楊文錦，馬慧勇，喬澤鑫，邢雅君，樊芯茹，吳 楠，段振興

(太原工業(yè)學(xué)院理學(xué)系，山西 太原 030008)

節(jié)約資源是我國(guó)的基本國(guó)策。國(guó)家實(shí)施節(jié)約與開發(fā)并舉,把節(jié)約放在能源發(fā)展戰(zhàn)略的首位。電能是日常生活必不可少的能源，節(jié)約電能有著重大的意義，近年來國(guó)家推行峰谷分時(shí)電價(jià)就是鼓勵(lì)用戶合理轉(zhuǎn)移用電負(fù)荷，削峰填谷，提高電力資源的利用率。目前市場(chǎng)有不少自動(dòng)儲(chǔ)備電能裝置[1]，但并沒有對(duì)儲(chǔ)能時(shí)間進(jìn)行限制，本文提出的儲(chǔ)備電能裝置，在其自動(dòng)儲(chǔ)能的基礎(chǔ)上加入時(shí)間的限制，讓其在用電低谷儲(chǔ)能，更好地節(jié)約電能，提高電力資源利用率。

1 硬件電路

該裝置的結(jié)構(gòu)為單片機(jī)控制繼電器[2](構(gòu)成時(shí)控開關(guān)[3])，再由時(shí)控開關(guān)控制蓄電池的充放電，之后蓄電池接逆變器再接雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，最后接入輸出端。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 裝置結(jié)構(gòu)圖

各部分的作用：

繼電器：?jiǎn)纹瑱C(jī)連接繼電器以實(shí)現(xiàn)可控制電源對(duì)蓄電池的充電時(shí)間。

逆變器：將蓄電池的輸出電壓轉(zhuǎn)換為220V交流家庭用電。

雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)：具有優(yōu)先級(jí)，可以在兩個(gè)電源都連接的情況下，讓優(yōu)先級(jí)高的通電，優(yōu)先級(jí)低的斷開。

該裝置的核心部分是時(shí)控開關(guān)，時(shí)控開關(guān)由單片機(jī)和繼電器組成其電路原理圖如圖2所示。

圖2 時(shí)控開關(guān)電路原理圖

其實(shí)現(xiàn)的流程是：?jiǎn)纹瑱C(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的控制[4]，當(dāng)時(shí)間到達(dá)要求時(shí)間時(shí)單片機(jī)輸出高電平，使三極管工作，此時(shí)集電極的電壓小于5V使二極管導(dǎo)通，這樣開關(guān)的線圈中有電流通過產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而使開關(guān)閉合充電回路導(dǎo)通開始充電；當(dāng)時(shí)間到達(dá)停止充電時(shí)間時(shí)，單片機(jī)輸出低電平，三極管不工作，此時(shí)集電極電壓為5V，二極管無法導(dǎo)通，這樣開關(guān)的線圈中電流停止使磁場(chǎng)消失，從而使開關(guān)斷開而停止充電。

2 程序設(shè)計(jì)

通過51單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)類似于鬧鐘的程序[5]，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)輸出高電平或低電平。

此程序可通過按鍵實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)間設(shè)置，高電平(低電平)開啟時(shí)間設(shè)置，因?yàn)槊總€(gè)地區(qū)的低價(jià)高價(jià)時(shí)段基本不變，所以高電平(低電平)開啟時(shí)長(zhǎng)通過程序修改，此舉可以減少單片機(jī)按鍵以及單片機(jī)資源占用。

通過此部分可實(shí)現(xiàn)裝置24小時(shí)自動(dòng)控制電路。

程序分為按鍵模塊，數(shù)碼管模塊，定時(shí)器模塊。

2.1 按鍵模塊

S11矯正時(shí)間 S12繼續(xù)計(jì)時(shí) S13設(shè)置定時(shí) S14取消定時(shí) S1—S10 分別為數(shù)字鍵0—9

1) 按S1—S10中的鍵修改矯正當(dāng)前值，S1—S10分別先后對(duì)應(yīng)數(shù)字0到9；

2) 設(shè)置定時(shí)時(shí)間，先按下S13(第四排第一個(gè))，然后按數(shù)字鍵S1—S10設(shè)置定時(shí)時(shí)間(設(shè)置順序是由高位到低位的順序)；

3) 設(shè)置完定時(shí)后，按下S12可恢復(fù)到正常計(jì)時(shí)狀態(tài)；

4) 定時(shí)時(shí)間到，開始輸高電平或低電平，并持續(xù)設(shè)定的時(shí)間；

5) 若要取消定時(shí)，可以按下S14功能鍵。

2.2 數(shù)碼管模塊

有6位數(shù)碼管，從高位到低位為時(shí)分秒，采用24小時(shí)制。

2.3 定時(shí)器模塊

晶振為11.0592M

1) 方式一工作；

2) 計(jì)時(shí)器每隔50000μs發(fā)起一次中斷；

3) 24 h為一循環(huán)。

3 結(jié)論

將單片機(jī)設(shè)定好開始充電和斷電時(shí)間完成時(shí)控開關(guān)的設(shè)置，開啟裝置，即可使蓄電池在低價(jià)時(shí)充電儲(chǔ)備電能，高價(jià)時(shí)停止儲(chǔ)能，釋放電能。