一種A型智能漏電保護器的製作方法

2023-09-18 18:21:45

本發明涉及一種漏電保護器，尤其涉及一種A型智能漏電保護器。

背景技術：

隨著經濟的發展和生活水平的提高，人們對用電安全重視程度越來越高。傳統的漏電保護器作為一種電氣安全裝置，一旦線路漏電流達到保護器限定的動作電流值時，就會在限定的時間內自動斷開電源對線路進行保護。但是隨微波爐、變頻空調、充電器等電子器件的應用，致使電網中的直流分量越來越多，如果漏電流中含有較大的直流電流分量，傳統的高磁導率互感器鐵芯就會由於剩磁過高而不能輸出足夠的感應電壓，嚴重時甚至磁化飽和，不能在次級線圈中產生所需的感應電壓，可能導致傳統的AC型漏電保護器拒動，而此時產生的接地故障對人身和用電設備同樣存在危險。A型智能漏電保護器是解決這一問題的有效手段，此漏電保護器不僅對突加或緩慢上升的剩餘正弦交流電流能夠確保脫扣，而且對突加或緩慢上升的剩餘脈動直流電流也能起到有效的保護作用，更加安全可靠，適應時代要求。

技術實現要素：

本發明克服了現有技術中的不足，提供了一種A型智能漏電保護器。該漏電保護器不僅對突加或緩慢上升的剩餘正弦交流電流能夠確保脫扣，而且具有切斷含有較大直流電流分量的漏電流的功能，還具有漏電和過(欠)壓保護功能，以及漏電電流顯示、電壓顯示等智能化功能。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種A型智能漏電保護器，包括電源電路、剩餘電流互感器、剩餘電流調理電路、電壓檢測控制電路、單片機、電磁脫扣電路、脫扣器、漏電實驗電路以及顯示輸出電路。其特徵在於：所述的電源電路分為兩部分，一部分將電網電壓變換為30V左右的直流電壓，另一部分將30V的電壓進一步變換為5V電壓，用來給單片機和其它電路供電；所述的剩餘電流互感器的鐵芯使用低矯頑力、低剩磁和高磁導率的鐵鎳合金，其輸入端感應剩餘電流，輸出端與剩餘電流互感器相連；所述的剩餘電流調理電路的輸入端與剩餘電流互感器相連，其輸出端與單片機的輸入端相連，用來將剩餘電流轉換為電壓信號，並進行濾波和調理後送到單片機進行模數轉換；所述的電壓檢測控制電路由電源電路供電，其輸出端與單片機一個輸入端相連；所述的所述的單片機是整個A型智能漏電保護器的控制中心，採用低功耗、高性價比的8位單片機ATtiny13，所述的電磁脫扣電路與單片機的一個輸出端相連，接受單片機的發出的是否進行脫扣操作的信號；所述的漏電實驗電路用來模擬漏電發生，驗證漏電保護器是否能起到保護作用；所述的顯示輸出電路的輸入端與單片機的另一個輸出端相連，用來顯示漏電電流和電壓。

與現有的技術相比，本發明的有益效果是：隨著電子器件的急劇增加，電網中的直流分量問題越來越突出，導致傳統的漏電保護不能進行有效保護，本發明基於門限值的剩餘電流保護方法，即針對A型剩餘電流設定統一的門限值，當剩餘電流瞬時值大於門限值的時間達到某一設定值時，即視作線路中的剩餘電流達到動作值，既可有效切斷剩餘正弦交流漏電流，還可有效切斷含有較大直流電流分量的漏電流，並通過顯示輸出電路實現漏電和過電壓的自動跟蹤和顯示，從而提高了漏電保護器的智能化水平。

附圖說明

圖1是A型智能漏電保護器的結構框圖；

圖2是A型智能漏電保護器的電路連接原理圖。

圖中：電源電路1 剩餘電流互感器2 剩餘電流調理電路3 電壓檢測控制電路4 漏電實驗電路5 單片機6 電磁脫扣電路7 脫扣器8 顯示輸出電路9

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述：

在圖1和圖2中，本發明提供了一種A型智能漏電保護器，它包括電源電路1、剩餘電流互感器2、剩餘電流調理電路3、電壓檢測控制電路4、漏電實驗電路5、單片機6、電磁脫扣電路7、脫扣器8以 及顯示輸出電路9。所述的電源電路1分為兩部分，一部分將電網電壓變換為30V左右的直流電壓，另一部分將30V的電壓進一步變換為5V電壓，用來給單片機和其它電路供電；所述的剩餘電流互感器2其輸入端感應剩餘電流，輸出端與剩餘電流調理電路3相連；所述的剩餘電流調理電路3的輸入端與剩餘電流互感器2相連，其輸出端與單片機6的一個輸入端相連；所述的電壓檢測控制電路4由電源電路1供電，其輸出端與單片機6一個輸入端相連；所述的所述的單片機6是整個A型智能漏電保護器的控制中心；所述的電磁脫扣電路7的輸入端與單片機6的一個輸出端相連，其輸出端與脫扣器8相連；所述的顯示輸出電路9的輸入端與單片機6的另一個輸出端相連。

所述的電源電路1為圖2中接入單片機6的管腳Vcc的電路，其中D1～D4和D9～D12構成三相全波整流電路，將三相電壓整流成直流；開關管Q1工作在放大狀態，R9、R11、R12、R13、D13和Q2構成負反饋電路，通過控制Q1的門極電位來調節其集電極與發射極之間的電壓，從而起到降壓穩壓的作用；壓敏電阻R5～R8和瞬變抑制二極體D5～D7起保護作用，防止浪湧過電壓損壞電路；開關型穩壓晶片LM2574-5.0及其外圍器件構成DC～DC變換電路，將30V直流電壓降為5V電壓，以滿足單片機和其他電路工作的需要。

所述的剩餘電流互感器2為圖2中L1，其鐵芯使用低矯頑力、低剩磁和高磁導率的鐵鎳合金。它是利用電磁感應原理工作的，將用電設備的相線和零線一起穿過互感器的環形鐵芯，在高導磁率的磁環上繞制合適匝數的線圈作為次級輸出。

所述的剩餘電流調理電路3為圖2中接入單片機6的管腳PB3的電路，其中C8與剩餘電流互感器2構成諧振迴路，以增加勵磁電流，提高小剩餘電流時的輸出電壓；R14用來完成剩餘電流互感器2次級輸出的電流-電壓轉換；D15、D16用於電壓鉗位，防止剩餘電流互感器2二次側電壓過高損壞運算放大器；R15和C9構成一個低通濾波器，其截止頻率為50Hz，用於消除高頻幹擾信號的影響；R16、R17和運算放大器SU1構成放大環節；R19、R20、R21和運算放大器SU2用來提供偏置電壓，將輸入的負信號提升為正信號。

所述的電壓檢測控制電路4為接入單片機6的管腳PB5的電路，由R26，R27，R28，開關按鈕S2以及檔位開關JP1構成。

所述的漏電實驗電路5由R29和實驗按鈕S1構成。

所述的單片機6內置有AD轉換器和存儲器，對剩餘電流信號進行AD採樣，將採樣結果與針對A型剩餘電流設定設定的門限值進行比較，根據採樣周期中大於正常動作門限值的AD採樣個數的多少控制計數器增長的快慢程度，進而實現脫扣動作時間的不同。

所述的電磁脫扣電路7接收單片機6檢測到線路中發生漏電故障後發出的脫扣命令，驅動脫扣器脫扣，待脫扣動作完成後，單片機6停止發送脫扣信號。

所述的顯示輸出電路9的數碼管驅動為一個採用3線串行接口的8位共陰極7段LED顯示驅動器MAX7219，可同時驅動8位共陰極LED，LED可顯示輸出電路實現漏電和過電壓的自動跟蹤和顯示。

A型智能漏電保護器的具體工作過程如下：

當剩餘電流互感器2檢測到電路中有漏電信號時，將漏電信號經過剩餘電流調理電路3將漏電信號輸送給單片機6，單片機6將漏電信號與針對A型剩餘電流設定的門限值進行比較判斷，程序根據比較結果和設定時間要求，發出漏電動作信號指令並發送給電磁脫扣電路7，通過比較器輸出高電平使Q2導通，驅動脫扣器脫扣，同時將漏電電流數據發送給顯示輸出電路9，顯示出漏電電流。

當電壓檢測控制電路4檢測到電源電路1的電壓高於或低於檔位開關JP1所設定的電壓時，就會將過壓或欠壓信號輸送給單片機6，單片機6將此電壓信號與額定電壓進行比較判斷，如果此電壓高於或低於設定的額定電壓範圍值時，單片機6會給電磁脫扣電路7發送脫扣信號，驅動脫扣器脫扣，同時將過壓或欠壓的電壓值發送給顯示輸出電路9，顯示電壓值。