單傳感器漏電電弧保護器的製作方法

2023-12-09 13:09:06 2

專利名稱：單傳感器漏電電弧保護器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種漏電及電弧保護器，尤其是指一種只需要一個漏電傳感器， 能夠同時實現漏電和電弧保護兩個功能的單傳感器漏電電弧保護器。
背景技術：
現有的的電弧保護器產品實現電弧保護功能是要把傳感器套在某個需要 保護的導線外面，有時甚至需要兩個以上的傳感器，如杲要同時實現漏電保護 功能，那麼還需要加一個漏電的傳感器，造成產品的結構複雜，使用不方便， 且增加了產品的生產成本。此外，現有的電弧保護器要實現三相電弧保護功能需要更多的傳感器，更 提高了使用成本及不易使用的程度。發明內容本發明的目的是為了解決上述現有技術的問題，提供一種只需要一個漏電傳 感器，能夠同時實現漏電和電弧保護兩個功能，對保護的電線數量沒有限制， 產品成本低，使用方便的單傳感器漏電電弧保護器。為了實現本發明的目的，本發明採用的技術方案為一種單傳感器漏電電弧保護器，其特徵在於由傳感器和核心電路板組成， 所有需要保護的電線同一方向穿過所述傳感器，所述傳感器的一端連接核心電路板的公共地，另一端是輸出端，該輸出端分成兩路與所述核心電路板連接； 所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的其中 一路的結構為所述傳感器輸出端與與一檢波電路2連接，檢波電路包括接收所述傳 感器信號的第1 二極體Dl，第1 二極體Dl串聯一個由第3電阻R3及第2電 容C2組成的並聯電路，該並聯電路的另一端接到公共地；上述檢波電路2的輸出端與第一限幅電路3連接，第一限幅電路3包括 與第3電阻R3及第2電容C2組成的並聯電路並聯的第2 二極體D2 ，與第2
二極體D2串聯的第5電阻R5;上述第一限幅電路3輸出端與放大器與振蕩器電路4連接，所述放大器 與振蕩器電路4中的放大器電路包括對由限幅電路3輸出的信號進行放大 的第1放大器U2A,該第1放大器U2A的正輸入第3腳與所述第一限幅電路3 輸出端連接，並與第6電阻R6連接，第6電阻R6的另一端連接到測試開關 Sl的一端，測試開關Sl的另一端連接到第13電容C13，第13電容C13的另 一端連接到第1放大器U2A的輸出第1腳，第1放大器U2A的輸出第1腳分 成兩路， 一路經過第7電阻R7連接到第1放大器U2A的負輸入第2腳，該負 輸入第2腳連接第8電阻R8，第8電阻R8的另一端串聯一個由第9電阻R9 及第3電容C3組成的並聯電路，該並聯電路的另一端連接到公共地，這樣就 構成了放大器電路，當所述測試開關Sl按下接通的時候，由於反饋的原因該 放電器電路構成了 一個震蕩器，即成為一個電弧信號模擬發生器；上述放大器與振蕩器電路4的輸出端與一個第一積分電路5連接，第一 積分電路5包括與第1放大器U2A的輸出第1腳連接的第4 二極體D4,第 4 二極體D4的另一端連接到第10電阻RIO，第10電阻RIO的另一端串聯一 個由第4電容C4與第11電阻Rll組成的並聯電路，該並聯電路的另一端連 接到公共地，第10電阻RIO、第4電容C4與第11電阻Rll的公共連接點連 接第5電容C5，該第一積分電路5是平滑上述放大器與振蕩器電路4送來的 信號；上述第一積分電路5的輸出端與一個微分偶合電路6連接，微分偶合電 路6包括與第一積分電路5輸出端連接的第5電容C5，與第5電容C5串聯 連接的第12電阻R12,第12電阻R12的另一端連接到公共地；上述微分偶合電路6的輸出端連接一個變化率檢測電路7，變化率檢測 電路7包括放大上述微分偶合電路6輸出的微分信號的第2放大器U2B，上 述微分信號送到該第2放大器U2B的正輸入第5腳，第2放大器U2B的輸出 第7腳分兩路， 一路經過第13電阻R13後連接到第2放大器U2B的負輸入第 6腳，第2放大器U2B的負輸入第6腳通過一個第6電容C6連接到公共地， 上述第5電容C5和第12電阻R12的微分特性濾除了直流信號和變化率比較 慢的信號，該變化率檢測電路7構成了一個幅度受控的鋸齒振蕩器，用來檢
測和分離由前面微分偶合電路6送來的信號中緩變信號和瞬變信號；上述變化率檢測電路7的輸出端連接一個第二積分電路8，第二積分電 路8包括，接收變化率檢測電路7的輸出信號的第5 二極體D5,與第5 二極 管D5並聯的第14電阻R14,該並聯電路的另一端串聯第15電阻R15，第15 電阻R15串聯第7電容C7，第7電容C7的另一端連接公共地，經過第二積分 電路8積分後，得到了一個幅度變化的信號，使有電弧的時候信號幅度就高， 否則很弱甚至沒有；上述第二積分電路(8)的輸出端連接一個第一電壓比較電路(9)，第一電 壓比較電路(9)採用比較器U1C，上述第二積分電路(8)的輸出端連接到比較器 (U1C)的正輸入第10腳，該比較器U1C正輸入第IO腳輸入的信號與負輸入第 9腳輸入的由參考源提供的參考信號進行比較，當比較器U1C正輸入第10腳 的輸入信號小於負輸入第9腳的參考信號時，就被丟棄處理，反之，當比較 器U1C正輸入第IO腳的輸入信號大於負輸入第9腳的參考信號時，比較器U1C 的輸出第8腳輸出一個高電平的電壓信號；上述第一電壓比較電路9的輸出端連接一單穩態脈沖成型電路10，單穩 態脈衝成型電路IO包括接收上述第一電壓比較電路9輸出的電壓信號的第 6 二極體D6,第6 二極體D6的另一端連接到第3放大器U1D的正輸入第12 腳，第3放大器U1D的正輸入第12腳還串聯一個由第9電容C9、第10電容 CIO、第16電阻R16組成的並聯電路，該並聯電路的另一端連接到公共地， 第3放大器U1D的負輸入第13腳也連接到上述參考源，輸入參考信號，該單 穩態脈衝成型電路10使第一電壓比較電路9輸出的電壓信號展開成信號寬度 加一個固定間隔的矩形波；上述單穩態脈沖成型電路10的輸出端與一個第三積分電路11連接，第 三積分電路ll包括 一端接收單穩態脈衝成型電路10的輸出信號的由第26 電阻R26與二極體D8組成的並聯電路，該並聯電路的另一端同時連接到第17 電阻R17的一端與第12 二極體D12的一端。第17電阻R17的另一端連接第 15電容C15 、第18電容C18的一端以及三極體Ql的集電極和第4放大器U1B 的正輸入第5腳，第4放大器U1B的負輸入第6腳也連接到上述參考源，第 16、 17電阻R26、 R17，第8 二極體D8,第15、 16電容C15、 C18 —起構成了
一個第三積分電路11,是累積上面單穩態脈衝成型電路1 0輸出的信號。上述三極體Q1的發射極連接到公共地，形成了一個積分信號清零電路14;上述第4放大器U1B起到了一個電壓比較的作用，形成第二電壓比較電 路12，當第4放大器U1B的正輸入第5腳輸入的信號大於負輸入第6腳輸入 的參考信號時，第4放大器U1B的輸出第7腳才會輸出信號；第4放大器UIB的輸出端連接到一單穩態脈沖成型輸出電路13,單穩態 脈沖成型輸出電路13包括接收第二電壓比較電路12輸出信號的第9二極 管D9，第9 二極體D9的另一端連接第20電阻R20及第17電容C17的一端和 第5放大器U1A的正輸入第3腳，第17電容C17與第20電阻R20的另一端 連接公共地，該單穩態脈沖成型輸出電路13,提供一個固定的輸出脈衝，防 止觸發時間過大，導致損壞外部的驅動放大部分；單穩態脈衝成型輸出電路13的輸出端分成兩路輸出， 一路通過第21電 阻R21輸出驅動信號到外部的驅動放大部分，使外部的驅動機構和輸出驅動 電路帶動傳感器L的脫扣部件JI動作，另一路通過第19電阻R19連接三極 管Ql的基極，三極體Ql的基極通過第18電阻R18連接公共地，利用輸出信 號本身通過三極體Ql來放掉前面第三積分電路11的電壓，為下一次檢測做 好準備；所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的另 一路的結構為上述傳感器L輸出端經過第1電阻R1後，連接一第二限幅電路16,第 二限幅電路16包括 一端與第1電阻R1連接的第2電阻R2，第1電阻R1 及第2電阻R2的公共連接點與由第10 二極體Dl、第11 二極體Dll及第19 電容C19組成的並聯電路的一端連接，該並聯電路的另一端連接公共地；上述第二限幅電路16的輸出端連接一放大電路17,放大電路17包括 接收第二限幅電路16輸出的第6放大器U4，第二限幅電路16的輸出端與第 6放大器U4的正輸入第3腳連接，第6放大器U4的輸出第1腳連接到第12 二極體D12和第27電阻R27串聯的/>共連4妄點，第27電阻R27的另一端連 接到第6放大器U4的負輸入第4腳，該放大器的負輸入第4腳通過第28電 阻R28連接公共地，第12 二極體D12另一端連接上述第三積分電路11,該放
大電路17放大來自傳感器L的低頻信號，以識別漏電故障。另外，為了實現本發明的目的，本發明採用的技術方案為一種單傳感器漏電電弧保護器，其特徵在於由傳感器和核心電路板組成， 所有需要保護的電線同一方向穿過所述傳感器，所述傳感器的一端連接核心電路板的公共地，另一端是輸出端，該輸出端分成兩路與所述核心電路板連接； 所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的其中 一路的結構為所述傳感器輸出端與與一檢波電路2連接，檢波電路包括接收所述傳 感器信號的第1 二極體Dl，第1 二極體Dl串聯一個由第3電阻R3及第2電 容C2組成的並聯電路，該並聯電路的另一端接到公共地；上述檢波電路2的輸出端與第一限幅電路3連接，第一限幅電路3包括 與第3電阻R3及第2電容C2組成的並聯電路並聯的第2 二極體D2 ，與第2 二極體D2串聯的第5電阻R5;上述第一限幅電路3輸出端與放大器與振蕩器電路4連接，所述放大器 與振蕩器電路4中的放大器電路包括對由限幅電路3輸出的信號進行放大 的第1放大器U2A,該第1放大器U2A的正輸入第3腳與所述第一限幅電路3 輸出端連接，並與第6電阻R6連接，第6電阻R6的另一端連接到測試開關 Sl的一端，測試開關Sl的另一端連接到第13電容C13,第13電容C13的另 一端連接到第1放大器U2A的輸出第l腳，第1放大器U2A的輸出第l腳分 成兩路， 一路經過第7電阻R7連接到第1放大器U2A的負輸入第2腳，該負 輸入第2腳連接第8電阻R8，第8電阻R8的另一端串聯一個由第9電阻R9 及第3電容C3組成的並聯電路，該並聯電路的另一端連接到公共地，這樣就 構成了放大器電路，當所述測試開關Sl按下接通的時候，由於反饋的原因該 放電器電路構成了一個震蕩器，即成為一個電弧信號模擬發生器；上述放大器與振蕩器電路4的輸出端與一個第一積分電路5連接，第一 積分電路5包括與第1放大器U2A的輸出第1腳連接的第4 二極體D4,第 4 二極體D4的另一端連接到第10電阻RIO，第10電阻RIO的另一端串聯一 個由第4電容C4與第11電阻Rll組成的並聯電路，該並聯電路的另一端連 接到公共地，第10電阻RIO、第4電容C4與第11電阻Rll的公共連接點連 接第5電容C5，該第一積分電路5是平滑上述放大器與振蕩器電路4送來的
信號；上述第一積分電路5的輸出端與一個微分偶合電路6連接，微分偶合電路6包括與第一積分電路5輸出端連接的第5電容C5，與第5電容C5串聯 連接的第12電阻R12,第12電阻R12的另一端連接到公共地；上述微分偶合電路6的輸出端連接一個變化率檢測電路7，變化率檢測 電路7包括放大上述微分偶合電路6輸出的微分信號的第2放大器U2B，上 述微分信號送到該第2放大器U2B的正輸入第5腳，第2放大器U2B的輸出 第7腳分兩路， 一路經過第13電阻R13後連接到第2放大器U2B的負輸入第 6腳，第2放大器U2B的負輸入第6腳通過一個第6電容C6連接到公共地， 上述第5電容C5和第12電阻R12的微分特性濾除了直流信號和變化率比較 慢的信號，該變化率檢測電路7構成了一個幅度受控的鋸齒振蕩器，用來檢 測和分離由前面微分偶合電路6送來的信號中緩變信號和瞬變信號；上述變化率檢測電路7的輸出端連接一個第二積分電路8,第二積分電 路8包括，接收變化率檢測電路7的輸出信號的第5 二極體D5,與第5 二極 管D5並聯的第14電阻R14，該並聯電路的另一端串聯第15電阻R15,第15 電阻R15串聯第7電容C7，第7電容C7的另一端連接公共地，經過第二積分 電路8積分後，得到了一個幅度變化的信號，使有電弧的時候信號幅度就高， 否則很弱甚至沒有；所迷傳感器輸出端與所述核心電路板連接的另 一 路的結構為上述傳感器L輸出端經過第1電阻R1後，連接一第二限幅電路16，第 二限幅電路16包括 一端與第1電阻R1連接的第2電阻R2，第1電阻R1 及第2電阻R2的公共連接點與由第IO二極體Dl、第11 二極體Dll及第19 電容C19組成的並聯電路的一端連接，該並聯電路的另一端連接公共地；上述第二限幅電路16的輸出端連接一放大電路17，放大電路17包括 接收第二限幅電路16輸出的第6放大器U4，第二限幅電路16的輸出端與第 6放大器U4的正輸入第3腳連接，第6放大器U4的輸出第1腳連接到第12 二極體D12和第27電阻R27串聯的公共連接點，第27電阻R27的另一端連 接到第6放大器U4的負輸入第4腳，該放大器的負輸入第4腳通過第28電 阻R28連接公共地，第12 二極體D12另一端連接上述第三積分電路11，該放
大電路17放大來自傳感器L的低頻信號，以識別漏電故障；上述第二積分電路(8)的輸出端連接一個微控制器U5，第二積分電路8 中的第15電阻R15和第7電容C7的連接公共連接點連接到微控制器U5的第 7腳，即，微控制器U5的引腳是復用的，可以定義成比較器AD轉換器輸入或 IO輸入，即，微控制器U5的引腳是復用的，利用微控制器U5內部的電壓比 較器來識別信號，也可以用AD轉換來區別信號，把上述放大電路17的第6 放大器U4的輸出第1腳也連接到微控制器U5的第3腳，可以定義為AD轉換 輸入和10，微控制器U5的第2腳分別送到輸出電阻20中的第4電阻R4與第 29電阻R29的一端，第4電阻R4的另一端連接到第1電阻R1與第2電阻R2 的公共連接點，第29電阻R29的另一端連接到放大器與振蕩器電路4中的第 1放大器U2A的正輸入第3腳，微控制器U5的第2腳虛擬成一個軟P麗，用 來測試電路，微控制器U5的電源第1腳通過第30電阻R30連接第4腳，同 時第4腳通過一開關S2連接到公共地，開關S2作為一個測試命令輸入來用， 開關S2按下時，微控制器U5發出了一個測試的命令，微控制器U5的第5腳 為輸出端。所述的傳感器由鉑鉬合金材料或者非晶材料或者超微晶材料製成。所述第一限幅電路3中的第5電阻R5串聯一個第3二極體D3，第3 二極體 D3的另一端連接到公共地，在所述第一限幅電路3的電路中第2 二極體D2 、第3 二極體D3以及電阻R5構成了一個雙重限制幅度的限幅器，保護所述第l放大器 U2A不受損壞。所述的微控制器U5,採用PIC的16F675。本發明的效果。本發明的單傳感器漏電電弧保護器只需要一個漏電傳感器，能夠同時實現 漏電和電弧保護兩個功能，此外，本發明的電弧保護器對保護的電線數量沒有 限制，可以是單相也可以是三相，但是電路不會增加元件，只需要把要保護的 導線都穿過傳感器就可以了。因此，採用本發明的漏電傳感器使產品的生產及 使用成本大大降低，並提高了使用者使用該產品的易用度。為進一步說明本發明的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本 發明進行詳細的描述。
框圖


圖1為本發明的單傳感器漏電電弧保護器的第一實施例的核心電路的電原理圖2為圖1中電原理框圖的電子線路圖。圖3為本發明的單傳感器漏電電弧-(呆護器的第二實施例的核心電路的電原理框4為圖3中電原理框圖的電子線路圖 附圖中主要部件的標記 1,核心電路板 4，放大器與振蕩器電路 7，變化率檢測電路 10，單穩態脈衝成型電路 13,單穩態脈沖成型輸出電路 17,放大電路 20,輸出電阻(R4、 R29)2, 二極體Dl 5，第一積分電路 8,第二積分電路 11,第三積分電路 14，信號清零電路, 18,參考源 21,傳感器L3，第一限幅電路 6,微分偶合電路 9，第一電壓比較電路 12第二電壓比較電路 16,第二限幅電路 19, MCU具體實施方式
下面結合附圖對本發明的單傳感器漏電電弧保護器的具體實施方式
進行詳細 說明。下面要提到的本發明的單傳感器漏電電弧保護器的核心電路部件中不包括電 源，電源可以由使用者按需任意設計，也不包括驅動輸出機構和輸出驅動電路， 這部分的電路也由使用者按需任意設計。參見圖1、圖2,圖1為本發明的單傳感器漏電電弧保護器的第一實施例的核心電路部件的電原理框圖；圖2為圖1中電原理框圖的電子線路圖。本發明的單傳感器漏電電弧保護器包括了一個由鉑鉬合金或者非晶或者超微晶材料的傳感器L 21和核心電路板1組成。所有需要保護的電線都必須同一方向 的穿過傳感器L 21。其中傳感器L 21的一端連接核心電路板1的公共地，也就是 電路直流電源的負端。傳感器L 21的另一端是輸出端，輸出端分成兩路與核心電 路板1連接。傳感器L21輸出端的其中一路與檢波電路2連接，檢波電路2包括接收傳 感器L21信號的第1 二極體Dl，第1 二極體Dl串聯一個由第3電阻R3及第2電 容C2組成的並聯電路。第3電阻R3及第2電容C2組成的並聯電路的另一端都 接到公共地。上述檢波電路2中的第1 二極體Dl、第3電阻R3及第2電容C2的公開連接 點是檢波電路2的輸出端，該輸出端與第一限幅電路3連接，第一限幅電路3包 括與上述檢波電路2中的第3電阻R3及第2電容C2組成的並聯電路並聯的第 2二極體D2 ,與第2二極體D2串聯的第5電阻R5，與第5電阻R5串聯的第3二 極管D3，第3 二極體D3的另一端連接到公共地。上述第一限幅電路3中的電阻R5與第3 二極體D3的公共連接點為第一限幅 電路3的輸出端，該輸出端與放大器與振蕩器電路4連接，是連接到放大器與振 蕩器電路4中的第1放大器U2A的正輸入第3腳，在上述第一限幅電路3的電路 中第2 二極體D2 、第3 二極體D3以及電阻R5構成了 一個雙重限制幅度的限幅 器，目的是保護第1放大器U2A不受損壞(在實際使用中，只使用一個二極體的 限幅器不可靠)。放大器與振蕩器電路4中的放大器電路包括對由限幅電路3送來的限幅後 傳感器L 21的信號進行放大的第1放大器U2A,該第1放大器U2A的正輸入第3 腳與第6電阻R6連接，第6電阻R6的另一端連接到測試開關Sl的一端，測試開 關Sl的另一端連接到第13電容C13,第13電容C13的另一端連接到第1放大器 U2A的輸出第1腳。第1放大器U2A的輸出第1腳分成兩路， 一路經過第7電阻 R7連接到第1放大器U2A的負輸入第2腳，該放大器的負輸入第2腳連接第8電 阻R8，第8電阻R8的另一端串聯一個由第9電阻R9及第3電容C3組成的並聯電 路，第9電阻R9和第3電容C3並聯電路的另一端連接到公共地。這樣就構成了 整個放大器電路。當限幅電路3送來小信號的時候，該放大器電路提供了瞬變量 足夠大的放大信號，但是對直流成分有一定的抑制。當測試開關Sl按下接通的時 候，由於反饋的原因該放電器電路構成了一個震蕩器，即成為一個電弧信號模擬 發生器，簡單實用。
上述放電器電路放大後的信號由第1放大器U2A的輸出第l腳輸出到一個第一積分電路5，第一積分電路5包括與第1放大器U2A的輸出第l腳連接的第4 二極體D4，第4 二極體D4的另一端連接到第10電阻RIO,第10電阻R10的另一 端串聯一個由第4電容C4與第11電阻Rll組成的並聯電路，該第4電容C4與第 11電阻Rll並聯電路的另一端連接到公共地，第10電阻R10、第4電容C4與第 11電阻Rll的公共連接點連接第5電容C5。因此，上述第4二極體D4、第10電 阻RIO、第11電阻R11及第4電容C4構成了一個第一積分電路5，主要目的是平 滑上述放大器電路送來的信號，得到高頻信號中的低頻載波包絡。第一積分電路5積分後的信號由第10電阻R10、第4電容C4與第11電阻Rll 的公共連接點作為輸出端輸出到一個微分偶合電路6，微分偶合電路6包括與第 一積分電路5輸出端連接的第5電容C5,與第5電容C5串聯連接的第12電阻R12, 第12電阻R12的另一端連接到公共地，在這裡第12電阻R12主要是為了匹配上 述第一積分電路5中的第11電阻Rll的阻抗，但是第5電容C5和第12電阻R12 也構成了一個微分偶合電路6。微分偶合電路6中的第5電容C5和第12電阻R12的公共連接點是微分偶合 電路6的輸出端，該輸出端將微分信號輸出到變化率檢測電路7，變化率檢測電路 7包括放大上述微分信號的第2放大器U2B,上述微分信號送到該第2放大器U2B 的正輸入第5腳，第2放大器U2B的輸出第7腳分兩路， 一路經過第13電阻R13 後連接到第2放大器U2B的負輸入第6腳，第2放大器U2B的負輸入第6腳通過 一個電容C6連接到公共地。上述第5電容C5和第12電阻R12的微分特性濾除了 直流信號和變化率比較慢的信號。第2放大器U2B和第13電阻R13、第6電容C6 構成了一個幅度受控的鋸齒振蕩器，也就是變化率檢測電路7。變化率檢測電路7 主要用來檢測和分離由前面微分偶合電路6送來的信號中緩變信號和瞬變信號。 當第2放大器U2B的正輸入第5腳有電壓信號的時候，第2放大器U2B就會振蕩， 幅度就是該正輸入第5腳的電壓和地之間的幅值。當信號是一個瞬變量的時候， 上升沿的時間就變成了 一個幅度為電源電壓，寬度為上升沿時間的一個矩形脈沖， 以矩形脈沖的面積(幅度和時間的乘積)為100°/。，震蕩的時候是輸入信號的幅度， 而且鋸齒波的有效值<50%矩形脈沖(鋸齒波的理想三角形是矩形脈沖的1/2形狀 的三角形)。所以這樣就區別出了緩變信號和瞬變信號。第2放大器U2B在這裡是
一個帶有延時負反饋的的比較器放大器結構。如果前面來的信號是直流或者是一個變化比較慢的信號的上升沿，那麼U2B在負反饋的作用下跟隨正輸入的電壓值附近震蕩，這個時候比較器工作在放大區域，震蕩輸出一個類似鋸齒的窄脈衝，脈沖的高輸出很窄，停止時間相對長點，所以有效值小於50%。當正輸入的信號上 升沿比較快維持時間也比較長的時候(維持時間大於U2B延時時間的N倍的時候， U2B輸出一個等於延時時間N倍的矩形脈衝，這個時候U2B工作在比較區域，也就 是類似開關狀態。)由於巨型波的有效值或者說均方根比較大，所以再經過積分後 的幅度也高。這樣信號變化的區別就可以用幅度來區別了。正常的電網波形是正 弦波，變化率很小，打火時候波形失真嚴重也不穩定，裡面包含了很多的瞬變信 號。變化率檢測電路7的輸出信號從第2放大器U2B的輸出第7腳輸出到第二積 分電路8，第二積分電路8包括，接收變化率檢測電路7的輸出信號的第5二極體 D5,與第5 二極體D5並聯的第14電阻R14,第5 二極體D5、第14電阻R14並聯 電路的另一端串聯第15電阻R15,第15電阻R15串聯第7電容C7，第7電容C7 的另一端連接公共地。上述第14電阻R14、第5二極體D5 、第15電阻R15、第 7電容C7構成了 一個第二積分電路8。前面變化率檢測電路7送來的信號經過積 分以後，得到了一個幅度變化的信號，也就是有電弧的時候信號幅度就高，否則 很弱甚至沒有。信號經過變化率檢測電路7及第二積分電路8後，EMC (電網中幹擾的一種成 分，有的和電弧信號很類似，但是維持時間很短，為了嚴格區別EMC和真正的電 弧，所以還必須進行累積，來提高電路的可靠程度)中的單脈衝幹擾和電器發出 的EMI (電^茲幹擾)已經全部濾除了。為了進一步的濾除一些特殊的幹擾和防止誤判，信號還要進一步的處理。所 以，上述第二積分電路8中的輸出端連接一第一電壓比較電路9。第一電壓比較電 路9採用比較器U1C,上述第二積分電路8中的第15電阻R15與第7電容C7的公 共連接點為第二積分電路8的輸出端，該輸出端連接到比較器U1C的正輸入第10 腳，送到比較器U1C正輸入第IO腳的輸入信號要和參考信號作比較。參考信號由 參考源提供，參考信號連接到比較器U1C的負輸入第9腳。當比較器U1C正輸入 第IO腳的輸入信號小於負輸入第9腳的參考信號時，就被丟棄處理。反之，當比
較器U1C正輸入第IO腳的輸入信號大於負輸入第9腳的參考信號時，比較器U1C的輸出第8腳輸出一個高電平的電壓信號。上述第一電壓比較電路9連接一單穩態脈衝成型電路10,單穩態脈衝成型電 路10包括接收上述第一電壓比較電路9輸出的電壓信號的第6二極體D6，第6 二極體D6的另一端連接到第3放大器U1D的正輸入第12腳，第3放大器U1D的 正輸入第12腳還串聯一個由第9電容C9、第10電容C10、第16電阻R16組成的 並聯電路，該並聯電路的另一端連接到公共地。第3放大器U1D的負輸入第13腳 也連接到上述參考源，輸入參考信號。在這裡第6二極體D6，第9、 10電容C9 、 CIO，第16電阻R16，和放大器U1D構成了一個單穩態脈沖成型電3各10,該電3各 的主要目的就是把前面第 一 電壓比較電路9輸出的電壓信號展開成信號寬度加一 個固定間隔的矩形波。經單穩態脈衝成型電路10處理後的信號由其輸出端(放大器U1D的輸出第14 腳)輸出到一第三積分電路ll，第三積分電路ll包括 一端接收單穩態脈衝成型 電路10的輸出信號的由第26電阻R26與二極體D8組成的並聯電路，該並聯電路 的另一端同時連接到第17電阻R17的一端與第12 二極體D12的一端。電阻R17 的另一端連接第15電容C15 、第18電容C18的一端以及三極體Q1的集電極和第 4放大器U1B的正輸入第5腳。第4放大器U1B的負輸入第6腳也連接到上述參考 源，即輸入參考信號。因此，第16、 17電阻R26、 R17，第8二極體D8，第15、 16電容C15、 C18—起構成了一個第三積分電路11,主要累積上面單穩態脈沖成 型電路10過來的信號。上述三極體Ql的發射極連接到公共地，形成了一個積分信號清零電路14。第 4放大器U1B在這裡起到了一個電壓比較的作用，形成第二電壓比較電路12,當 第4放大器U1B的正輸入第5腳輸入的信號大於第4放大器U1B的負輸入第6腳 輸入的參考信號時，第4放大器U1B的輸出第7腳才會輸出信號。第4放大器UIB的輸出端連接到一單穩態脈沖成型輸出電路13，單穩態脈衝 成型輸出電路13包括接收第二電壓比較電路12輸出信號的第9二極體D9，第 9二極體D9的另一端連接第20電阻R20及第17電容C17的一端和第5放大器U1A 的正輸入第3腳，第17電容C17與第20電阻R20的另一端共同連接公共地。第 5放大器U1A的負輸入第2腳也連接到上述參考源，即輸入參考電壓。因此，第9
二極體D9、第20電阻R20、第17電容C17及第5放大器U1A構成了一個單穩態 脈衝成型輸出電路13，目的是提供一個固定的輸出脈沖，防止觸發時間過大，導 致損壞驅動放大部分。單穩態脈沖成型輸出電路13的輸出端(第5放大器U1A的輸出第1腳)分成 兩路輸出， 一路通過第21電阻R21輸出驅動信號到外部的驅動放大部分，使外部 的驅動機構和輸出驅動電路帶動傳感器L 21的脫扣部件JI動作。另一路通過第 19電阻R19連接三極體Ql的基極，三極體Ql的基極通過第18電阻R18連接公共 地。在這裡，利用輸出信號本身通過三極體Ql來放掉前面第三積分電路ll的電 壓，為下一次檢測做好準備。如果不放電，下一次累計會不正確，帶著上一次的 值，會給可靠性帶來負面影響。上述傳感器L 21輸出端分成兩路與核心電路板1連接的另一路是經過第1電 阻R1 (即附圖標記15 )後，連接一第二限幅電路16，第二限幅電路16包括一 端與第1電阻R1連接的第2電阻R2，第1電阻R1及第2電阻R2的公共連接點與 由第10 二極體DIO、第11 二極體Dll及第19電容C19組成的並聯電路的一端連 接，該並聯電路的另一端連接公共地。第二限幅電路16的輸出端(第1電阻Rl及第2電阻R2的公共連接點)連接 一放大電路17,放大電路17包括接收第二限幅電路16輸出的第6放大器U4， 第二限幅電路16的輸出端與第6放大器U4的正輸入第3腳連接，第6放大器IM 的輸出第1腳連接到第12 二極體D12和第27電阻R27串聯的公共連接點，第" 電阻R27的另一端連接到第6放大器U4的負輸入第4腳，放大器的負輸入第4腳 通過第28電阻R28連接公共地。第12 二極體D12另 一端連接上述第三積分電路 11,第三積分電路ll後面的工作電路如上所述的相同，在此不重複。在這裡第27、 28電阻R27、 R28及第6放大器U4，構成了 一個典型的放大電路17。用來放大來 自傳感器L的低頻信號，主要用來識別漏電故障。在電源VCC和電源公共地之間並並聯有第11、 14電容C11、 C14穩壓二極體 VD1,用來防止電源反接和電壓過高。此外，電源VCC通過一第24電阻R24連接到穩壓基準管D7的1 ， 3, 4腳。 穩壓基準管D7的2腳和5腳連接到地。同時D7的1、 3、 4腳和公共地之間並聯 一第12電容C12，並且1腳、3腳、4腳還連接第23電阻R23，電阻R23的另一
端連接第8電容C8和第22電阻R22，這個連接點也就是參考信號的輸出端，同時 連接到上述各放大器U1A、 U1B、 U1C、 U1D的負輸入端。上述第8電容C8和第22 電阻R22的另一端連接公共地。上述第22、 23、 24電阻R22、 R23、 R24以及第8、 12電容C8、 C12和穩壓基準管D7就構成了一個參考源18。在上述單傳感器漏電電弧保護器的第 一 實施例中，當電路是單相的時候穿 過傳感器L的是一根零線和一根火線，當是三相的時候，把三根火線或者加一根 零線都穿過傳感器L。電路沒有故障的時候傳感器L信號是寂靜的。當電路某一根 出現漏電的時候，在傳感器L上形成了幅度小、維持時間長的連續的正弦波，幅 度只有幾個毫伏到幾十個毫伏，由於信號幅度小，跨不過第1 二極體Dl的正嚮導 通電壓，所以信號只經過上述第1電阻R1到達第19電容C19,經過第19電容C19 積分去掉幹擾後送到放大電路17放大。放大後的信號又送到第17電阻R17去累 積，達到一定的連續時間後認為是故障，就需要保護。當電路有電弧的時候，傳 感器L感應到電弧的放電，傳感器L上出現小於150微秒的脈衝，脈衝幅度很高， 高的時候有幾十伏，但是時間很窄，放大電路17由於第19電容C19的存在，脈 沖在第19電容C19上給吸收掉了，所以第6放大器U4不動作。但是高的幅度使 得信號穿過第l二極體Dl,於是經過幅度限制和小量的平滑後送到放大器與振蕩 器電路4中的第1放大器U2A的正輸入端進行放大。於是就有了電弧的放大處理 識別的過程。當確定是故障的時候，驅動脫扣的裝置JI，把電源(單相電源或三 相電源)切斷。參見圖3、圖4，圖3為本發明的單傳感器漏電電弧保護器的第二實施例的核 心電路部件的電原理框圖；圖4為圖3中電原理框圖的電子線路圖。如圖3所示，將上述圖1中的第二積分電路後面的第一電壓比較電路9、單穩 態脈衝成型電路IO、第三積分電路ll、第二電壓比較電路12、單穩態脈衝成型輸 出電路13、信號清零電路14換成一個MCU 19 (U5，微控制器)，還可以實現幾個 新的功能。以MCU採用PIC的16F675為例(以下簡稱MCU或U5 )。把第二積分電 路8中的第15電阻R15和第7電容C7的連接公共連接點連接到U5的第7腳，可 以定義成比較器AD轉換器輸入或10輸入，就是MCU的引腳是復用的，也就是多 功能，由軟體控制它來當什麼功能使用。這裡可以使用MCU內部的電壓比較器來 識別信號，也可以用AD轉換來區別信號，其性質一樣。把放大電路17的第6放
大器U4的輸出第1腳也連接到U5的第3腳，可以定義為AD轉換輸入和10，即， MCU的引腳是復用的，也就是多功能，由軟體控制它來當什麼功能使用。在這裡可 以由簡單的0和1的判斷，也可以用AD轉換後的精確電壓識別來判斷。U5的第2 腳分別送到輸出電阻20中的第4電阻R4與第29電阻R29的一端，第4電阻R4 的另一端連接到第1電阻R1與第2電阻R2的公共連接點，第29電阻R29的另一 端連接到放大器與振蕩器電路4中的第1放大器U2A的正輸入第3腳。這裡用U5 的第2腳虛擬成一個軟P麗(脈寬調製)，用來測試電路。U5的電源第1腳通過第 30電阻R30連接到U5的第4腳，同時該第4腳通過一開關S2連接到地，開關S2 作為一個測試命令輸入來用，就是開關S2按下的時候，U5發出了一個測試的命令。 最後U5的第5腳作為輸出。在這裡，MCU19除了實現上述替代電路的功能，還可 以定時的自己檢測自己電路本身是否正常，和圖1不同的是，圖1隻可以檢測到 電弧檢測電路工作是否正常，對漏電放大電路17和傳感器LI21沒有檢測能力。 更換電路以後，MCU19可以利用軟體生成一個P麗(脈寬調製)信號，用AD轉換 輸入信號第3腳和第7腳，通過軟體掃描識別，可以分析出傳感器L21是否正常， 電弧檢測部分電路是否正常，漏電檢測電路是否正常。如果有某個不正常，可以 輸出一個信號，使得裝置中斷給負載供電，用來防止保護失效帶來的風險。同時 電路由於自己定時的自我掃描檢測，可以減少人員的維護。在上述單傳感器漏電電弧保護器的第二實施例中，在測試電路的時候。先 由MCU的2腳發生一個工作比(脈衝周期中高電平和低電平各自佔的比例)與變 化的信號比例從1%: 99°/。掃描到99%: 1%，同時MCU的3腳不斷的進行AD轉換從 放大電路17中的第6放大器U4輸出的信號，當在AD轉換的數值大於理想值的時 候可以判斷傳感器L已經開路，或者到大的工作比(如99%: 1%)的時候AD轉換 的數值小於理想值(該理想值是預先在MCU內部給定的)，就可以判斷第6放大器 U4損壞。以上電路不能正常工作需要立刻維修，電路^使電源切斷。防止沒有保護 的時候出現危險。然後先由MCU的2腳發生一個工作比變化的信號工作比例50%: 50°/。維持時間1毫秒，停頓時間3毫秒的脈沖群，MCU判斷7腳是否有電壓，如 果有電壓就是電弧迴路工作正常，如果沒有電壓信號可以判斷電弧部分電路損壞， 電路不能正常工作，需要立刻維修，電路使電源切斷。防止沒有保護的時候出現 危險。
本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本 發明的目的，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內， 對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明權利要求書的範圍內。
權利要求
1，一種單傳感器漏電電弧保護器，其特徵在於由傳感器和核心電路板組成，所有需要保護的電線同一方向穿過所述傳感器，所述傳感器的一端連接核心電路板的公共地，另一端是輸出端，該輸出端分成兩路與所述核心電路板連接；所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的其中一路的結構為所述傳感器輸出端與與一檢波電路(2)連接，檢波電路包括接收所述傳感器信號的第1二極體(D1)，第1二極體(D1)串聯一個由第3電阻(R3)及第2電容(C2)組成的並聯電路，該並聯電路的另一端接到公共地；上述檢波電路(2)的輸出端與第一限幅電路(3)連接，第一限幅電路(3)包括與第3電阻(R3)及第2電容(C2)組成的並聯電路並聯的第2二極體(D2)，與第2二極體(D2)串聯的第5電阻(R5)；上述第一限幅電路(3)輸出端與放大器與振蕩器電路(4)連接，所述放大器與振蕩器電路(4)中的放大器電路包括對由限幅電路(3)輸出的信號進行放大的第1放大器(U2A)，該第1放大器U2A的正輸入第3腳與所述第一限幅電路(3)輸出端連接，並與第6電阻(R6)連接，第6電阻(R6)的另一端連接到測試開關(S1)的一端，測試開關(S1)的另一端連接到第13電容(C13)，第13電容(C13)的另一端連接到第1放大器(U2A)的輸出第1腳，第1放大器(U2A)的輸出第1腳分成兩路，一路經過第7電阻(R7)連接到第1放大器(U2A)的負輸入第2腳，該負輸入第2腳連接第8電阻(R8)，第8電阻(R8)的另一端串聯一個由第9電阻(R9)及第3電容(C3)組成的並聯電路，該並聯電路的另一端連接到公共地，這樣就構成了放大器電路，當所述測試開關(S1)按下接通的時候，由於反饋的原因該放電器電路構成了一個震蕩器，即成為一個電弧信號模擬發生器；上述放大器與振蕩器電路(4)的輸出端與一個第一積分電路(5)連接，第一積分電路(5)包括與第1放大器(U2A)的輸出第1腳連接的第4二極體(D4)，第4二極體(D4)的另一端連接到第10電阻(R10)，第10電阻(R10)的另一端串聯一個由第4電容(C4)與第11電阻(R11)組成的並聯電路，該並聯電路的另一端連接到公共地，第10電阻(R10)、第4電容(C4)與第11電阻(R11)的公共連接點連接第5電容(C5)，該第一積分電路(5)是平滑上述放大器與振蕩器電路(4)送來的信號；上述第一積分電路(5)的輸出端與一個微分偶合電路(6)連接，微分偶合電路(6)包括與第一積分電路5輸出端連接的第5電容(C5)，與第5電容(C5)串聯連接的第12電阻(R12)，第12電阻(R12)的另一端連接到公共地；上述微分偶合電路(6)的輸出端連接一個變化率檢測電路(7)，變化率檢測電路(7)包括放大上述微分偶合電路(6)輸出的微分信號的第2放大器(U2B)，上述微分信號送到該第2放大器(U2B)的正輸入第5腳，第2放大器(U2B)的輸出第7腳分兩路，一路經過第13電阻(R13)後連接到第2放大器(U2B)的負輸入第6腳，第2放大器(U2B)的負輸入第6腳通過一個第6電容(C6)連接到公共地，上述第5電容(C5)和第12電阻(R12)的微分特性濾除了直流信號和變化率比較慢的信號，該變化率檢測電路(7)構成了一個幅度受控的鋸齒振蕩器，用來檢測和分離由前面微分偶合電路(6)送來的信號中緩變信號和瞬變信號；上述變化率檢測電路(7)的輸出端連接一個第二積分電路(8)，第二積分電路(8)包括，接收變化率檢測電路(7)的輸出信號的第5二極體(D5)，與第5二極體(D5)並聯的第14電阻(R14)，該並聯電路的另一端串聯第15電阻(R15)，第15電阻(R15)串聯第7電容(C7)，第7電容(C7)的另一端連接公共地，經過第二積分電路(8)積分後，得到了一個幅度變化的信號，使有電弧的時候信號幅度就高，否則很弱甚至沒有；上述第二積分電路(8)的輸出端連接一個第一電壓比較電路(9)，第一電壓比較電路(9)採用比較器U1C，上述第二積分電路(8)的輸出端連接到比較器(U1C)的正輸入第10腳，該比較器(U1C)正輸入第10腳輸入的信號與負輸入第9腳輸入的由參考源提供的參考信號進行比較，當比較器(U1C)正輸入第10腳的輸入信號小於負輸入第9腳的參考信號時，就被丟棄處理，反之，當比較器(U1C)正輸入第10腳的輸入信號大於負輸入第9腳的參考信號時，比較器(U1C)的輸出第8腳輸出一個高電平的電壓信號；上述第一電壓比較電路(9)的輸出端連接一單穩態脈衝成型電路(10)，單穩態脈衝成型電路(10)包括接收上述第一電壓比較電路(9)輸出的電壓信號的第6二極體(D6)，第6二極體(D6)的另一端連接到第3放大器(U1D)的正輸入第12腳，第3放大器(U1D)的正輸入第12腳還串聯一個由第9電容(C9)、第10電容(C10)、第16電阻(R16)組成的並聯電路，該並聯電路的另一端連接到公共地，第3放大器(U1D)的負輸入第13腳也連接到上述參考源，輸入參考信號，該單穩態脈衝成型電路(10)使第一電壓比較電路(9)輸出的電壓信號展開成信號寬度加一個固定間隔的矩形波；上述單穩態脈衝成型電路(10)的輸出端與一個第三積分電路(11)連接，第三積分電路(11)包括一端接收單穩態脈衝成型電路(10)的輸出信號的由第26電阻(R26)與二極體(D8)組成的並聯電路，該並聯電路的另一端同時連接到第17電阻(R17)的一端與第12二極體(D12)的一端。第17電阻R17的另一端連接第15電容C15、第18電容C18的一端以及三極體Q1的集電極和第4放大器(U1B)的正輸入第5腳，第4放大器(U1B)的負輸入第6腳也連接到上述參考源，第16、17電阻(R26、R17)，第8二極體(D8)，第15、16電容(C15、C18)一起構成了一個第三積分電路11，是累積上面單穩態脈衝成型電路(10)輸出的信號。上述三極體Q1的發射極連接到公共地，形成了一個積分信號清零電路(14)；上述第4放大器(U1B)起到了一個電壓比較的作用，形成第二電壓比較電路(12)，當第4放大器(U1B)的正輸入第5腳輸入的信號大於負輸入第6腳輸入的參考信號時，第4放大器(U1B)的輸出第7腳才會輸出信號；第4放大器(UIB)的輸出端連接到一單穩態脈衝成型輸出電路(13)，單穩態脈衝成型輸出電路(13)包括接收第二電壓比較電路12輸出信號的第9二極體(D9)，第9二極體(D9)的另一端連接第20電阻(R20)及第17電容(C17)的一端和第5放大器(U1A)的正輸入第3腳，第17電容(C17)與第20電阻(R20)的另一端連接公共地，該單穩態脈衝成型輸出電路(13)，提供一個固定的輸出脈衝，防止觸發時間過大，導致損壞外部的驅動放大部分；單穩態脈衝成型輸出電路(13)的輸出端分成兩路輸出，一路通過第21電阻(R21)輸出驅動信號到外部的驅動放大部分，使外部的驅動機構和輸出驅動電路帶動傳感器(L)的脫扣部件JI動作，另一路通過第19電阻(R19)連接三極體(Q1)的基極，三極體(Q1)的基極通過第18電阻(R18)連接公共地，利用輸出信號本身通過三極體Q1來放掉前面第三積分電路(11)的電壓，為下一次檢測做好準備；所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的另一路的結構為上述傳感器(L)輸出端經過第1電阻(R1)後，連接一第二限幅電路(16)，第二限幅電路(16)包括一端與第1電阻(R1)連接的第2電阻(R2)，第1電阻(R1)及第2電阻(R2)的公共連接點與由第10二極體(D1)、第11二極體(D11)及第19電容(C19)組成的並聯電路的一端連接，該並聯電路的另一端連接公共地；上述第二限幅電路(16)的輸出端連接一放大電路(17)，放大電路(17)包括接收第二限幅電路(16)輸出的第6放大器(U4)，第二限幅電路(16)的輸出端與第6放大器(U4)的正輸入第3腳連接，第6放大器(U4)的輸出第1腳連接到第12二極體(D12)和第27電阻(R27)串聯的公共連接點，第27電阻(R27)的另一端連接到第6放大器(U4)的負輸入第4腳，該放大器的負輸入第4腳通過第28電阻(R28)連接公共地，第12二極體D12另一端連接上述第三積分電路(11)，該放大電路(17)放大來自傳感器(L)的低頻信號，以識別漏電故障。
2, 如權利要求1所述的單傳感器漏電電弧保護器，其特徵在於 所述的傳感器由鉑鉬合金材料或者非晶材料或者超微晶材料製成。
3, 如權利要求1所述的單傳感器漏電電弧保護器，其特徵在於 所述第一限幅電路(3)中的第5電阻(R5)串聯一個第3二極體(D3),第3二極體(D3)的另一端連接到公共地，在所述第一限幅電路(3)的電路中第2二 極管D2 、第3 二極體D3以及電阻R5構成了 一個雙重限制幅度的限幅器，保護所 述第l放大器(U2A)不受損壞。
4， 一種單傳感器漏電電弧保護器，其特徵在於由傳感器和核心電路板組成， 所有需要保護的電線同一方向穿過所述傳感器，所述傳感器的一端連接核心電路板的公共地，另一端是輸出端，該輸出端分成兩路與所述核心電路板連接； 所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的其中 一路的結構為所述傳感器輸出端與與一檢波電路(2)連接，檢波電路包括接收所述 傳感器信號的第1 二極體(Dl )，第1 二極體(Dl )串聯一個由第3電阻(R3) 及第2電容(C2 )組成的並聯電路，該並聯電路的另一端接到公共地；上述檢波電路(2)的輸出端與第一限幅電路(3)連接，第一限幅電路 (3)包括與第3電阻(R3)及第2電容(C2 )組成的並聯電路並聯的第2 二極體(D2 ),與第2 二極體(D2 )串聯的第5電阻(R5 );上述第一限幅電路(3)輸出端與放大器與振蕩器電路(4)連接，所述 放大器與振蕩器電路(4)中的放大器電路包括對由限幅電路(3)輸出的 信號進行放大的第1放大器(U2A )，該第1放大器U2A的正輸入第3腳與所 述第一限幅電路(3)輸出端連接，並與第6電阻(R6)連接，第6電阻(R6) 的另一端連接到測試開關(Sl)的一端，測試開關(Sl)的另一端連接到第 13電容(C13)，第13電容(C13)的另一端連接到第1放大器(U2A)的輸出 第1腳，第1放大器(U2A )的輸出第1腳分成兩路， 一路經過第7電阻(R7 ) 連接到第1放大器(U2A)的負輸入第2腳，該負輸入第2腳連接第8電阻(R8)， 第8電阻(R8)的另一端串聯一個由第9電阻(R9)及第3電容(C3)組成 的並聯電路，該並聯電路的另一端連接到公共地，這樣就構成了放大器電路， 當所述測試開關(Sl)按下接通的時候，由於反饋的原因該放電器電路構成 了一個震蕩器，即成為一個電弧信號模擬發生器；上述放大器與振蕩器電路(4)的輸出端與一個第一積分電路(5)連接， 第一積分電路(5)包括與第l放大器(U2A)的輸出第l腳連接的第4二 極管(D4)，第4 二極體(D4)的另一端連接到第10電阻(R10),第10電阻 (R10)的另一端串聯一個由第4電容(C4 )與第11電阻(R11 )組成的並聯 電路，該並聯電路的另一端連接到公共地，第10電阻(R10)、第4電容(C4) 與第11電阻(R11)的公共連接點連接第5電容(C5),該第一積分電路(5) 是平滑上述放大器與振蕩器電路(4)送來的信號；上述第一積分電路(5)的輸出端與一個微分偶合電路(6)連接，微分偶合電路(6 )包括與第一積分電路5輸出端連接的第5電容(C5 )，與第5 電容(C5)串聯連接的第12電阻(R12 ),第12電阻(R12 )的另一端連接到 公共地；上述微分偶合電路(6 )的輸出端連接一個變化率檢測電路(7 )，變化率 檢測電路(7 )包括放大上述微分偶合電路(6 )輸出的微分信號的第2放 大器(U2B),上述微分信號送到該第2放大器(U2B)的正輸入第5腳，第2 放大器(U2B)的輸出第7腳分兩路， 一路經過第13電阻(R13)後連接到第 2放大器(U2B)的負輸入第6腳，第2放大器(U2B)的負輸入第6腳通過一 個第6電容(C6)連接到公共地，上述第5電容(C5)和第12電阻(R12) 的微分特性濾除了直流信號和變化率比較慢的信號，該變化率檢測電路(7) 構成了一個幅度受控的鋸齒振蕩器，用來檢測和分離由前面微分偶合電路(6 ) 送來的信號中緩變信號和瞬變信號；上述變化率檢測電路(7 )的輸出端連接一個第二積分電路(8 ),第二積 分電路(8 )包括，接收變化率檢測電路(7 )的輸出信號的第5 二極體(D5 )， 與第5二極體(D5)並聯的第14電阻(R14),該並聯電路的另一端串聯第15 電阻(R15 )，第15電阻(R15 )串聯第7電容(C7 ),第7電容(C7 )的另一 端連接公共地，經過第二積分電路(8)積分後，得到了一個幅度變化的信號， 使有電弧的時候信號幅度就高，否則很弱甚至沒有； 所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的另 一路的結構為上述傳感器(L )輸出端經過第1電阻(Rl )後，連接一第二限幅電路(16 ), 第二限幅電路(16)包括 一端與第1電阻(Rl )連接的第2電阻(R2)，第 1電阻(Rl)及第2電阻(R2)的公共連接點與由第IO二極體(Dl)、第11 二極體(D11)及第19電容(C19)組成的並聯電路的一端連接，該並聯電路 的另一端連接公共地；上述第二限幅電路(16 )的輸出端連接一放大電路(17 )，放大電路(17 ) 包括接收第二限幅電路(16)輸出的第6放大器(U4),第二限幅電路U6) 的輸出端與第6放大器(U4)的正輸入第3腳連接，第6放大器(U4)的輸 出第1腳連接到第12 二極體(D12 )和第27電阻(R27 )串聯的公共連接點，第27電阻(R27)的另一端連接到第6放大器(U4)的負輸入第4腳，該放 大器的負輸入第4腳通過第28電阻(R28 )連接公共地，第12 二極體D12另 一端連接上述第三積分電路(11)，該放大電路(17)放大來自傳感器(L) 的低頻信號，以識別漏電故障；上述第二積分電路(8)的輸出端連接一個微控制器(U5 ),第二積分電路8 中的第15電阻R15和第7電容C7的連接公共連接點連接到微控制器(U5) 的第7腳，即，微控制器(U5)的引腳是復用的，可以定義成比較器AD轉換 器輸入或I0輸入，即，微控制器(U5)的引腳是復用的，利用微控制器(U5) 內部的電壓比較器來識別信號，也可以用AD轉換來區別信號，把上述放大電 路(17 )的第6放大器(U4 )的輸出第1腳也連接到微控制器(U5 )的第3 腳，可以定義為AD轉換輸入和10，微控制器(U5 )的第2腳分別送到輸出電 阻(20)中的第4電阻(R4)與第29電阻(R29)的一端，第4電阻(R4) 的另一端連接到第1電阻(Rl )與第2電阻(R2)的公共連接點，第29電阻 (R29)的另一端連接到放大器與振蕩器電路(4)中的第l放大器(U2A)的 正輸入第3腳，微控制器(U5)的第2腳虛擬成一個軟P麗，用來測試電路， 微控制器(U5 )的電源第1腳通過第30電阻(R30 )連接第4腳，同時第4 腳通過一開關(S2)連接到公共地，開關(S2)作為一個測試命令輸入來用， 開關(S2)按下時，微控制器(U5)發出了一個測試的命令，微控制器(U5) 的第5腳為輸出端。
5,如權利要求4所述的單傳感器漏電電弧保護器，其特徵在於: 所述的傳感器由鉑鉬合金材料或者非晶材料或者超微晶材料製成。
6 ，如權利要求4所述的單傳感器漏電電弧保護器，其特徵在於 所述第一限幅電路(3)中的第5電阻(R5)串聯一個第3二極體(D3),第3 二極體(D3)的另一端連接到公共地，在所述第一限幅電路(3)的電路中第2二 極管D2 、第3 二極體D3以及電阻R5構成了一個雙重限制幅度的限幅器，保護所 述第l放大器(U2A)不受損壞。
7,如權利要求4所述的單傳感器漏電電弧保護器，其特徵在於所述的微控制器(U5 ),採用PIC的16F675。
全文摘要
一種單傳感器漏電電弧保護器，只需要一個漏電傳感器，能夠同時實現漏電和電弧保護兩個功能，此外，本發明的電弧保護器對保護的電線數量沒有限制，可以是單相也可以是三相，但是電路不會增加元件，只需要把要保護的導線都穿過傳感器就可以了。因此，採用本發明的漏電傳感器使產品的生產及使用成本大大降低，並提高了使用者使用該產品的易用度。
文檔編號H02H3/32GK101399436SQ20071004670
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月29日 優先權日2007年9月29日
發明者闖 蔣 申請人:闖 蔣