基于单片机的照明线缆检测电路设计

摘 要 本设计以STC89C52单片机为控制核心，利用电感线圈的电磁感应和光电传感器TCR5000循迹模块对照明线缆的类型和位置进行检测。系统将检测信号通过整流滤波电路、放大电路、电压调节电路等环节处理后送入单片机，经过编程实现线缆类型、位置的检测并显示。此设计电路简单、准确度较高，对于隐形电路故障的无损检测具有很好的参考价值。

【关键词】STC89C52单片机 电感线圈 整流滤波 放大电路 无损检测

1 系统功能简介

在五合板背面铺设60W白炽灯和11W节能灯电缆，首先闭合节能灯电路，利用探测系统在板的正面进行扫描，当探测到带电线缆时予以蜂鸣示意，并通过液晶模块快速、准确显示照明线缆的走向和位置编号。然后关闭节能灯电路，闭合白炽灯电路重复上述过程，对白炽灯电缆和节能灯电缆的蜂鸣示意应有所区别。

2 方案设计

这里采用了两种设计方案，分别进行阐述。

方案一：

电路如图1所示。采用直径为1.2cm的钢片作为感应器件，选用3DJ6场效应管、CD9011、3DG3构成检测电路，感应信号接入3DJ6场效应管的控制端。线缆中有电流通过时周围会产生交变电场，钢片感应到交变电场时，VF的G、S间电压将发生变化，D、S间的电阻也随之变化，导致D、S间电流发生改变，同时RP上的压降也随之发生变化，从而VT1触发导通。VT1的导通启动了低频压控振荡电路，从而使LED发光同时蜂鸣器发出响声。

在巡检过程中可在每一个方格周围贴上黑色胶布，利用红外收发管RPR220的特点可以从第一个方格开始记录方格的标号，通过单片机处理后自动记录，方便快捷。

此检测电路非常简单，但高频的屏蔽效果欠佳，准确度不高。这里重点阐述第二种设计方案。

方案二：

采用电感线圈作为感应元件，照明电缆通电后产生的磁场信号经电感线圈感应后经过集成运放LM324进行放大，经整流滤波电路后再次放大，比较器LM311将信号进行处理后转变为单片机可以识别的输入电平，一旦检测到带电线缆将触发单片机中断进行响应，结果送液晶显示模块LCD1062记录并显示当前位置。

3 电路设计

电感线圈采用高强聚酯漆包铜线，传感器采用光电TCR5000传感器循迹模块。TCRT5000光电传感器模块是基于红外光电传感器设计的一款红外反射式光电开关。传感器采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成，输出信号经施密特电路整形，稳定可靠。TCRT5000接收管接收到红外光时，输出低电平，没接收到光时输出高电平。输出引脚D0与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测模块是否被触发。

整流、滤波和放大电路采用集成运放LM324来完成。LM324内部集成了四个运算放大器，相互独立，且带有相位补偿电路。电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉，应用很广。

比较器电路通过LM311来实现。LM311内部只有一个比较器，主要功能是电压的比较，通过比较两个输入端电压数值的高低，使输出翻转，输出电平可与单片机兼容，从而实现电路的控制，总体检测电路如图2所示。

当电感线圈靠近带电线缆时，电缆周围的交变磁场使得电感线圈会感应出微弱的电流信号，此信号首先经运放LM324放大器进行放大。输出的电流信号继续通过整流滤波电路进一步滤除杂波干扰，之后再次放大，最终通过电压比较电路使其输出兼容单片机系统的高低电平。此信号即可检测出电缆是否通电，光电循迹模块用于识别电缆的位置，输出信号可直接送入单片机，一旦响应触发中断，单片机可及时显示线缆的类型和位置，从而实现线路检测的目的。程序设计时通过电感线圈发回的信号脉冲触发单片机外部中断，进行信号处理，得出当前测量值（频率），通过对白炽灯频率与日光灯频率的比较，得出结果输出给LCD1602显示。

4 总结

通过5次测试结果显示，准确率可达95%。稳压电源对电感线圈会产生电磁干扰，适当增加电源和线圈之间的距离，同时在电源端并联一个C104和10uf电解电容可有效解决电源造成的电磁干扰问题，效果明显。

作者单位

1石药集团中诺药业 河北省石家庄市 050000

2石家庄工程职业学院 河北省石家庄市 050061