基于單片機的防火漏電保護器設計

基于單片機的防火漏電保護器設計 防火漏電保護器 1引言 (lntroduction) 防火漏電保護器是對用電電路實施保護的裝置，它檢測三相交流電的電壓、電流和漏電，當三相交流電的電壓、電流和漏電出現(xiàn)故障時，切斷電源電路，從而保護用電電器，減少火災的可能。它廣泛應用于建筑、電力、消防、通訊等行業(yè)，其中在民用住宅和商用住宅中有著廣泛的應用，其產(chǎn)品應用的場合決定了其可靠性尤為重要。目前國家已經(jīng)制定相應標準，要求在建筑中必須使用防火漏電保護器。 本文中防火漏電保護器的設計，以 51單片機為核心，完成防火漏電保護器的設計。主要實現(xiàn)三相交流電電壓、電流和漏電的額定值設定，電壓、電流和漏電的采樣，以及對相應故障（如過壓、欠壓、過流和漏電超標）實施保護。文中從硬件和軟件設計兩部分來說明防火漏電保護器的設計。 2防火漏電保護器的硬件設計 防火漏電保護器的硬件部分主要由供電電源電路、三相交流電電壓電流檢測電路、漏電檢測電路、單片機電路、液晶報警顯示電路、電機控制電路和按鍵設置電路組成。 1)供電電源電路 電源電路主要是為電機控制電路、單片機控制、電壓電流漏電檢測電路、聲音報警和液晶顯示電路提供 +12V和 +Sv電源，+12V和 +5V電源由 220V交流電經(jīng)過變壓器、整流濾波電路和 LM7812和 LM7805芯片產(chǎn)生。 2)單片機電路 單片機是防火漏電保護器的核心，完成防火漏電保護器的控制功能，包括交流電壓、電流和漏電電流的采樣、采樣數(shù)據(jù)處理、選項設置、聲音報警、液晶顯示控制和電機控制等功能。單片機采用的是 STC公司的 STC89C5IRC/RD系列單片機，該系列單片機是新一代超強抗干擾低功耗高速的單片機，它的指令集完全兼容傳統(tǒng)的 51單片機，在設計中選用該系列的 89LE516AD單片機 3，該單片機具有 8路 VD采樣端口，作為三相交流電的電壓、電流和漏電的采樣端。該單片機是 3.3v供電，在電路中采用 Sv電壓串聯(lián)兩個二極管 (1N4007)實現(xiàn)。 3)電機控制電路 在保護器中，用交流電機的正反轉(zhuǎn)控制保護器轉(zhuǎn)到相應的位置來實現(xiàn)供電電路的通斷。交流電機的正反轉(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)懸空時正轉(zhuǎn)，反之反轉(zhuǎn)。 A， B兩根線由單片機的I/O口通過三極管控制繼電器的常開節(jié)點與火線連接，框圖見圖 3。同時檢測位置信號，當?shù)竭_指定位置是，切斷信號，使電機停轉(zhuǎn)（如交流電出現(xiàn)故障，電機轉(zhuǎn)動開關(guān)使電源斷路，檢測位置信號，到達斷路位置，單片機使單片機停轉(zhuǎn)）。 4)三相交流電電壓電流漏電檢測電路 三相交流電電壓電流漏電檢測電路實現(xiàn)對三相交流電電壓、電流和漏電的檢測，以實現(xiàn)對過壓、欠壓、過流和漏電的保護（見圖 4）。 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?，對應比例?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 3.3v電壓，實際調(diào)節(jié)為 220v交流輸入對應 2. 42v。 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%時對應 3.3v。 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%時對應 3.3v 5)按鍵設置、液晶顯示和聲音報警電路 按鍵設置和液晶顯示電路一起設置電壓的過壓和欠壓值，過電流值和漏電電流值。采用 4個按鍵，分別為設置鍵，加減控制鍵和退出鍵。 液晶電路顯示