【正文】 防止漏電造成的設(shè)備損壞 9 降低對保護接地 電阻的要求 9 漏電保護器的分類 10 漏電保護器的工作原理 11 3 總設(shè)計方案 13 4 硬件電路設(shè)計 14 零序電流互感器的選擇 14 低通濾波器設(shè)計 14 相位同步電路的設(shè)計 15 單片機接口電路設(shè)計 16 PIC 單片機原理 16 PIC16F877 單片機 I/O 腳分配 18 單片機接口接鍵設(shè)計 20 單片機復(fù)位電路設(shè)計 20 單片機震蕩電路設(shè)計 21 液晶顯示部分硬件設(shè)計 22 控制執(zhí)行部分硬件設(shè)計 24 電源部分設(shè)計 25 26 軟件設(shè)計總體思想 26 主程序的設(shè)計 27 基于單片機的漏電保護器的研究 4 中斷服務(wù)模塊 30 INT 上升沿中斷 30 TMR2 定時器中斷 31 漏電信號分模塊 33 緩變電流計算模塊 33 漏電突變電流計算模塊 34 漏電動作記憶和顯示模塊 37 6 結(jié)論與展望 38 7 參考文獻 39 基于單片機的漏電保護器的研究 5 引 言 電，是現(xiàn)代經(jīng)濟的命脈，它與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究、國防建設(shè)，以及人們?nèi)粘Ｉ钚萜菹嚓P(guān)。脈沖型電流保護器是當發(fā)生觸電時使三相不平衡漏電流的相位、幅值產(chǎn)生的突然變化，以此為動作信號，但也有死區(qū)。 基于單片機的漏電保護器的研究 7 1 漏電保護器發(fā)展現(xiàn)狀及前景 漏電保護器的發(fā)展大約經(jīng)歷了三個階段，即初 始階段、發(fā)展階段和成熟階段。近年來，我國在漏電保護器方面的科研、生產(chǎn)、應(yīng)用有了較大的發(fā)展，國家標準主管部門先后組織編制了保護器產(chǎn)品標準、使用標準；此外，原國家機械委還制訂了相關(guān)的產(chǎn)品行業(yè)標準；此外，國家建設(shè)部在GB50054《低壓配電設(shè)計規(guī)范》和 GB50096《住宅設(shè)計規(guī)范》等國家標準中，對低壓配電系統(tǒng)和住宅中漏電保護器的應(yīng)用均作了規(guī)定。這種新型的智能儀表在測量過程自動化，測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能多樣化方面，都取得了巨大的進展。 140mA 時，時間達 秒就有心室纖顫。在曲線的左方及左下方區(qū)域為安全區(qū)域，在發(fā)生觸電事故時無感覺反應(yīng)和生理效應(yīng)。 防止漏電造成的設(shè)備損壞 降低對保護接地電阻的要求 基于單片機的漏電保護器的研究 10 用電設(shè)備的保護接地電阻值按國家標準 GBJ65《工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計規(guī)范》規(guī)定為 4Ω和 10Ω，這一要求在高土壤電阻率的地區(qū)是很難達到的。漏電保護器主要由三個基本環(huán)節(jié)組成，即檢測元件、中間環(huán)節(jié) 和執(zhí)行機構(gòu)，其組成方框圖如圖 22所示。因此電流互感器的二次側(cè)線圈沒有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，漏電保護器不動作，系統(tǒng)正常供電。漏電電流顯示模塊采用動態(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)計了四階切比雪夫模擬濾波器用以消除三次以上諧波對系統(tǒng)造成的影響。比較器 LM339 做過零檢測器，其靈敏度為 10mv。 2） 家用電器 遙控電視機、錄像機、攝像機、 VCD、 CD、衛(wèi)星電視接收機、音響音調(diào)控制器、卡拉 OK 點唱機、數(shù)字照相機、全自動洗衣機、冰箱、空調(diào)、洗碗機、微波爐、熱水器、萬年歷、智能充電器、各種報警器、電卡電度表等。 10） 軍用電子 各種導彈和魚雷的精確制導控制、智能武器、雷達系統(tǒng)、電子戰(zhàn) 飛機 等。對于單片機的初學者來說，若選擇 PIC 單片機作為攻入單片機王國的“突破口”，將是一條最輕松的捷徑，定會取得事半功倍的功效。 c. PIC 系列單片機只有 4 種尋址方式，而 MCS51 單片機則為 7種尋址方 68HC05 單片機為 6種。 PIC16F877 單片機 I/O 腳分配 選擇 PIC 微控制器芯片型號時要考慮到各個方面的因素，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 ) ， 記憶存儲空間的大小，控制器速度，芯片的實際尺寸 (封裝形式等 )[17]。 我們將上述四項分別由開關(guān) S1 和開關(guān) S S S2 的狀態(tài)控制。才會使單片機復(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 個字符，并內(nèi)置 HD44780 主控制驅(qū)動電路。 JP2 代表繼電器控制信號輸入端。當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“導通”。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。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。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。 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。 INT 上升沿和 TMR2 中斷服務(wù)程序流程圖如下所示 : 是 I N T 上 升 沿 中 斷 么 ？上 升 沿 第 一 次 中 斷 么 ？上 升 沿 中 斷 服 務(wù) 1上 升 沿 第 二 次 中 斷 么 ？上 升 沿 中 斷 服 務(wù) 2上 升 沿 中 斷 服 務(wù)退 出 中 斷N OY E SY E SN OY E SN O 圖 54 INT 上升沿中斷流程圖 開 T M R 1 ,開 始計 時消 第 一 次 上 升 沿 標 志 位（ E d g _ F i r s t）置 第 二 次 上 升 沿 標 志 位( E d g _ S e c o n d ） 圖 55 上升沿中斷服務(wù) 1流程圖 基于單片機的漏電保護器的研究 31 清 T M R 1 H , T M R 1 L計 數(shù) 值 存 入 T 1 _ C o u n t 2 寄存 器清 T M R 1 H , T M R I L清 E d g _ S e c o n d置 T 1 _ P e r i o d 標 志 位主 程 序 檢 測 到 該 標 志 位 后 ， 計 數(shù) 周 期 圖 56 上升沿中斷服務(wù) 2流程圖 開 T M R 2 ,開 T M R 1開 啟 A D 轉(zhuǎn) 換 模 塊 ， 對A N 0 進 行 第 一 次 采 樣置 O n e D a t e （ 一 次 采 樣 標 志 位 ）清 O n e C y c l e ， A b r u p _ C h a r g e d ，D a t e _ C h a r g e d 標 志 位 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。 c o s θ |Y E SN O將 l / | s i n θ /√ 3 177。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。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，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)更加準確迅速，完全可以滿足漏電保護的需要。s 150th 。 基于單片機的漏電保護器的研究 39 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) . ag an employment tribunal clai Emloyment tribunals sort out disagreements between employers and employees. You may need to make a claim to an employment tribunal if: you don39。 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。甚至會錯誤地認為是產(chǎn)品質(zhì)量問題。 I b 39。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 : 基于單片機的漏電保護器的研究 32 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： T M R 2 允 許 中 斷 么 ？是 T M R 2 中 斷 么 ？采 樣 A N 0 一 次置 O n e D a t e （ 一 個 樣 點 ）標 志 位采 樣 4 0 個 點 了 么 ？置 O n e C y c l e （ 采 樣 一周 ） 標 志 位關(guān) A / D 轉(zhuǎn) 換 模 塊 ， 關(guān)T M R 2清 采 樣 計 數(shù) 值 ， 清 T M R 2計 數(shù) 值退 出 中 斷轉(zhuǎn) I N T 上 升 沿 中 斷Y E SN OY E SN OY E SN O 圖 58 TMR2 中斷程序流程圖 基于單片機的漏電保護器的研究 33 漏電信號分析模塊 緩變電流計算模塊 在 ，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。主程序流程如圖 51 所示。 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。對于突變的剩余電流信號與當前檔位的剩余電 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。 V i n1GND3+ 5 V2V i n2GND1 5 V3123J P 2 1 2 V 電源接口H E A D E R 30 .3 3 u F0 .3 3 u F0 .1 u F0 .1 u F4 7 0 u F4 7 0 u FL M 7 8 0 5L M 7 9 0 5+ 5 V 5 V 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。 5 0 02 0 K4 . 7 K2 N 2 2 2 2 AP C 8 1 7 1 2 V1 2 V12J P 1H E A D E R 2S S R 1D3N1 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。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。 基于單片機的漏電保護器的研究 23 1234567891011121314151617181920 2122232425262827293031323334353637383940M C L R / V P P / T H VR A 0 / A N 0R A 1 / A N 1R A 2 / A N 2/ V R E F R A 3 / A N 3/ V R E F +R A 4 T 0 C K IR A 5 / A N 4/ S SR E 0/ R D / A N 5R E 1/ W R / A N 6R E 2/ C S / A N 7V S SVDDR D 0 / P S