双电源自动切换开关的设计
双电源自动切换开关是进行能源转换处理的组成部分，它允许在多个电源和负荷之间的电流的顺利和瞬时转移。当发电机处在运行过程中的时候，双电源转换开关便防止电流给这个实用系统的危险反馈。在它们的电源被接合或是被切换之前，双电源自动转换开关也保证了不同来源的电源完全地同步性，这用于安全操作是紧急的也是很有保证的。
当双电源切换开关的常用电源发生故障（断相，失压，欠压等）时，转换开关就会感应动作，切换至备用电源，即立即启动备用发电机。由于发电机从启动爬升到额定电压值，有一个过程，在大约5秒 到10 秒的时间内， 当发电机产生全部的动力时，即达到额定电压值时，检测系统从备用电源端取得信号， 转换开关的机械部分则迅速将常用电源断开，而使备用电源合闸，完成从常用电源到发电机供电的过程。与此同时，双电源切换开关仍继续自动监测常用电源系统，当常用电源恢复到正常状态时，转换开关又自动切换备用电源到常用电源，即实现了整个系统的自复功能。一旦发电机供电系统被切断时，发电机便会经过降速直到自动停止转动。
Generac生产多种类型的双电源自动转换开关。由Generac生产的众多类型的切换开关中，每种类型均以不同的方式操作，如适应不同整体系统的要求，以及负荷怎样被在不同的电源之间转换。双电源自动转换开关类型包括断开过渡，瞬间关闭的过渡，关闭过渡和隔离支路软负载。
Generac的双电源自动切换开关被设计成用于简单的监控，操作，并且保持。它供日常使用所需要的全部控制都方便地位于开关柜的前门，在那里用显示灯指示转换开关位置。全部组成部分都是前面可调整和前面可移动为最佳serviceability。 作为一项安全和质量额外的衡量，Generac的双电源自动切换开关是用于紧急电源系统被承保实验室列举使用的UL。它们亦是加拿大标准协会证明认可的CSA。
Generac的双电源自动切换开关(简称ATS)在设计和制造方面的专业技能是相当多的。Generac公司自1983年以来生产了它自己完全用仪器装备规格100 安培到2600安培的切换开关。以下是分别对Generac公司生产的多种类型的切换开关的介绍：
开环切换开关﹙简称OTTS﹚。Generac公司的开环切换开关是最为简单的一种，且属于机械式内锁。此类开关一族在接通另一路负载电源之前，可自动地切断另一路负载电源，较高质量完成自动切换开关的机械转换位置精确度和机械互锁性要求。
闭环切换开关﹙简称CTTS﹚。当两路电源正在工作，并且处在同步时，Generac闭环切换开关可以消除由于切换开关切换电路负载时，频繁接触而引起的瞬间的电源干扰。这种短暂的闭环式转换开关可在100us的时间内切换好电源，并且完成该动作不需要设置常用的辅助性保护继电器。
闭环切换软开关﹙简称SLCTS﹚。该类开关可延长重复时间数十秒，以顺利切换负载电路由常用电源至备用电源，即发电机供电。该类开关族都是在100安培到2600安培规格的配置。
在日常生产和生活中，有很多重要的设备或部门﹙如重要数据转换、医院手术室等﹚，其供电被中断是禁止的，它们的用电是要力求保证持续而且十分安全可靠。Generac公司为满足上述要求，针对上述提出的要求提供了它们自己设计开发地旁路独立开关﹙简称BIS﹚，且这种开关的设计符合《国际电工规定》亦简称NEC的要求，即自动切换开关可自动检测和﹙或﹚维护，且不需要切断电源。
Generac自动切换开关族通过严格构造和检测来确保高质量，高可靠性，高稳定性动作。 如果将此种类型的开关配置上Generac自己设计生产的发电机系列，Generac公司完全能够提供一个完整的发电整批交易。
转换开关/快速安装工具最好的发电设备应有最好的自动切换开关， 并且那是Generac生产它们自己的发电机的原因 每一个都是该转换开关的动力系统的组成部分，用于与Generac 发电机完美地相配合。该设备可以自动地一次在多路电源和负载之间的电流的顺利的转换。 转换开关自动检测常用电源的故障并且自动切换接至备用电源发动发电机， 然后转移负荷到备用电源相端。 当常用电源恢复正常时，它又自动将负荷接通返回常用电源并且关闭发电机。
对居民和轻工业应用来说，Generac 提供居民和轻工行业列举的标准UL，规格100至200安培开关。 对于空气冷却模，Generac也提供Generac专用自动切换开关具有的预电报告。它允许多达12个独立电路连接至主电路板上。 该类型转换开关包括快速安装与预电报告线路以便简单安装和连接给发电机和主电路板的工具。
这套工具的好处是: 节省安装时间，一般仅花费传统转换开关安装的50%左右。 从主电路板到负载中心电路，关键区域和关键设施的完全隔离配备相匹配电路，不需要另外再给关键的电路安装一个辅助电路板；快速安装工具，因为自动切换用内部负荷中心改变，包括如下内容：连接5ft预电报告线路的户外关连柜，紧密约束线路设计安置在外围上与电动机相连。30ft预电报告线路连接转换开关至室内连接柜。2ft预电报告线路连接转换开关至主电路板上。
系统工作概况完全自动Generac转换开关随时监控常用电源输入线路电压数值。当常用电源出现故障时，自动切换开关立即检测到问题并发出信号立即启动发电机。一旦发电机启动爬升到额定电压时，即适当的速度运转， 自动切换开关安全关掉常用电路线路，并且同时从发电机那里打开新电源线。在数秒内， Generac 发电机系统开始把电提供到你家或者用户商的重要用电的紧急线路上。 转移开关继续监控常用电源线路的情况。当自动切换开关检测到常用电源线路电压数值回复到稳定状态值时，它自动切换电路负载接回至常用电源供电，并继续检测常用电源以后可能会出现的故障。发电机将在引擎停转的几分钟时间内仍继续运转，同时整个系统将等待下一次的系统中断。下图是系统示意图。
特征和作用：
1. 归列于表的UL 1008 和被证明了的CSA - 工业组织承认产品安全特征 。
2. 7天锻炼者时钟 - 当被需要时，每周开始并且测试发电机，给以性能可 靠的动作。
3. 同相监视器-在两路自动投入正常电压数的电源之间给以瞬间的转换 。
4. 常用电压传感器 - 监视常用电压，获取常用电压参数并进行处理以确定 负载电路自复什么时候会发生 。
5. 线路故障监测- 电路学监控公用事业与退学者和拾音器问题一起的全部阶段。
6. 常用电源中断延迟 - 可调整的定时器延续瞬间的线路中断。
7. 发动机预热定时器-在转换开关切换负载到发电机组之前，可调整定时器发动机运行在空负荷状态下。
8. 发动机预热旁路-开关允许转换开关切换负载电路接至备用电源即发电机，预调整的电压数值以及标准频率一被达到。
9. 最小量运转定时器 - 确定发电机将会运转的最短的时期并且保证足够的锻炼时期 。
10. 返回常用电源中断- 可调整定时器可以保持负载电路接至发电机组上，直到正常的稳定可靠的常用电源得以恢复时。
11. 发动机冷却定时器-当转换开关切换负载返回到常用电源线路后，可调整定定时器允许发电机运行在空负荷状态下。
12. 频率和电压降 -在转换开关将被允许切换负载至发电机组前，根据要求确定最低频率和最小电压值。
附加设备
• 逻辑系统控制 – 完全可调整的定时器底座。系统状况和简单领域服务的LED指示说明。
• NEMA 附件 – NEMA 3 R，NEMA 4，NEMA 4X 和NEMA 12。
• 迅速转换，多相电压板-有一个单个的开关的多相/ 电压构造。可配置到400安培规格的开关。
• 辅助接触 –SPDT是标准。 另外的设备是可提供的。
• 可编程序的锻炼者 – 允许"一周的天"和"一天的时间"的选择。数字化的计时器过去常常选择时段。允许从1 到7 天锻炼一周。
• 外部米制组件 – 能使用户监测封闭的系统参数 。
• 四脚撑杆 – 四脚撑杆开关半导体。
• 多路电源选择开关 –选择哪路电源将被认为为正常电源的性能。
• 手动选择开关–3个位置：正常，自动和备用。
• 手工"返回正常"(电动操作) –选择什么时候开关将切换至常用电源的性能。
• 远程自动控制回路 – 远距离操作启动发电机并且切换负载来应付紧急情况的性能。
• 转换接触信号-可调整范围从0.1到-10秒。 在转存之前的特别的负荷的信号过去常常防止升降机在楼层之间停止。
• 配装有发电机的转换开关 –转换开关可以安装配置在开关柜上供在室外或室内使用。
几种类型介绍
类型
自动切换开关，100～400 安培，600 VAC"W"系列
自动切换开关100～400 安培，600 VAC"WN"系列与负荷能力
自动切换开关，600～1000 安培，600 VAC
自动切换开关，1200～2600 安培，600 VAC
支路隔离转换开关，400 安培，600 VAC"BIS"系列
接通的过渡转换开关(CTTS)，100～400 安培，600 VAC
接通的过渡转换开关(CTTS)，600～2600 安培，600 VAC
随着大规模集成电路（LSI）制造技术的飞速发展，电脑正朝着两个明显的方向（即两大分支）发展：一是微型计算机系统的性能不断提高，以满足高速度大容量的“数据处理”；二是单片微机的功能日益完善，以满足诸多领域各种错综复杂的“现场控制”。
在1975年德克萨斯仪器公司发明的世界上第一个4位单片机TMS－1000诞生后，一些大型微电子公司竞相研制开发了各种单片机系列产品。从字长方面划分，单片机有4位、8位、16位、32位四大类，其中前三类占据了单片机市场的主要份额，在这三类单片机当中，8位机又一直为主流产品。
较具有代表性的4位单片机有美国德克萨斯仪器公司的TMS－1000，日本电气公司（NEC）的μPD75××系列，美国国家半导体公司（NS）的COP400系列，美国洛克威尔公司（ROCKWELL）的PPS/1系列，日本松下公司的MN1400系列，日本富士通公司的MB88系列以及日本夏普公司的SM××系列等等。
较具有代表性的8位单片机有美国微芯片公司的PIC16C××系列、PIC17C××系列、PIC1400系列，美国英特尔公司的MCS－48和MCS－51系列，美国摩托罗拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列，美国齐洛格公司的Z8系列，日本电气公司的μPD78××系列，美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的F8(3870)系列等。 较具有代表性的16位单片机有美国莫斯特克公司的MC68200，美国英特尔公司的MCS－96系列，日本电气公司的μPC14040系列，美国国家半导体公司（NS）的783××系列等。
目前，单片机正朝着片内存储器RAM和ROM容量大、I/O端口功能多、电源电压范围宽、功率消耗低、操作速度快的方向发展。
在上述各种单片机中，本讲座为什么选用微芯片公司的PIC系列中的PIC16F873单片机作为样板介绍呢?
PIC系列单片机的硬件系统设计简洁，指令系统设计精炼。在所有的单片机品种当中，它是最容易学习、最容易应用的单片机品种之一。对于单片机的初学者来说，若选择PIC单片机作为攻入单片机王国的“突破口”，将是一条最轻松的捷径，定会取得事半功倍的功效。目前已有好几家著名半导体公司仿照PIC系列单片机，开发出与之引脚兼容的系列单片机，比如美国SCENIX公司的SX系列、台湾EMC公司的EM78P系列、台湾MDT公司的MDT系列等。 PIC系列单片机具有以下特点：（1）采用哈佛结构。在国内最常见的单片机中，PIC系列单片机是唯一一种在芯片内部采用哈佛结构的机型。这里所说的“哈佛结构”就是，在芯片内部将数据总线和指令总线分离，并且采用不同的宽度。这样做的好处是，便于实现“流水作业”，也就是在执行一条指令的同时对下一条指令进行取指操作，而在一般的单片机中，指令总线和数据总线是共用的。
（2）指令的“单字节化”。因为数据总线和指令总线是分离的，并且采用了不同的宽度，所以程序存储器ROM和数据存储器RAM的寻址空间是互相独立的，而且两种存储器宽度也不同。这样设计不仅可以确保数据的安全性，还能提高运行速度和实现全部指令的“单字节化”。在此所说的“字节”，特指PIC单片机的指令字节，而不是常说的8比特字节。例如，PIC12C50×/ PIC16C5×系列单片机的指令字节为12比特；PIC16C6×/ PIC16C7×/ PIC16C8×系列的指令字节为14比特；PIC17C××系列的指令字节为16比特。它们的数据存储器全为8位宽。而MCS－51系列单片机的ROM和RAM宽度都是8位，指令长度从1个字节（8位）到3个字节长短不一。
（3）精简指令集（RISC）技术。PIC系列单片机的指令系统只有35条指令。这给指令的学习、记忆、理解带来很大的好处，也给程序的编写、阅读、调试、修改、交流带来极大的便利，真可谓“易学好用”。而MCS－51单片机的指令系统共有111条指令，MC68HC05单片机的指令系统共有89条指令。PIC系列单片机不仅全部指令均为单字节指令，而且绝大多数指令为单周期指令，以利于提高执行速度。
（4）寻址方式简单。寻址方式就是寻找操作数的方法。PIC系列单片机只有4种寻址方式（即寄存器间接寻址、立即数寻址、直接寻址和位寻址，以后将作详细解释），容易掌握，而MCS－51单片机则有7种寻址方式，68HC05单片机有6种。
（5）代码压缩率高。 1K字节的存储器空间，对于像MCS－51这样的单片机，大约只能存放600条指令，而对于PIC系列单片机则能够存放多达1024条指令条数。从图1中可以看出，与几种典型的单片机相比，PIC16C5×是一种最节省程序存储器空间的单片机。也就是说，完成相同功能的一段程序所占用的空间，MC68HC05是PIC16C5×的2.24倍。
（6）运行速度高。由于采用了哈佛总线结构，又由于指令的读取和执行采用了流水作业方式，PIC系列单片机的运行速度大大提高。从图2中可以看出，PIC系列单片机的运行速度远远高于其它相同档次的单片机。在所有8位机中，PIC17C×是目前世界上速度最快的品种之一。
（7）功耗低。PIC系列单片机的功率消耗极低，有些型号的单片机在4MHz时钟下工作时耗电不超过2mA，在睡眠模式下低到1μA以下。
（8）驱动能力强。I/O端口驱动负载的能力较强，每个I/O引脚吸入和输出电流的最大值可分别达到25mA和20mA，能够直接驱动发光二极管、光电耦合器或者微型继电器等。
（9）具备I2C 和SPI串行总线端口：PIC系列单片机的一些型号具备I2C 和SPI串行总线端口。I2C和SPI分别是由PHILIPS和MOTOROLA公司发明的在芯片之间实现同步串行数据传输的两种串行总线技术。利用单片机串行总线端口可以方便灵活地扩展一些必要的外围器件。串行接口和串行总线的设置，不仅大大地简化了单片机应用系统的结构，而且还极易形成产品电路的模块化结构。目前，松下、日立、索尼、夏普、长虹等公司都在其大屏幕彩电等产品中引入了I2C技术。
（10）寻址空间设计简洁。PIC系列单片机的程序、堆栈、数据三者各自采用互相独立的寻址（或地址编码）空间，而且前两者的地址安排不需要用户操心，这会受到初学者的欢迎。而MC68HC05和MC68HC11单片机的寻址空间只有一个，编程时需要用户对程序区、堆栈区、数据区和I/O端口所占用的地址空间作精心安排，这样会给高手的设计上带来灵活性，但是也会给初学者带来一些麻烦。
（11）外围电路简洁。PIC系列单片机片内集成了上电复位电路、I/O引脚上拉电路、看门狗定时器等，可以最大程度地减少或免用外围器件，以便实现“纯单片”应用。这样，不仅便于开发，而且还可节省用户的电路板空间和制造成本。
（12）开发方便。通常，业余条件下学习和应用单片机，最大的障碍是实验开发设备昂贵，使许多初学者望而却步。微芯片公司及其国内多家代理商，为用户的应用开发提供了丰富多彩的硬件和软件支持。有各种档次的烧录器（或称编程器）和硬件仿真器出售，其售价大约从500元到2000元不等。此外，微芯片公司还研制了多种版本的软件仿真器和软件综合开发环境（MPLAB－IDE），为爱好者学习与实践、应用与开发的实际操练提供了极大的方便。对于PIC系列中任一款单片机的开发，都可以借助于一套免费的软件综合开发环境实现程序编写和模拟仿真，再用任何一种廉价的烧录器完成程序烧写，便形成一套经济实用的开发系统。它特别适合那些不想过多投资购置昂贵开发工具的初学者和业余爱好者。借助于这套廉价的开发系统，用户可以完成一些小型电子产品的研制开发。由此可见，对初级水平的自学者来说，PIC单片机是一种最为适合、最容易接近的单片机。
（13）C语言编程。对于掌握了C语言的用户，微芯片公司还为其提供了“C语言编译程序”，这样的用户如果使用C语言这种高级语言进行程序设计的话，还可以大大提高工作效率。
（14）品种丰富。PIC系列单片机目前已形成三个层次、50多个型号。片内功能从简单到复杂，封装形式从8脚到68脚，可以满足各种不同的应用需求。用户总能在其中找到一款适合自己开发目标的单片机。在封装形式多样化方面，不像MCS－51系列单片机那样，大都采用40脚封装，应用灵活性受到极大的限制。此外，微芯片公司最先开发出世界上第一个最小的8脚封装的单片机。
（15）规格齐全。微芯片公司对其单片机的某一种型号又可提供多种封装工艺的产品：带窗口的EPROM型芯片，适合程序反复修改的开发阶段；一次编程（OTP）的EPROM芯片，适合于小批量试生产和快速上市的需要；ROM掩模型芯片，适合大企业大批量定型产品的规模化生产；个别型号具有EEPROM或Flash程序存储器，特别适合初学者“在线”反复擦写、练习编程。
（16）程序保密性强。目前尚无办法对PIC系列单片机的程序直接进行解密拷贝，可以最大限度地保护用户的程序版权。
在PIC系列单片机中，PIC16F873是微芯片公司于1998年底推出的一款特色鲜明的新产品，它除了具有上述特点之外，还有一个最重要的特点，就是它可以实现在线调试和在线编程。这是MCS－51 和MC68系列单片机所不具备的，但却正是广大单片机初学者最需要的。
微芯片公司还专为此款单片机开发了一套小巧廉价的仿真工具套件，以下简称“仿真板”或MPLAB－ICD。在该仿真板上既可以实现硬件仿真，又可以实现程序烧录，还保留了一块用户可以随意焊接一些元器件的布满焊孔的电路板空间。由此可见，开发PIC16F873比前面介绍的开发其它PIC型号单片机的手段就更加简便易行。当然，如果只是为了学习，也可以一分钱不花，只用免费的软件综合开发环境（MPLAB－IDE），对PIC16F873进行软件模拟仿真来调试程序。该软件约有24M字节，并可以从因特网上下载，该公司还在中国开设了中文网站，其网址为：
其实在PIC单片机的家族中，PIC16F873还有另外三个“近亲弟兄”，它们分别是PIC16F874、PIC16F876、PIC16F877。微芯片公司将这四兄弟统称为PIC16F87×。它们之间的差别很小，学会其中一款就基本上等于认识了这四兄弟，所以我们先在其中挑一款相对简单的型号向大家介绍。总体上讲，论本领、威力或者性能的话，在众多的PIC单片机家族成员中，PIC16F87×占据着中上等水平。该型号具备让人接近的良好途径——在线调试和在线编程。借助于这项独特的性能，我们可以边学边练，学用结合。
