基于單片機的漏電保護器設(shè)計方案(文件)
【正文】 ，可以寫入要顯示的數(shù)據(jù)；當(dāng)RS為低電平、R／W為高電平時，可以讀出忙信號和地址計數(shù)器的值。該部分的設(shè)計如圖48所示。通過繼電器的分合，以達到操作接觸器或斷路器的跳閘或合閘作用。正常情況下，SSR1輸出低電平，經(jīng)光電隔離后使C、E兩點之間“斷開”。圖48 動作執(zhí)行電路原理圖 Action to implement electric principle chart二極管D3主要是為了保護三極管N1等驅(qū)動元器件。 電源部分設(shè)計我們采用多繞組變壓器，將220V的相電壓變換為12V的交流電壓信號，經(jīng)過全橋整流后變換為直流后為后續(xù)電源轉(zhuǎn)換電路供電。圖49 +5V電源設(shè)計LM7805和LM7905雖然片子本身功耗比開關(guān)電源功耗大，但是輸出電壓波形比開關(guān)電源輸出電壓紋波小，而且LM7805和LM7905均可以穩(wěn)定輸出1A電流。在硬件基礎(chǔ)上，通過軟件的指揮，剩余電流保護器才能完成一系列的保護工作。對于突變的剩余電流信號與當(dāng)前檔位的剩余電流動作值進行比較，根據(jù)用戶的延時要求，驅(qū)動控制繼電器斷開，達到剩余電流保護的目的，并在保護動作中實現(xiàn)反時限、自動重合閘及重合閘閉鎖功能。模塊化程序設(shè)計就是把一個大程序按一個人能理解的大小規(guī)模進行分解的一種方法。模塊化程序設(shè)計具有如下的優(yōu)點：1) 模塊間的接口關(guān)系簡單，且每個模塊的復(fù)雜度都是人的智力能控制的。3) 人們可以單獨地驗證一個模塊的正確性，即脫離程序的上下文關(guān)系驗證該模塊的正確性。主程序流程如圖51所示。上電開始后，我們首先用TMR1對電流的第一個周波計時，得到漏電電流的準(zhǔn)確周期，用兩個標(biāo)志位Edg_Fisrt，Edg_Second控制實現(xiàn)。采樣間歇也就是TMR2的定時中斷時間(RP2+l)計算公式如下： T=(T1_Count)=(RP2+l) （51） RP2+l=T1_Count/160 （52）其中各參數(shù)為:T電流周期值T1_CountTMR1的計數(shù)值RP2TMR2定時值4TMR1預(yù)分頻16TMR2預(yù)分頻40采樣點數(shù)TMR2的中斷程序流程圖如下所示：圖58 TMR2中斷程序流程圖 漏電信號分析模塊 緩變電流計算模塊，我們介紹了幾種緩變漏電電流值的處理方法，并分析了他們的優(yōu)缺點，在本次設(shè)計中，我們采用方均根法，盡管方均根法程序復(fù)雜，編程工作量大，對微控制器性能要求高，但它的測量誤差小，所以我們選用了方均根法。 漏電突變電流計算模塊由于突變電流的計算量較大，無法在采樣的間歇一次性完成，因此我們將它分為幾個小的計算模塊，通過對一個計數(shù)寄存器Num_Break的控制，在下一個電流采樣周期的間歇完成緩變電流的預(yù)處理后分步進行計算。甚至?xí)e誤地認為是產(chǎn)品質(zhì)量問題。如果用戶發(fā)現(xiàn)線路的漏電明顯增加，就可以在漏電保護器還沒有動作時，檢查線路故障并排除故障，從而大大方便了用戶的使用。漏電動作的原因包括：緩變電流動作、突變電流動作、電壓異常、電流值超限、頻率超限、電動分閘、人工分閘。漏電保護器作為一種低壓保護電器，可以用于防止漏電火災(zāi)造成的經(jīng)濟損失及人身觸電造成的傷亡，因此得到廣泛應(yīng)用。7參考文獻[1] 王麗，基于單片機的漏電保護器動作特性檢測技術(shù)的研究.[2] 徐平，漏電保護器的發(fā)展與設(shè)計.[3] 武一， 基于單片機的漏電保護智能化技術(shù).33。其抗干擾能力強，性能價格比高，完全可以滿足對漏電信號進行實時監(jiān)測的要求，并可以根據(jù)用戶要求進行延時和非延時的要求，對于其他外圍電路，比如零序電流互感器的選擇，信號處理電路，相位同步電路，漏電顯示電路，動作執(zhí)行電路，都進行優(yōu)化設(shè)計，實時性更高，反應(yīng)更加準(zhǔn)確迅速，完全可以滿足漏電保護的需要。表51 動作原因及其十六進制代表數(shù)動作原因緩變電流動作突變電流動作電壓異常電動分閘人工分閘頻率超限電流值超限十六進制代表數(shù)01H02H03H04H05H06H07H6 結(jié)論和展望漏電保護器作為防止火災(zāi)和保護人體生命的電氣設(shè)備，在電網(wǎng)中的地位越來越重要。在三相電網(wǎng)中，只單純地顯示三相漏電矢量和，還不能完全滿足用戶的需要。對于三相電網(wǎng)來說，還要顯示出漏電動作時各相漏電電流。若此突變電流符合條件，那么我們認定此漏電電流即為該突變相的突變漏電電流。圖59 緩變電流數(shù)據(jù)計算模塊1圖510 緩變漏電電流數(shù)據(jù)計算模塊2模塊1的主要功能為在每次采樣的間歇完成電流采樣值平方和的累加即并記錄下第19個、第20個采樣點的電流值，作為40個采樣點的最后兩個樣點即第3第40個采樣點的電流值。INT上升沿和TMR2中斷服務(wù)程序流程圖如下所示:圖54 INT上升沿中斷流程圖圖55 上升沿中斷服務(wù)1流程圖圖56 上升沿中斷服務(wù)2流程圖圖57上升沿中斷服務(wù)程序流程圖 TMR2定時器中斷在每個電流周期即兩個上升沿之間，我們采用40倍工頻的頻率定時對漏電電流進行采樣和轉(zhuǎn)換。流程圖如下所示:圖53 初始化子程序流程圖 中斷服務(wù)模塊 INT上升沿中斷每個上升沿在INT端口產(chǎn)生中斷，作為A/D轉(zhuǎn)換起始的標(biāo)志，開始對漏電電流進行采樣，并作第一次轉(zhuǎn)換。因此，我們采用模塊化的設(shè)計方法來完成軟件部分的設(shè)計，并且在前面硬件部分的設(shè)計中采用的就是總體規(guī)劃分塊設(shè)計的方法，這實際上也是一種模塊化的設(shè)計方法。2) 各模塊的功能單一，當(dāng)需要修改某一功能時，只涉及一個模塊，不會影響到全局。在按功能劃分模塊時,根據(jù)所需完成的功能的明顯差異，劃分組成系統(tǒng)的各個模塊。程序設(shè)計是把復(fù)雜問題的求解轉(zhuǎn)換為計算機能執(zhí)行的簡單操作的過程。剩余電流保護器的主要任務(wù)是對剩余電流信號進行采集，并對采集出來的剩余電流信號進行處理。5 軟件部分的設(shè)計 軟件設(shè)計總體思想對于一個實際應(yīng)用系統(tǒng)來說，往往需要從硬件和軟件兩個方面進行設(shè)計。由于繼電器對于其電源的要求不高，出于節(jié)約成本的考慮，將12V的交流電壓信號經(jīng)整流橋進行全波整流之后通過電容進行平波，然后直接作為＋12V和－12V的直流電源。并聯(lián)上二極管后，即可將線圈的自感電動勢鉗位于二極管的正向?qū)妷海瑥亩苊鈸舸┤龢O管等驅(qū)動元件。當(dāng)剩余電流動作條件滿足時，SSR0輸出高電平，經(jīng)光電隔離后使C、E兩點之間“導(dǎo)通”。PC817在本設(shè)計中用于將單片機控制部分與后面的繼電器動作部分相隔離，提高系統(tǒng)的安全性。JP2代表繼電器控制信號輸入端。 控制執(zhí)行部分硬件設(shè)計剩余電流保護器所實現(xiàn)的主要功能就是在剩余電流值超過當(dāng)前檔位的剩余電流動作值，并在相應(yīng)的延時時間到達后觸發(fā)繼電器分閘來控制故障線路的切除。采用HITACHI公司生產(chǎn)的LM020L液晶屏，可顯示一行16個字符，并內(nèi)置HD44780主控制驅(qū)動電路。如圖46所示：圖46 PIC16F877振蕩電路原理圖圖46所示的是典型的外部并行諧振振蕩電路，應(yīng)用晶體的基頻來設(shè)計。低電平有效。依據(jù)單片機在看門狗超時溢出之前所處的狀態(tài)是在睡眠還是在執(zhí)行程序，又可以將看門狗超時溢出分為兩種情況。才會使單片機復(fù)位。5) 動作執(zhí)行單元動作執(zhí)行單元需設(shè)1個I/O輸出控制端口本次設(shè)計選擇PIC16F877單片機，引腳圖
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