基于80c51單片機的漏電保護裝置設計-文庫吧
2025-01-01 10:18 本頁面
【正文】 方案四。 漏電檢測電路的設計方案一：三相交流電電壓電流漏電檢測電路。電流漏電檢測電路實現(xiàn)對三相交流電電壓、電流和漏電的檢測，以實現(xiàn)對過壓、欠壓、過流和漏電的保護。電壓檢測由三相交流變壓器、整流濾波電路和分壓電路組成。電流檢測由三相交流互感器、整流濾波電路和分壓電路組成。其中漏電電流互感器把電流轉換為電壓信號，分壓電路完成電壓調整。此電路質量可靠，抗干擾性強。方案二：利用歐姆定律，當電流通過康銅絲時，就會有電壓降，電流越大，壓降就越大。，讓ADC0804能測得康銅絲兩端的電壓差。由于電壓差實在太小，不利于檢測，再用INA128對采集到的電壓差值放大1000倍后將數據傳給A/D。價格便宜、對電路影響可忽略不計、其阻值低、精度高、溫度系數低、具有無電感、高過載能力。方案三：康錳銅電阻絲是電流測量中很常用取樣電阻，其特點在于溫度漂移量非常小。經過測試，在1Ω的康錳銅電阻絲上通過約2A電流，由于產生的熱量引起的升溫，對電流的穩(wěn)定起了很重要的作用。綜合考慮后，選擇方案二。 關斷保護電路的設計方案一：漏電保護電路主要包括：檢測元件（零序電流互感器）、中間環(huán)節(jié)（放大器、比較器、脫扣器）、執(zhí)行元件（主開關）等幾個部分。沒有發(fā)生漏電或觸電的情況下，通過零序電流互感器一次測的電流相量和等于零。當發(fā)生漏電或者有人觸電時，通過零序電流互感器一次測各相電流相量和不再等于零，產生了漏電電流。二次側產生了感應電動勢，此漏電信號經過中間環(huán)節(jié)處理和比較，當達到預定值時，使主開關分勵脫扣器線圈通電，驅動主開關自動跳閘，切斷故障點，從而實現(xiàn)保護。方案二：通過單片機I/O口控制，驅動電磁繼電器。當輸入高電平時，晶體管飽和導通，繼電器線圈通電，觸點吸合。當輸入低電平時，晶體管截止，繼電器線圈斷電，觸點斷開。系自動斷開電路，并且報警并顯示，在實際中很實用。方案三：IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）兼有場效應晶體管輸入阻抗高、驅動功率小和雙極型晶體管電壓、電流容量大及管壓降低的特點。當出現(xiàn)短路過流時，必須采取有效的保護措施。為了實現(xiàn)IGBT的短路保護，則必須進行過流檢測。適用IGBT過流檢測的方法，通常是采用霍爾電流傳感器直接檢測IGBT的電流Ic，然后與設定的閾值比較，用比較器的輸出去控制驅動信號的關斷；或者采用間接電壓法，檢測過流時IGBT的電壓降Vce，因為管壓降含有短路電流信息，過流時Vce增大，且基本上為線性關系，檢測過流時的Vce并與設定的閾值進行比較，比較器的輸出控制驅動電路的關斷。考慮到可行性，綜合比較之后：選擇方案二。二、主要單元電路的設計 穩(wěn)壓電源電路的設計當輸入電壓在7~25V變化時，通過降壓，然后再將降壓后的電壓通過升壓，然后通過低壓差穩(wěn)壓路固定輸出一個5V的值。公式：。圖3 降壓電路圖4 升壓電路圖5 后接直流穩(wěn)壓電路原理 采樣電路的設計輸出端串接選用溫漂小的康銅絲，保護電路選用的電流取樣電阻要綜合考慮電流、功率及熱穩(wěn)定性三個因素。電阻增大則電路效率下降，所以康銅絲對電路的影響可以完全忽略不計。接著用ADC0804測康銅絲兩端的電壓差。因取樣電壓很小很小，故使用INA128對它進行放大1000倍，使它有一個穩(wěn)定的電壓值。電壓信號需放大后送給單片機進行A/D 采樣。 圖6 采樣電路的設計 漏電檢測電路設計圖7 30mA漏電檢測電路 關斷保護電路的設計51單片機控制繼電器驅動原理：當51單片機引腳輸出低電平時，三極管2N3906飽和導通，＋5V電源加到繼電器線圈兩端，繼電器吸合，同時狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也點亮，繼電器的常開觸點閉合，相當于開關閉合。當51單片機引腳輸出高電平時，PNP三極管2N3906截止，繼電器線圈兩端沒有電位差，繼電器銜鐵釋放，繼電器的常開觸點釋放，相當于開關斷開。注：在三極管截止的瞬間，由于線圈中的電流不能突變?yōu)榱悖^電器線圈兩端會產生一個較高電壓的感應電動勢，線圈產生的感應電動勢則可以通過二極管IN4148釋放，從而保護了三極管免被擊穿，也消除了感應電動勢對其他電路的干擾，這就是二極管D1的保護作用。圖8 繼電器保護電路 放大電路的設計電路的電壓信號由于太小所以需要用如圖所示的放大電路予以放大之后才能夠被采集到電壓信息。采用低噪聲、高共模抑制、高輸入阻抗、低功耗的高性能儀表放大器INA128。 圖9 電壓放大電路圖10 INA128內部結構 報警電路的設計當電路中電流超過30mA時，進行報警。圖11 報警電路三、程序設計主程序設計：圖12 主程序流程圖四、測試方案與測試結果UT39A數字萬用表、KXN30400高精密數字萬用表、UT805微機電源。 指標測試和測試數據： 表1 輸出電壓范圍測試輸入電壓（V)7V12V17V22V25V輸出電壓（V)： 表2 電壓調整率測試測試條件為輸出電壓5V，U1 /V輸出電壓(V)U2(V)輸出電壓(V)U3/V輸出電壓(V)電壓調整率為：()/*100%=%。：表3 負載調整率測試輸出電流（A）111輸出電壓（V)5負載調整率： （）/5*100%=%。 過流保護：過流保護動作電流為30mA。 系統(tǒng)對題目的完成情況：表4 系統(tǒng)對題目的完成情況對照表基本部分要求實現(xiàn)輸出電壓5V輸出電壓5V最大輸出電流1A符合要求電壓調整率Su≤1%%負載調整率SL≤1%%輸入變化時輸出為5177。輸入變化時輸出為5177。顯示輸出功率有顯示過流保護的動作電流30mA發(fā)揮部分漏電保護裝置沒有動作時，輸出電壓≥漏電保護裝置電流誤差絕對值≤5%實際誤差≤1%要求接入功耗低實際功耗低 結果分析： 各項結果都符合系統(tǒng)指標，產生誤差的原因包括：電阻精度不夠等。五、結論經過四天三夜的辛勤努力，我們實現(xiàn)了題目的全部要求，在某些方面系統(tǒng)性能還超過了題目的要求，但由于時間緊，工作量大，系統(tǒng)還存在許多可以改進的地方。本次競賽極大的鍛煉了我們各方面的能力，雖然我們遇到了很多困難和障礙，但總體上成功與挫折交替，困難與希望并
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