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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器設(shè)計(jì)方案(存儲(chǔ)版)

2025-06-02 22:33上一頁面

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【正文】 流信號(hào)進(jìn)行采集,并對(duì)采集出來的剩余電流信號(hào)進(jìn)行處理。在按功能劃分模塊時(shí),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(gè)模塊。因此,我們采用模塊化的設(shè)計(jì)方法來完成軟件部分的設(shè)計(jì),并且在前面硬件部分的設(shè)計(jì)中采用的就是總體規(guī)劃分塊設(shè)計(jì)的方法,這實(shí)際上也是一種模塊化的設(shè)計(jì)方法。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(shí)器中斷在每個(gè)電流周期即兩個(gè)上升沿之間,我們采用40倍工頻的頻率定時(shí)對(duì)漏電電流進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換。若此突變電流符合條件,那么我們認(rèn)定此漏電電流即為該突變相的突變漏電電流。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。其抗干擾能力強(qiáng),性能價(jià)格比高,完全可以滿足對(duì)漏電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求,并可以根據(jù)用戶要求進(jìn)行延時(shí)和非延時(shí)的要求,對(duì)于其他外圍電路,比如零序電流互感器的選擇,信號(hào)處理電路,相位同步電路,漏電顯示電路,動(dòng)作執(zhí)行電路,都進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)時(shí)性更高,反應(yīng)更加準(zhǔn)確迅速,完全可以滿足漏電保護(hù)的需要。漏電保護(hù)器作為一種低壓保護(hù)電器,可以用于防止漏電火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失及人身觸電造成的傷亡,因此得到廣泛應(yīng)用。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(hù)器還沒有動(dòng)作時(shí),檢查線路故障并排除故障,從而大大方便了用戶的使用。 漏電突變電流計(jì)算模塊由于突變電流的計(jì)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(gè)小的計(jì)算模塊,通過對(duì)一個(gè)計(jì)數(shù)寄存器Num_Break的控制,在下一個(gè)電流采樣周期的間歇完成緩變電流的預(yù)處理后分步進(jìn)行計(jì)算。上電開始后,我們首先用TMR1對(duì)電流的第一個(gè)周波計(jì)時(shí),得到漏電電流的準(zhǔn)確周期,用兩個(gè)標(biāo)志位Edg_Fisrt,Edg_Second控制實(shí)現(xiàn)。3) 人們可以單獨(dú)地驗(yàn)證一個(gè)模塊的正確性,即脫離程序的上下文關(guān)系驗(yàn)證該模塊的正確性。模塊化程序設(shè)計(jì)就是把一個(gè)大程序按一個(gè)人能理解的大小規(guī)模進(jìn)行分解的一種方法。在硬件基礎(chǔ)上,通過軟件的指揮,剩余電流保護(hù)器才能完成一系列的保護(hù)工作。 電源部分設(shè)計(jì)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(hào),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。正常情況下,SSR1輸出低電平,經(jīng)光電隔離后使C、E兩點(diǎn)之間“斷開”。該部分的設(shè)計(jì)如圖48所示。 液晶顯示部分硬件設(shè)計(jì)圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊簡(jiǎn)稱液晶顯示屏,由于具有顯示信息豐富、功耗低、體積小、壽命長(zhǎng)、不產(chǎn)生電磁輻射污染等優(yōu)點(diǎn)而成為單片機(jī)系統(tǒng)中理想的顯示器件,并被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)控制的智能儀器儀表、工業(yè)控制領(lǐng)域。4) 電源欠壓復(fù)位:在上電延時(shí)之后,該電路再提供1024個(gè)時(shí)鐘周期的延遲,目的是讓振蕩電路有足夠的時(shí)間產(chǎn)生穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)某個(gè)按鍵電位為低電位時(shí),表示按鍵按下,此時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的操作。a. 緩變動(dòng)作電流值:300mA、500mA;b. 突變額定動(dòng)作值可設(shè)定為突變電流動(dòng)作和突變電流不動(dòng)作,當(dāng)突變電流動(dòng)作時(shí),有:30mA、50mA、100mA;c. 額定動(dòng)作延時(shí)時(shí)間:分非延時(shí)和延時(shí)兩種情況。h. 開發(fā)方便。它具有以下優(yōu)點(diǎn):a. 數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線結(jié)構(gòu)。PIC系列單片機(jī)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔,指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)精煉。8)儀器儀表用于醫(yī)療、化工、電子、計(jì)量等領(lǐng)域的各種智能儀器儀表。一時(shí)難以律述,這里僅列舉一些典型的應(yīng)用領(lǐng)域或場(chǎng)合供讀者參考[15]。我們利用A相電壓作為相位參考基準(zhǔn),檢測(cè)出漏電電流為I,其滯后相位為θ,由此將漏電信號(hào)復(fù)原為各相不平衡漏電電流。其通頻帶與帶阻之間的變化曲線比較陡峭,截止特性好。 低通濾波器設(shè)計(jì)由于電力系統(tǒng)中存在大量的諧波成分,特別是三次和五次諧波的存在將會(huì)給數(shù)字系統(tǒng)帶來極大的危害,為了避免諧波影響,必須有濾波電路將各次諧波濾除。上電初始化模塊主要完成上電后的初始化,對(duì)PIC16F877的端口進(jìn)行初始化,還包括根據(jù)外部設(shè)置狀態(tài)確定額定漏電動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間。圖23電流型漏電保護(hù)器工作原理圖當(dāng)被保護(hù)電路無觸電、漏電故障時(shí),通過漏電電流互感器的一次側(cè)電流的向量和等于零。(10)根據(jù)剩余電流是否含有直流分量可分為:AC型漏電保護(hù)器(對(duì)突然施加或緩慢上升的交流正弦波剩余電流能可靠脫扣)、A型漏電保護(hù)器(對(duì)突然施加或緩慢上升的交流正弦波剩余電流,)。此時(shí)若遇到易燃易爆品,將導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸事故的發(fā)生。在考慮了安全系數(shù)后()得到曲線23,即It=30mA2) 固定觸電電流為30mA、80mA、100mA、140mA。以單片機(jī)為主體,取代傳統(tǒng)儀器儀表的常規(guī)測(cè)量電子線路,可以容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起,組成新一代的所謂“智能化測(cè)量控制系統(tǒng)”。到二十世紀(jì)七十年代,各國開始制定規(guī)程,強(qiáng)制在一些場(chǎng)所安裝漏電保護(hù)器,標(biāo)志漏電保護(hù)器的發(fā)展進(jìn)入成熟階段。1912年德國正式發(fā)明了電壓型保護(hù)器,保護(hù)電機(jī)外殼漏電。國家標(biāo)準(zhǔn)要求漏電保護(hù)器在投入運(yùn)行后,使用單位應(yīng)建立運(yùn)行記錄及相應(yīng)的管理制度,每月需在通電狀態(tài)下,按動(dòng)實(shí)驗(yàn)按鈕,檢查漏電保護(hù)器動(dòng)作是否可靠。2 漏電保護(hù)器簡(jiǎn)介漏電電流動(dòng)作保護(hù)器,簡(jiǎn)稱漏電保護(hù)器,又叫漏電保護(hù)開關(guān),主要是用來在設(shè)備發(fā)生漏電故障時(shí)以及對(duì)有致命危險(xiǎn)的人身觸電進(jìn)行保護(hù)。從上面試驗(yàn)結(jié)果分析可以知道:在發(fā)生觸電事故時(shí),流過身體的電流越大,人體所能承受的時(shí)間越短。因此具有30 mA而安裝了漏電保護(hù)器之后,保護(hù)接地電阻的最大允許值變?yōu)椋罕Wo(hù)接地電阻(Ω) ≤ 安全電壓(V) / 額定漏電動(dòng)作電流(A)例如,選定漏電保護(hù)器的額定動(dòng)作電流200mA,按安全電壓50V計(jì)算,則接地電阻為:50V / = 250Ω。 圖22 智能型漏電保護(hù)器原理框圖1)檢測(cè)元件采用漏電電流互感器,它由封閉的環(huán)形鐵心和一次、二次繞組構(gòu)成,一次繞組有被保護(hù)電路的相、線電流流過,其作用是將采集到的漏電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成中間環(huán)節(jié)可以接受的電壓或功率信號(hào)。當(dāng)被保護(hù)電路中有人觸電或出現(xiàn)漏電故障時(shí),由于漏電電流的存在,使得通過漏電電流互感器一次側(cè)的各相負(fù)載電流(包括中性線電流)向量和不再為零,這一向量和就是漏電電流。漏電動(dòng)作輸出模塊主要是將漏電電流與漏電動(dòng)作值進(jìn)行比較,當(dāng)漏電電流大于設(shè)定值時(shí),單片機(jī)發(fā)出動(dòng)作信號(hào)。濾波的效果是由輸出幅值的大小來決定的,電路比較簡(jiǎn)單,但由于電阻的分壓,使濾波輸出信號(hào)幅值變小,濾波效果不好。其設(shè)計(jì)性能要求達(dá)到三次諧波衰減達(dá)到40dB,其電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)如圖41。RP和C一起作為鉗形頭的負(fù)載并取得與i(t)成比例的電壓。3)計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備鍵盤、打印機(jī)、繪圖儀、掃描儀、智能終端、智能擴(kuò)充卡等。單片機(jī)應(yīng)用的意義不僅僅限于它的廣闊范圍以及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益,更重要的還在于它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)恩想和設(shè)計(jì)方法。 世界上有一些著名計(jì)算機(jī)芯片制造公司,其單片機(jī)產(chǎn)品是在其原有的微型計(jì)算機(jī)CPU基礎(chǔ)上改造而來的,在某種程度上自然存在一定的局限性。d. 代碼壓縮率高1K字節(jié)的存儲(chǔ)器空間,對(duì)于像MCS51這樣的單片機(jī),大約只能存放600條指令,而對(duì)于PIC系列的單片機(jī)能夠存放的指令數(shù)可達(dá)1024條。選擇PIC微控制器時(shí),還有一點(diǎn)需特別注意,就是造價(jià)和以上所列因素之間的平衡。額定緩變動(dòng)作電流的值由開關(guān)S1的狀態(tài)決定,額定突變動(dòng)作電流值和額定動(dòng)作延時(shí)間對(duì)應(yīng)的開關(guān)量由SSS2設(shè)定。2) 人工復(fù)位(單片機(jī)在執(zhí)行程序期間):無論是單片機(jī)在按頂先設(shè)定的正常順序遠(yuǎn)行程序,還是出現(xiàn)單片機(jī)進(jìn)入不可預(yù)知的
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