾能力強，具有豐富的外圍接口，如CCP模塊、MSSP模塊、EUSART模塊、AD轉換模塊等。PIC18F6527在整個控制系統中處於核心地位，外圍硬體電路和軟體編程都是圍繞著單片機展開的，設計中單片機的供電電壓是5 V，系統採用的是外部晶振7．372 8 MHz。引腳中RD3～RD7，RB0是與AD7706相連接的埠，負責採集傳感器的實時電壓，RC6，RC7是與電平轉換晶片MAX232相連接的埠，負責將採集數據發送到上位機，RF6是與繼電器電路相連接的埠，負責驅動或斷開繼電器。單片機將AD採集到的數據實時的發送到上位機，然後對採集到的數據進行判斷，決定繼電器的開關狀態。當AD採集到的高八位數據大於或者等於128時，將RF6置為高電平，繼電器的常閉觸點斷開，相當於開關閉合，當AD採集到的高八位數據小於128時，將RF6置為低電平，繼電器的常閉觸點吸合，相當於開關斷開。
電磁繼電器JQC-3F通常用於自動控制電路中，它實際上是一種「自動開關」，在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。設計中採用5 V電壓驅動繼電器，在繼電器的線圈兩端並上一個二極體，可以保護三極體被擊穿，釋放線圈產生的感應電動勢，並消除對電路的幹擾。單片機和繼電器之間的光耦EL817起到了隔離的作用，還可以消除對負載的影響。
整個硬體電路圖如圖1所示。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/160976.htm


1．3 系統軟體流程框圖和部分源程序
PIC18F6527可以用C語言來完成程序設計，首先要對系統和各晶片進行初始化，然後通過調用子程序來完成數據採集和控制繼電器動作的功能。軟體開發環境為MAPLAB IDEV8．60，並利用Hitech公司開發的PICC編譯器進行編譯，還可以在線調試，最後用ICD3把程序燒寫到單片機中，當系統上電時，便可以完成實時控制。程序流程圖如圖2所示。

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