【文章內(nèi)容簡介】 電機(jī)控制等功能。單片機(jī)采用的是 STC 公司的 STC89C51RC/RD 系列單片機(jī) ， 該系列單片機(jī)是新一代超強(qiáng)抗干擾 /低功耗 /高速的單片機(jī) ，它的指令集完全兼容傳統(tǒng) 5單片機(jī) ， 在設(shè)計(jì)中選用該系列的 89LE516AD 單片機(jī) ， 該單片機(jī)具有 8 路 A/D 采樣端口 ，作為三相交流電的電壓、電流和漏電的采樣端。 該單片機(jī)是 ， 在電路中采用 5v電壓串聯(lián)兩個(gè)二 極管 (1N4007)實(shí)現(xiàn)。 (3) 電機(jī)控制電路 圖 電機(jī)控制電路 在保護(hù)器中 , 用交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制保護(hù)器轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置來實(shí)現(xiàn)供電電路的通斷。交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)由三根線 (O,A,B)控制 ， 一根 (O)接零線 ， 其余兩根中的一根 (A)接火線 ， 另一根 (B)懸空時(shí)正轉(zhuǎn) , 反之反轉(zhuǎn)。 A、 B 兩根線由單片機(jī)的I/O口通過三極管控制繼電器的常開節(jié)點(diǎn)與火線連接 , 框圖見圖 。同時(shí)檢測位置信號 , 當(dāng)?shù)竭_(dá)指定位置是 , 切斷信號 , 使電機(jī)停轉(zhuǎn) (如交流電出現(xiàn)故障 ， 電機(jī)轉(zhuǎn)動開關(guān)使電源斷路 , 檢測位置信 號 , 到達(dá)斷路位置 , 單片機(jī)使單片機(jī)停轉(zhuǎn) )。 基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 15 圖 三相交流電電壓檢測電路 三相交流電電壓電流漏電檢測電路實(shí)現(xiàn)對三相交流電電壓、電流和漏電的檢測 ， 以實(shí)現(xiàn)對過壓、欠壓、過流和漏電的保護(hù) (見圖 )。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。其中三相交流變壓器把 220v 的電壓變?yōu)榈碗妷旱慕涣麟?， 對應(yīng)比例為 300/5， 整流濾波電路完成交直流轉(zhuǎn)換 ， 分壓電路完成電壓調(diào)整 , 保證在 300v交流電對應(yīng) , 實(shí)際調(diào)節(jié)為 220v交流輸入對應(yīng)。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。其中三相交流互感器把電流轉(zhuǎn)換為電壓信號 , 整流濾波電路完成交直流轉(zhuǎn)換 , 分壓電路完成電壓調(diào)整 , 保證在額定工作電流的 120%時(shí)對應(yīng) 。漏電檢測電路由漏電電流互感器 (檢測零線和地線之間的電流 )、分壓電路組成。其中漏電電流互感器把電流轉(zhuǎn)換為電 壓 信號 , 分壓電路完成電壓調(diào)整 , 保證在最大漏電電流的 120%時(shí)對應(yīng)。 (4) 按鍵設(shè)置、液晶顯示和聲音報(bào)警電路 按鍵設(shè)置和液晶顯示電路一起設(shè)置電壓的過壓和欠壓值 ,過電流值和漏電電流值。采用 4 個(gè)按鍵 , 分別為設(shè)置鍵 , 加減控制鍵和退出鍵。 液晶電路顯示三相交流電壓和電流值 , 同時(shí)用 7 個(gè)發(fā)光二極管表示三相電壓、電流和漏電報(bào)警。聲基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 16 音報(bào)警電路采用語音芯片完成對過壓、欠壓、過流和漏電的聲音報(bào)警 , 語音芯片為 API8108。 基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 17 5 漏電保護(hù)器的軟件設(shè)計(jì) 圖 軟件整體框圖 漏電保護(hù)器的核心控制器是單片機(jī) , 采用 STC公司的 89LE516AD單片機(jī) , 采用 keil C51編程 , 軟件完成整個(gè)控制器的功能 , 包括電壓、電流漏電采樣接口、采樣 數(shù)據(jù)處理、選項(xiàng)設(shè)置、液晶顯示接口以及對電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制功能。 軟件的整體框圖見圖 。以下部分是對軟件各部分的介紹。 (1) 上電初始化 上電初始化主要完成定時(shí)器初始化、端口初始化和位置檢測功能。在控制器的設(shè)計(jì)中 , 交流電壓的數(shù)據(jù)采集是 500ms 采一次數(shù)據(jù) , 數(shù)據(jù)采集的定時(shí)是通過單片機(jī)的定時(shí)器 1 中斷完成。定時(shí)器初始化完成定時(shí)器初值、工作模式的設(shè) 置。位置檢測完成對 漏電保護(hù)器開關(guān)位置的檢測。 (2) 設(shè)置狀態(tài) 通過對設(shè)置按鈕的采樣 , 決定控制器處于設(shè)置狀態(tài)還是工作狀態(tài) , 高為工作狀態(tài) , 低為設(shè)置狀態(tài)。在 對按鈕的采樣過程中 , 需要對按鍵進(jìn)行去抖處理 , 在程序中采用最常用的去抖方法 , 當(dāng)按鍵采樣為低時(shí) , 延時(shí) 2 毫秒 , 再檢測按鍵 , 如基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 18 果還是低 ， 認(rèn)為是低信號 , 否則認(rèn)為是抖動 , 不預(yù)考慮。 (3) 設(shè)置狀態(tài)機(jī) 圖 設(shè)置狀態(tài)機(jī)狀態(tài)圖 圖 數(shù)據(jù)處理及控制軟件框圖 設(shè)置狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)置 , 包括過壓、欠壓值和過流值的設(shè)定。狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)圖見圖 。狀態(tài)機(jī)在 4個(gè)按鍵的控制下 , 完成各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換 , 詳細(xì)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系見圖 。在過壓設(shè)置、欠壓設(shè)置 、電流設(shè)置及漏電設(shè)置狀態(tài)中 , 按設(shè)定鍵進(jìn)入數(shù)值設(shè)定狀態(tài) , 在此狀態(tài)可通過 +/控制鍵設(shè)定相應(yīng)的設(shè)定值 , 按基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 19 確定鍵 , 設(shè)定值被設(shè)置 , 并保存在 EEPROM中 , 再按退出鍵返回原狀態(tài) , 如果在數(shù)值設(shè)定狀態(tài)下 , 按 +/控制鍵設(shè)定相應(yīng)的設(shè)定值后 , 按退出鍵則退還到原狀態(tài) , 設(shè)定值并不改變。之后通過按退出鍵 , 直至返回空閑狀態(tài) , 完成設(shè)置。在設(shè)定狀態(tài)下 , 其它功能不起作用。 (4) 采樣數(shù)據(jù) 漏電保護(hù)器采用 500ms 采樣一次數(shù)據(jù) , 即采 7 路數(shù)據(jù)包括 3 路電壓、 3 路電流和漏電電流信號。電路中用單片機(jī)本身自帶的 A/D轉(zhuǎn)換 器實(shí)現(xiàn) ， A/D 采樣的程序可參考 STC89C51RC/RD 系列單片機(jī)應(yīng)用手冊。 (5) 數(shù)據(jù)處理及控制 圖 電機(jī)控制軟件框圖 根據(jù)采集的數(shù)據(jù)判斷電壓、電流和漏電流是否正常 , 如果不正常 , 則控制電機(jī)使電源電路斷開 , 同時(shí)聲音報(bào)警電路報(bào)警出錯狀況 , 相應(yīng)的故障指示燈亮?？驁D如圖 7 所示。在電機(jī)控制中 , 需要對位置信號采樣 , 通過對位置的檢測 ， 判斷電機(jī)是否到達(dá)預(yù)定的位置 ， 以停止電機(jī)的轉(zhuǎn)動 , 框圖見圖 。 (6) 液晶顯示 液晶顯示電路顯示采樣電路的電壓、電流值 , 同時(shí)和鍵盤配合設(shè)置 過壓、欠壓、 過流和漏電值。實(shí)際中采用的是 122x32 位的點(diǎn)陣式液晶 (TG12232G), 可以顯示兩行漢字 , 本部分程序主要為該液晶模塊的接口程序 , 具體參考產(chǎn)品手冊。在液晶顯示的同時(shí) , 設(shè)計(jì)中還采樣發(fā)光二級管對過壓、欠壓和漏電進(jìn)行報(bào)警 , 軟件實(shí)現(xiàn)非常簡單 , 只要對相應(yīng)端口置低 (共陽極 )就可以了。同時(shí)通過語音芯片編程 , 基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 20 通過聲音報(bào)警。 基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 21 6 結(jié)論和展望 經(jīng)過實(shí)際工作的測試 , 本文中的 漏電保護(hù)器的設(shè)計(jì) ,達(dá)到預(yù)期的目的 , 完成了欠壓、過壓、過流及漏電值 的設(shè)置 , 檢測欠壓、過壓、過流及漏電值情況 , 并根據(jù)設(shè)置和檢測情況使用電電路得到保護(hù) , 防止出現(xiàn) 觸電及火災(zāi)等情況。該漏 電保護(hù)器達(dá)到了產(chǎn)品生產(chǎn)的要求 , 可以投入批量生產(chǎn)。本文作者創(chuàng)新點(diǎn) ： 采用 STC公司帶有 8路 A/D 采樣的單片機(jī) 89LE516AD， 簡化硬件電路 ， 使軟件編程更簡單 ，采用液晶與按鍵相配合的方法 ， 設(shè)置電壓、電流和漏電的額定值 , 用液晶顯示采樣數(shù)據(jù) , 使顯示更直觀 , 采用語音報(bào)警 , 使監(jiān)控人員得到更確定的報(bào)警信息 。 基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 22 參考文獻(xiàn) [1] 王麗 .基于單片機(jī)的漏電 保護(hù)器動作特性檢測技術(shù)的研究 .2022. 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