基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器設(shè)計(jì)方案-免費(fèi)閱讀
【正文】 本次設(shè)計(jì)采用PIC16F877單片機(jī)作為整個(gè)智能漏電保護(hù)器的核心，PIC16F877單片機(jī)在8位單片機(jī)中脫穎而出，它采用精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)RISC、哈佛雙總線、指令流水線結(jié)構(gòu)。在三相電網(wǎng)中的漏電保護(hù)器，能夠分別顯示三相漏電電流。介紹了漏電突變電流的計(jì)算方法，我們以A相電壓作為相位參考基準(zhǔn)，檢測(cè)出漏電電流滯后相位，由此將漏電信號(hào)I復(fù)原為各相不平衡漏電電流，程序計(jì)算流程圖如圖511和512所示：圖511 突變漏電電流計(jì)算模塊1圖512 突變漏電電流計(jì)算模塊2圖513 突變漏電電流計(jì)算模塊3根據(jù)每周期的三相不平衡漏電電流，計(jì)算出相鄰兩周期內(nèi)各相漏電電流的變化值：，求差值可將突變漏電電流換算為兩相漏電電流的變化，判斷突變漏電電流是否在誤差范圍內(nèi)即與突變相的夾角是否小于20度，我們?cè)诔绦蛑袑⑦@個(gè)條件等效為兩個(gè)突變相電流的數(shù)值比較。并在第二個(gè)周波期間內(nèi)計(jì)算出供TMR2定時(shí)采樣的時(shí)間間歇。所以程序的可驗(yàn)證性較好。模塊化指的是把一個(gè)程序按功能分解成若干彼此具有一定獨(dú)立性同時(shí)也具有一定聯(lián)系的組成部分，這些組成部分稱為模塊。在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的時(shí)候，常用的設(shè)計(jì)方法有三種：模塊化程序設(shè)計(jì)、自頂向下逐步求精程序設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。信號(hào)調(diào)理電路需要中的集成運(yùn)算放大器需要＋5V和－5V電源，LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)器芯片需要＋5V電源，單片機(jī)需要＋5V電源，繼電器控制部分需要＋12V和－12V電源。此時(shí)，作為開(kāi)關(guān)管使用的的三極管N1導(dǎo)通，繼電器的輸入回路接入＋12V、－12V電源，所以繼電器吸合。SSR1連接至PIC16F877的一個(gè)設(shè)置為輸出的I/O口RC5，后面整個(gè)對(duì)繼電器的控制，完全由對(duì)該I/O口的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而控制方式非常靈活，也十分可靠。本設(shè)計(jì)中液晶顯示屏的主要作用是顯示數(shù)據(jù)，以及配合按鍵進(jìn)行控制參數(shù)的設(shè)置。為了滿足上述人工復(fù)位的需要，通常單片機(jī)都設(shè)置一個(gè)外接復(fù)位引腳，來(lái)接收外部輸人的人工復(fù)位信號(hào)，在PIC系列單片機(jī)的技術(shù)文檔中稱該腳為“MCLR”，英文原意是人工清除的意思。圖44 按鍵電路原理圖 單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì) PICl6F87x系列單片機(jī)的復(fù)位功能設(shè)計(jì)得比較完善，導(dǎo)致單片機(jī)內(nèi)部復(fù)位的方式，或者說(shuō)，引起單片機(jī)內(nèi)部復(fù)位的條件和原因可以大致歸納成以下5種：1） 上電復(fù)位：每次單片機(jī)加電時(shí)，上電復(fù)位電路都要對(duì)電源電壓VDD的上升過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)，就產(chǎn)生一個(gè)有效的復(fù)位信號(hào)，需經(jīng)72mS=1024個(gè)時(shí)鐘周期的延時(shí)。在延時(shí)情況下。對(duì)于PIC系列中的任一款單片機(jī)的開(kāi)發(fā)，都可以借助于一套免費(fèi)軟件綜合開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)程序編寫(xiě)和模擬仿真，在用任意一種廉價(jià)的燒寫(xiě)器完成程序的固化燒寫(xiě)，便形成一套最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)[16]。b. 只有35條指令的精簡(jiǎn)指令集，而MCS51單片機(jī)的指令系統(tǒng)共有111條指令。在所有的單片機(jī)品種當(dāng)中，它是最容易學(xué)習(xí)、最容易應(yīng)用的單片機(jī)品種之一。9）汽車(chē)電子點(diǎn)火控制、變速控制、防滑控制、防撞控制、排氣控制、最佳燃燒控制、防盜報(bào)警、電子地圖、車(chē)載通信裝置等。1）電信電話機(jī)、無(wú)繩電話機(jī)、投幣電話機(jī)、磁卡電話饑、光卡電話機(jī)、數(shù)字或漢字子呼機(jī)、模擬或數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信手待機(jī)、無(wú)線對(duì)講機(jī)、業(yè)余無(wú)線電臺(tái)、傳真機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、通話計(jì)費(fèi)器、電話密碼鎖、來(lái)電顯示器(caller ID)等。相位同步電路設(shè)計(jì)方案如圖42所示:圖42 相位同步電路原理圖本電路可以檢測(cè)電力網(wǎng)的電壓和電流之間0180度的相位差，而且不需要切斷被測(cè)電路。巴特沃斯型濾波器在通頻帶比較平坦，但截止特性緩慢。濾波電路實(shí)際上是一種選頻網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)阻帶的不同可分為低通、高通、帶通、帶阻濾波電路，工頻電網(wǎng)中的諧波絕大多數(shù)是高次奇次諧波，因而需要低通濾波器。漏電信號(hào)分析模塊主要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后,將漏電模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),對(duì)于三相電網(wǎng)來(lái)說(shuō),還要將各相漏電電流分離出來(lái)。這樣，各相工作電流在此電流互感器中所產(chǎn)生的磁通向量和也為零。漏電保護(hù)器的種類繁多，形式各異，但基本結(jié)構(gòu)和工作原理相同。一般來(lái)說(shuō)，作為防止漏電引起火災(zāi)事故的漏電保護(hù)器的額定動(dòng)作電流的選擇應(yīng)不小于100mA。s。結(jié)果是:30mA時(shí)，時(shí)間達(dá)60秒；80mA時(shí)，時(shí)間達(dá)12秒；100mA時(shí)，時(shí)間達(dá)六秒，對(duì)動(dòng)物均無(wú)死亡危險(xiǎn)。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采用單片機(jī)技術(shù)，能夠解決許多傳統(tǒng)儀表不能或不易解決的問(wèn)題。我國(guó)研究漏電保護(hù)器起步要晚于國(guó)外，進(jìn)入二十世紀(jì)七十年代以來(lái)，我國(guó)用電量逐年增加，觸電事故也逐年增加，因此引起各部門(mén)的相當(dāng)重視。基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器設(shè)計(jì)方案1 漏電保護(hù)器發(fā)展現(xiàn)狀及前景漏電保護(hù)器的發(fā)展大約經(jīng)歷了三個(gè)階段，即初始階段、發(fā)展階段和成熟階段。近年來(lái)，我國(guó)在漏電保護(hù)器方面的科研、生產(chǎn)、應(yīng)用有了較大的發(fā)展，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主管部門(mén)先后組織編制了保護(hù)器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、使用標(biāo)準(zhǔn)；此外，原國(guó)家機(jī)械委還制訂了相關(guān)的產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；此外，國(guó)家建設(shè)部在GB50054《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB50096《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)低壓配電系統(tǒng)和住宅中漏電保護(hù)器的應(yīng)用均作了規(guī)定。這種新型的智能儀表在測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化，測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn)展。140mA時(shí)。在曲線的左方及左下方區(qū)域?yàn)榘踩珔^(qū)域，在發(fā)生觸電事故時(shí)無(wú)感覺(jué)反應(yīng)和生理效應(yīng)。用電設(shè)備的保護(hù)接地電阻值按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBJ65《工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定為4Ω和10Ω，這一要求在高土壤電阻率的地區(qū)是很難達(dá)到的。漏電保護(hù)器主要由三個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，即檢測(cè)元件、中間環(huán)節(jié)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其組成方框圖如圖22所示。因此電流互感器的二次側(cè)線圈沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，漏電保護(hù)器不動(dòng)作，系統(tǒng)正常供電。漏電電流顯示模塊采用動(dòng)態(tài)掃描輸出方式，交替顯示總漏電電流、A相漏電電流、B相漏電電流、C相漏電電流。按照所用元件的不同，濾波器分為有源濾波器和無(wú)源論波器兩大類。本文的目的在于濾除工頻電流中的諧波，一般諧波的次數(shù)為三次、五次、七次，設(shè)計(jì)了四階切比雪夫模擬濾波器用以消除三次以上諧波對(duì)系統(tǒng)造成的影響。比較器LM339做過(guò)零檢測(cè)器，其靈敏度為10mv。2）家用電器 遙控電視機(jī)、錄像機(jī)、攝像機(jī)、VCD、CD、衛(wèi)星電視接收機(jī)、音響音調(diào)控制器、卡拉OK點(diǎn)唱機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)、洗碗機(jī)、微波爐、熱水器、萬(wàn)年歷、智能充電器、各種報(bào)警器、電卡電度表等。10）軍用電子各種導(dǎo)彈和魚(yú)雷的精確制導(dǎo)控制、智能武器、雷達(dá)系統(tǒng)、電子戰(zhàn)飛機(jī)等。對(duì)于單片機(jī)的初學(xué)者來(lái)說(shuō)，若選擇PIC單片機(jī)作為攻入單片機(jī)王國(guó)的“突破口”，將是一條最輕松的捷徑，定會(huì)取得事半功倍的功效。c. PIC系列單片機(jī)只有4種尋址方式，而MCS51單片機(jī)則為7種尋址方68HC05單片機(jī)為6種。 PIC16F877單片機(jī)I/O腳分配選擇PIC微控制器芯片型號(hào)時(shí)要考慮到各個(gè)方面的因素，這些因素包括所需的I/O引腳的數(shù)目，所需的外圍設(shè)備(例如A/D轉(zhuǎn)換模塊、CCP模塊，USART等) ，記憶存儲(chǔ)空間的大小，控制器速度，芯片的實(shí)際尺寸(封裝形式等)[17]。我們將上述四項(xiàng)分別由開(kāi)關(guān)S1和開(kāi)關(guān)SSS2的狀態(tài)控制。才會(huì)使單片機(jī)復(fù)位。低電平有效。采用HITACHI公司生產(chǎn)的LM020L液晶屏，可顯示一行16個(gè)字符，并內(nèi)置HD44780主控制驅(qū)動(dòng)電路。JP2代表繼電器控制信號(hào)輸入端。當(dāng)剩余電流動(dòng)作條件滿足時(shí)，SSR0輸出高電平，經(jīng)光電隔離后使C、E兩點(diǎn)之間“導(dǎo)通”。由于繼電器對(duì)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(hào)經(jīng)整流橋進(jìn)行全波整流之后通過(guò)電容進(jìn)行平波，然后直接作為＋12V和－12V的直流電源。剩余電流保護(hù)器的主要任務(wù)是對(duì)剩余電
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