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为解决无人值守机房空调停电后来电无法自动启动的问题,基于时间继电器和单片机设计实现了两种空调来电延时自动启动器,保证空调断电后再来电,不会产生烧毁压缩机的故障,也不需人为按键启动空调,有效地减少故障,延长空调使用寿命。对两种设计的实现方法进行了介绍,并对两种实现方法进行了比较。
随着广电事业的发展,广电的网络规模越来越大,机房设备和机房环境的维护难度和工作量也相应增加。广电机房设备是广电网络的重要组成部分,良好的机房环境也是网络设备正常运行的重要保证。机房停电后,机房空调不能自动启动,由此引发的各类故障时有发生,特别是在夏天,故障率更高。
为了解决这个问题,本文设计制作了两种空调延时自动启动器。每次来电时空调延时启动器延时一定时间后启动空调,方法是在空调的启动按钮两端并联一个由空调延时启动器控制的电路,来电后延时到设定好的时间,自动短接空调的启动按钮实现空调的自启动。
一、基于时间继电器的设计
采用ST3P A-A时间继电器,该器件可实现0.5Sec/5Sec/30Sec/3Min的延时,共有8个管脚,其中管脚2、管脚7接电源;管脚1-管脚3、管脚8-管脚6为延时常开;管脚1-管脚4、管脚8-管脚5为延时常闭。空调延时自动启动器的原理图如图1所示。
图1 基于时间继电器的空调延时自动启动器
图中ST3P A-A1、ST3P A-A2为两个时间继电器,L、N为交流220V供电的火线和零线,SW 按键开关为空调面板上的开机按钮。
ST3P A-A1的作用有三个。①设置一个时间差,使空调控制电路先行通电并稳定下来,来电自动开机装置再加电工作。②保护空调压缩机,虽然现在大多数空调都有来电延时保护电路,但也有例外。③模拟人工接通开机按钮。本设计设置延时3分钟。
ST3P A-A2的作用模拟人工断开开机按钮。本设计设置为0.5秒。
交流来电时,ST3P A-A1通电,3分钟后管脚1-管脚3闭合,经过ST3P A-A2的常闭管脚1-管脚4把空调开关按钮短接,类似人工按下开关,此时指示空调器通电启动状态的灯泡发光。同时 ST3P A-A1的管脚8-管脚6闭合,ST3P A-A2通电,延时0.5秒后其管脚1-管脚4断开,被短接的回路开路,类似开关弹起断开,此时指示空调器通电启动状态的灯泡熄灭,空调启动完毕,进入自动运行状态。
二、基于单片机的设计
采用MCS-51单片机AT89C51,空调延时自动启动器的原理如图2所示。
图2 基于单片机的空调延时自动启动器
如图2所示,将空调的开机按钮和空调延时自动启动器的电路并联,这时延时自动启动器电路中的单片机芯片通电,复位电路复位,单片机根据设计的程序正常运行。单片机的的21脚输出维持3分钟的“0”电平,而使Q1单元三极管截止,U1光控可控硅MOC3020中内部的发光二极管截止,光控双向可控硅截止,Q2双向可控硅MCR100-6的触发电路无触发控制信号,Q2截止,在空调按键开关两端并联的由空调器延时自动启动器控制的电路断开,空调因没通电不能启动,指示空调器通电启动状态的灯泡不发光。
当空调延时自动启动器通电延时3分钟后,单片机的的21脚输出“1”电平,而使Q1三极管工作,同时U1内部的发光二极管导通发光,光控双向可控硅受光照导通,给Q2的触发电路产生触发控制信号,Q2双向可控硅MCR100-6在交流电220V的作用下导通,由空调延时自动启动器控制的电路将空调按键短接,等效于空调的按键开关闭合,空调通电启动开机工作,同时指示空调通电启动状态的灯泡发光。0.5秒钟后,单片机的21脚又输出“0”电平,这时,空调延时自动启动器电路的状态与开始单片机的21脚输出“0”电平的情况相同,灯泡熄灭。空调通电启动结束,进入正常工作状态。
R3为MOC3020输入端发光二极管的限流电阻,其阻值选择必须确保流过发光二极管的电流在15mA-30mA之间。R4为触发双向可控硅的限流电阻,其阻值由交流电网电压峰值及触发器输出端允许重复冲击电流峰值决定。C4、R5组成的浪涌吸收电路为可控硅保护电路,防止浪涌电压损坏可控硅。
三、 结论
本文介绍的两种空调延时自动启动器在停电后来电时均能正常启动空调,适合无人值守机房中应用。基于继电器的实现方法简单,但是开断时会产生涌流,而且反应稍慢;基于单片机的实现方法采用了可控硅代替继电器,可控硅无触点,开断无涌流,开关速度快,但是控制相对复杂,功耗大,发热严重。实际应用中应根据具体情况选择实现方法。