本科畢業(yè)論文基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究

1、 網(wǎng)絡(luò)高等教育本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題 目： 基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 學(xué)習(xí)中心： 遼寧東港奧鵬學(xué)習(xí)中心 層 次： ?？破瘘c(diǎn)本科 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 2012年 春季 學(xué) 號(hào)： 201203209060 學(xué) 生： 崔英勛 指導(dǎo)教師： 周穎宇 完成日期： 2013 年 12 月 10 日 內(nèi)容摘要隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)在電器領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，使電器具有智能化功能。漏電保護(hù)器是低壓電器的一個(gè)重要系列產(chǎn)品，但由于漏電保護(hù)的特殊性，日前對(duì)漏電保護(hù)的智能化在理論上和技術(shù)上還需要人們進(jìn)行深入研究與探討。本篇畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）主要介紹了漏電保護(hù)器的分類、作用、工

2、作原理，以及著重介紹了基于單片機(jī)的智能型電流漏電保護(hù)器的設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用前景。其主要對(duì)PIC16F877型單片機(jī)在漏電保護(hù)器的應(yīng)用進(jìn)行了設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：漏電保護(hù)器；電流型；單片機(jī)目 錄內(nèi)容摘要2引 言41 緒 論51.1 漏電保護(hù)器的研究背景及意義61.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況62 單片機(jī)簡(jiǎn)介82.1 單片機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng)82.2 單片機(jī)的分類82.2.1 按字長(zhǎng)分82.2.2 按控制要求分92.2.3 按制造工藝分93 漏電保護(hù)器簡(jiǎn)介103.1 漏電保護(hù)器的分類103.2 漏電保護(hù)器的作用113.2.1 防止人身觸電113.2.2 防止漏電引起的火災(zāi)123.2.4 降低對(duì)保護(hù)接地電阻的要求123.3 漏

3、電保護(hù)器的工作原理124 漏電保護(hù)器的硬件設(shè)計(jì)145 漏電保護(hù)器的軟件設(shè)計(jì)186 結(jié)論和展望22參考文獻(xiàn)23引 言自上世紀(jì)60年代以來，漏電保護(hù)器大大減少了人身觸電和電器設(shè)備的漏電事故。漏電保護(hù)器不僅用在工業(yè)生產(chǎn)中，在日常生活中的應(yīng)用也越來越廣泛。發(fā)生觸電主要有兩種形式：一是直接接觸，即由于人體直接觸及帶電的裸露導(dǎo)體；二是間接接觸，即人體觸及劣化、破損或浸沾導(dǎo)電液體而使外殼帶電的設(shè)備。漏電保護(hù)器，用以對(duì)低壓電網(wǎng)直接觸電和間接觸電進(jìn)行有效保護(hù)，也可以作為三相電動(dòng)機(jī)的缺相保護(hù)。 漏電保護(hù)器是對(duì)用電電路實(shí)施保護(hù)的裝置, 它檢測(cè)三相交流電的電壓、電流和漏電, 當(dāng)三相交流電的電壓、電流和漏電出現(xiàn)故障時(shí),

4、 切斷電源電路, 從而保護(hù)用電電器, 減少火災(zāi)的可能。它廣泛應(yīng)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(yīng)用, 其產(chǎn)品應(yīng)用的場(chǎng)合決定了其可靠性尤為重要。目前國(guó)家已經(jīng)制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn), 要求在建筑中必須使用漏電保護(hù)器。低壓電網(wǎng)的觸電、漏電保護(hù)已經(jīng)引起我國(guó)各用電部門及勞動(dòng)保護(hù)部門的高度重視，建立科學(xué)的完善的觸電、漏電保護(hù)體系已迫在眉睫。1 緒 論為了提高其性能的穩(wěn)定性，需要對(duì)漏電特性及其檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行深入的研究。本文對(duì)漏電保護(hù)器特性的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了理論研究和實(shí)踐探索。首先對(duì)漏電檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了分析，還對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行詳細(xì)的分析，在此基礎(chǔ)上，對(duì)漏電保護(hù)器的硬件

5、和軟件進(jìn)行了研究。本設(shè)計(jì)以PIC16F877單片機(jī)為處理器，并對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)單元、試驗(yàn)電流的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)單元、電流信號(hào)采集單元、人機(jī)接口單元等硬件電路進(jìn)行了研究和分析，并針對(duì)特性檢測(cè)的特點(diǎn)提出了模塊化的軟件設(shè)計(jì)方案，以實(shí)現(xiàn)對(duì)漏電時(shí)間和漏電電流的精確檢測(cè)和顯示。1.1 漏電保護(hù)器的研究背景及意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，用電量迅速增長(zhǎng)，電力事業(yè)迅速發(fā)展，安全用電這一問題顯得越來越重要。日常生活中，因電氣設(shè)備使用不當(dāng)或線路漏電造成的電氣事故時(shí)有發(fā)生，低壓配電系統(tǒng)線路的漏電、用電設(shè)備的漏電、過載及短路或者接地電流流過金屬焊縫引起發(fā)熱都可能導(dǎo)致安全隱患。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年有數(shù)千人死于觸電事故，因

6、漏電引起火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)億元。防止漏電引起的人身觸電，以及因接地故障而使供電線路損壞甚至發(fā)生火災(zāi)，己成為當(dāng)務(wù)之急，因此，可以防止漏電火災(zāi)及人身觸電的漏電保護(hù)器得到廣泛應(yīng)用。漏電保護(hù)器的發(fā)展大約經(jīng)歷了三個(gè)階段，即初始階段、發(fā)展階段和成熟階段。1912年德國(guó)正式發(fā)明了電壓型保護(hù)器，保護(hù)電機(jī)外殼漏電。1930年歐洲國(guó)家開始采用電壓型保護(hù)器。1940年法國(guó)人發(fā)明了電流型保護(hù)器。1956年，德國(guó)開始生產(chǎn)電流型保護(hù)器。在1962年美國(guó)研制成功靈敏度為5mA的電流型保護(hù)器，標(biāo)志漏電保護(hù)器開始進(jìn)入發(fā)展階段，德、日、法等國(guó)也相繼研制成功靈敏度為30mA 的電流型保護(hù)器。到二十世紀(jì)七十年代，各國(guó)開始制定規(guī)程

7、，強(qiáng)制在一些場(chǎng)所安裝漏電保護(hù)器，標(biāo)志漏電保護(hù)器的發(fā)展進(jìn)入成熟階段。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況我國(guó)研究漏電保護(hù)器起步要晚于國(guó)外，進(jìn)入二十世紀(jì)七十年代以來，我國(guó)用電量逐年增加，觸電事故也逐年增加，因此引起各部門的相當(dāng)重視。近年來，我國(guó)在漏電保護(hù)器方面的科研、生產(chǎn)、應(yīng)用有了較大的發(fā)展，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主管部門先后組織編制了保護(hù)器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、使用標(biāo)準(zhǔn)；此外，原國(guó)家機(jī)械委還制訂了相關(guān)的產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；此外，國(guó)家建設(shè)部在 GB50054低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范和 GB50096住宅設(shè)計(jì)規(guī)范等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)低壓配電系統(tǒng)和住宅中漏電保護(hù)器的應(yīng)用均作了規(guī)定。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求漏電保護(hù)器在投入運(yùn)行后，使用單位應(yīng)建立運(yùn)行記錄及相應(yīng)的管理制度，每

8、月需在通電狀態(tài)下，按動(dòng)實(shí)驗(yàn)按鈕，檢查漏電保護(hù)器動(dòng)作是否可靠。雷雨季節(jié)應(yīng)增加檢查次數(shù)。但是該試驗(yàn)只能用來檢查漏電保護(hù)器的脫扣功能，不能用來校核額定漏電動(dòng)作電流和分?jǐn)鄷r(shí)間的數(shù)值。所以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定應(yīng)定期進(jìn)行漏電保護(hù)器的動(dòng)作特性試驗(yàn)，測(cè)試漏電動(dòng)作電流值、漏電不動(dòng)作電流值和分?jǐn)鄷r(shí)間，而且，對(duì)上述試驗(yàn)中采用的檢測(cè)儀表的精度等級(jí)做出了明確的規(guī)定。目前在研制高精度，高性能，多功能的測(cè)量?jī)x表時(shí)，大多考慮采用微處理器作為控制單元，而在儀器儀表中使用最多的微處理器就是單片機(jī)。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度越來越高，功能越來越豐富。以單片機(jī)為主體，取代傳統(tǒng)儀器儀表的常規(guī)測(cè)量電子線路，可以容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)

9、與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新一代的所謂“智能化測(cè)量控制系統(tǒng)”。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采用單片機(jī)技術(shù)，能夠解決許多傳統(tǒng)儀表不能或不易解決的問題。這種新型的智能儀表在測(cè)量過程自動(dòng)化，測(cè)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(jìn)展。2 單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)(Single Chip Micro Controller)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱。微型計(jì)算機(jī)的兩大分支之一，是以發(fā)展面向?qū)ο蟮挠糜趯?shí)時(shí)測(cè)控領(lǐng)域的微控器(Micro Controller Unit)。單片機(jī)是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路芯片，幾乎把微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各功能模塊都集成在同一塊芯片上，完成整個(gè)系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)“系統(tǒng)

10、單片機(jī)”。其最基本特征是體積小、功耗低、運(yùn)行可靠和價(jià)格低廉，使其得到了廣闊的應(yīng)用前景及更強(qiáng)的生命力。近些年來，單片機(jī)發(fā)展迅速，涌現(xiàn)出了許多高性能新型機(jī)種。在智能機(jī)器人、數(shù)控車床、工業(yè)控制、智能儀表儀器、信息通信、交通、航運(yùn)、家電、汽車等諸多領(lǐng)域中取得了廣泛的應(yīng)用。幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的足跡。特別是單片機(jī)嵌入(隱藏或埋藏之意)式系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上又一個(gè)新的里程碑。通過本章的學(xué)習(xí)應(yīng)熟悉計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼，了解80C51系列單片機(jī)的概念、特點(diǎn)、發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域，理解典型單片機(jī)系列的基本情況。2.1 單片機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)是指集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，也就是把組

11、成微型計(jì)算機(jī)的各種功能部件，包括CPU (Central Processing Unit )、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM ( Random Access Memory ) ,只讀存儲(chǔ)器ROM (Read-OnlyMemory)、基本輸入/輸出(Input/Output)接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等部件都制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)的基本功能。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，配以輸入/輸出、顯示、控制等外圍電路和軟件，能實(shí)現(xiàn)一種或多種功能的實(shí)用系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，硬件是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件則在硬件的基礎(chǔ)上對(duì)其資源進(jìn)行調(diào)配和使用，從而完成應(yīng)用系

12、統(tǒng)所要求的控制任務(wù)，二者缺一不可。2.2 單片機(jī)的分類目前單片機(jī)品種很多，至少有五十多個(gè)系列、三百多個(gè)品種。可按以下方式進(jìn)行分類:2.2.1 按字長(zhǎng)分NEC公司的UPD75XX系列、NS公司的COP400系列、夏普公司的SMXX系列；Intel公司的MCS-48系列和MCS-51系列列、Microchip公司的PIC 16CXX系列PICI7CXX系列以及PIC1400系列、Motorola公司的M68HC05系列和M68HC 11系列、Zilog公司的z8系列；Intel公司的MCS-96/98系列、Motorola公司的M68HC 16系列、NS公司的783XX系列；Hitachi公司的S

13、uperH(簡(jiǎn)稱SH)系列等等。2.2.2 按控制要求分(1) 通用型通用型單片機(jī)是一種基本芯片，它內(nèi)部資源比較豐富，性能全面且適用性強(qiáng)，能覆蓋多種應(yīng)用需求。用戶根據(jù)需要，可設(shè)計(jì)一個(gè)以通用單片機(jī)芯片為核心再配以其他外圍電路的測(cè)控系統(tǒng)。(2) 專用型專門針對(duì)某些產(chǎn)品的特定用途而制作的單片機(jī)，例如，電度表和IC卡讀寫器上的單片機(jī)等。專用型單片機(jī)針對(duì)性強(qiáng)且數(shù)量巨大，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最簡(jiǎn)化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考慮，所以專用單片機(jī)具有十分明顯的綜合優(yōu)勢(shì)。 2.2.3 按制造工藝分(1) HMOS工藝高密度短溝道MOS工藝，具有高速度、高密度的特點(diǎn)。(2) CHMOS(或HCMOS)工藝互

14、補(bǔ)的金屬氧化物的HMOS工藝，是CMOS與HMOS的結(jié)合，具有高密度、高速度、低功耗的特點(diǎn)。3 漏電保護(hù)器簡(jiǎn)介漏電保護(hù)器，又稱剩余電流動(dòng)作保護(hù)器，是指在規(guī)定條件下，當(dāng)剩余電流達(dá)到或超過給定值時(shí)能自動(dòng)斷開電路的機(jī)械開關(guān)電器或組合電器。它可以同時(shí)完成三個(gè)功能，即檢測(cè)剩余電流、將剩余電流與基準(zhǔn)值相比較、執(zhí)行機(jī)構(gòu)斷開被保護(hù)電路。3.1 漏電保護(hù)器的分類漏電保護(hù)器經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一個(gè)品種非常齊全、非常龐大的產(chǎn)品系列，下面將根據(jù)不同的方法將其進(jìn)行分類。（1）根據(jù)運(yùn)行方式可分為：不用輔助電源的漏電保護(hù)器、用輔助電源的漏電保護(hù)器；（2）根據(jù)安裝型式可分為：固定安裝和固定接線的漏電保護(hù)器、帶有電纜的

15、可移動(dòng)使用的漏電保護(hù)器（通過可移動(dòng)的電纜接到電源上）；（3）根據(jù)極數(shù)和電流回路數(shù)可分為：?jiǎn)螛O兩線、兩極、兩極三線、三級(jí)、三極四線、四極漏電保護(hù)器（其中單極兩線、二極三線和三級(jí)四線漏電保護(hù)器均有一根直接穿過檢測(cè)元件而不能斷開的中性線）；（4）根據(jù)保護(hù)功能分為：只有漏電保護(hù)功能的漏電保護(hù)器、帶過載保護(hù)的漏電保護(hù)器、帶短路保護(hù)的漏電保護(hù)器、帶過載和短路保護(hù)的漏電保護(hù)器、帶過電壓保護(hù)的漏電保護(hù)器及多功能保護(hù)（例如欠電壓、斷相、過電流、過電壓等）的漏電保護(hù)器；（5）根據(jù)額定剩余動(dòng)作電流可調(diào)性分為：額定剩余動(dòng)作電流不可調(diào)的漏電保護(hù)器、額定剩余動(dòng)作電流可調(diào)的漏電保護(hù)器；（6）根據(jù)接線方式分為：用螺釘或螺栓接

16、線的漏電保護(hù)器、插入式漏電保護(hù)器；（7）根據(jù)脈沖電壓作用下防止誤動(dòng)作的性能分為：在脈沖電壓作用下能動(dòng)作的漏電保護(hù)器、在脈沖電壓作用下不動(dòng)作的漏電保護(hù)器(簡(jiǎn)稱脈沖電壓不動(dòng)作型漏電保護(hù)器)；（8）根據(jù)結(jié)構(gòu)分為：組合電器（如漏電繼電器與低壓斷路器或低壓接觸器組成的組合裝置）和機(jī)械開關(guān)電器（如漏電斷路器）；（9）根據(jù)故障信號(hào)的形式是漏電故障電流還是漏電故障電流在接地裝置或檢測(cè)元件上產(chǎn)生的電壓降，可以將漏電保護(hù)器分為電壓動(dòng)作型漏電保護(hù)器和電流動(dòng)作型漏電保護(hù)器；（10）根據(jù)剩余電流是否含有直流分量可分為：AC型漏電保護(hù)器（對(duì)突然施加或緩慢上升的交流正弦波剩余電流能可靠脫扣）、A型漏電保護(hù)器（對(duì)突然施加或緩

17、慢上升的交流正弦波剩余電流，脈動(dòng)直流剩余電流和脈動(dòng)直流剩余電流迭加0.006A平滑直流電流均能可靠脫扣）。3.2 漏電保護(hù)器的作用3.2.1 防止人身觸電漏電保護(hù)器對(duì)有致命危險(xiǎn)的人身觸電提供間接接觸保護(hù)；額定剩余動(dòng)作電流不超過0.03A的漏電保護(hù)器在其他保護(hù)措施失效時(shí)，也可作為直接接觸的補(bǔ)充保護(hù)，但不能作為唯一的直接接觸保護(hù)。在發(fā)生觸電事故時(shí)，流過身體的電流越大，人體所能承受的時(shí)間越短；而觸電時(shí)間越長(zhǎng)，所能承受的流過身體的電流越小。為了分析觸電電流和觸電動(dòng)作時(shí)間的規(guī)律，有人作了以下試驗(yàn)(用狗作為觸電對(duì)象):(1) 固定觸電時(shí)間為0.1秒、0.2秒、0.4秒、0.5秒，改變電流大小，電流從10m

18、A起每次增加10mA試驗(yàn)。結(jié)果是:0.1秒時(shí)，電流達(dá)到220mA時(shí)，動(dòng)物仍未有死亡危險(xiǎn)；0.2秒時(shí)，電流達(dá)到14OmA時(shí)，動(dòng)物就有心室纖顫和心跳過速；0.4秒時(shí)，電流達(dá)到10OmA時(shí)，就能使心室纖顫；0.5秒時(shí)，電流達(dá)到10OmA時(shí)，使動(dòng)物心室纖顫，電流達(dá)到16OmA時(shí)即可使動(dòng)物死亡。(2) 固定觸電電流為30mA、80mA、100mA、140mA，時(shí)間從0.1秒起每次按倍時(shí)增加進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果是:30mA時(shí)，時(shí)間達(dá)60秒；80mA時(shí)，時(shí)間達(dá)12秒；100mA時(shí)，時(shí)間達(dá)6秒，對(duì)動(dòng)物均無死亡危險(xiǎn)；140mA時(shí)，時(shí)間達(dá)0.2秒就有心室纖顫。從上面試驗(yàn)結(jié)果分析可以知道:在發(fā)生觸電事故時(shí)，流過身體的電流

19、越大，人體所能承受的時(shí)間越短。而觸電時(shí)間越長(zhǎng)，所能承受的流過身體的電流越小。那么人體到底能承受多大的電流和作用時(shí)間呢？經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)明確規(guī)定:人體能夠承受的最大電流時(shí)間是30mAs(30毫安秒)。德國(guó)柯賓（S.Koeppen）的研究曲線It=50mAs，即當(dāng)通電電流在50mA以下時(shí)，通電時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)人的安全幾乎沒有影響。注：漏電保護(hù)器只對(duì)相與地間的觸電或漏電提供保護(hù)，而對(duì)人體的相與相間觸電、相與中性線間觸電不提供保護(hù)。3.2.2 防止漏電引起的火災(zāi)低壓配電系統(tǒng)線路的漏電、用電設(shè)備的漏電或者接地電流流過金屬焊縫發(fā)熱，都可能導(dǎo)致火災(zāi)。一般錯(cuò)誤的認(rèn)為漏電電流不大，因而忽視了發(fā)

20、生火災(zāi)的可能性。實(shí)際上只要接觸發(fā)熱面積小，即使較小的漏電電流，熱能密度也會(huì)很大，就有發(fā)生火災(zāi)的可能。此時(shí)若遇到易燃易爆品，將導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸事故的發(fā)生。一般來說，作為防止漏電引起火災(zāi)事故的漏電保護(hù)器的額定動(dòng)作電流的選擇應(yīng)不小于100mA。3.2.3 降低對(duì)保護(hù)接地電阻的要求用電設(shè)備的保護(hù)接地電阻值按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBJ65工業(yè)與民用電力裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定為4和10，這一要求在高土壤電阻率的地區(qū)是很難達(dá)到的。而安裝了漏電保護(hù)器之后，保護(hù)接地電阻的最大允許值變?yōu)椋罕Ｗo(hù)接地電阻() 安全電壓(V)/額定漏電動(dòng)作電流(A)例如，選定漏電保護(hù)器的額定動(dòng)作電流200mA，按安全電壓50V計(jì)算，則接地電阻為：5

21、0V/0.2A=250?？梢?，與安裝漏電保護(hù)器之前的4或10相比，保護(hù)接地電阻的要求大大降低了。3.3 漏電保護(hù)器的工作原理限于我們現(xiàn)有的物理知識(shí)，要詳細(xì)、準(zhǔn)確地理解漏電保護(hù)器的工作原理，目前還有一定的困難，但粗略地、大概地了解它的工作情況，以使我們能知道它銘牌上所標(biāo)技術(shù)指標(biāo)的含義還是可能的。圖3.3.1 漏電保護(hù)器主體框圖如圖3.3.1，虛線框所包圍的是漏電保護(hù)器的主體部分，它包括主開關(guān)、互感器、脫扣器三部分。正常工作時(shí)，火線、用電器和零線構(gòu)成一個(gè)閉合電路。可以想象：火線中的電流和零線中的電流是大小相等、方向相反的，火線和零線對(duì)互感器所產(chǎn)生的效果完全抵消，互感器中沒有電流流過，脫扣器接在互感

22、器上的線圈“感覺”什么事情都沒有發(fā)生，脫扣器不動(dòng)作，開關(guān)保持接通狀態(tài)。圖3.3.2 l漏電脫扣器動(dòng)作框圖如圖3.3.2，如果地面上的人觸摸到火線，就有電流從火線經(jīng)過人體流向大地。這時(shí)互感器中火線和零線中電流的大小出現(xiàn)差異，使互感器上的線圈感應(yīng)出電流（以后將會(huì)學(xué)到這方面的知識(shí)），這個(gè)電流使脫扣器動(dòng)作，把開關(guān)斷開從而切斷了電路，保護(hù)了人身安全。 觸電電流對(duì)人體的危害程度跟觸電電流的大小、觸電時(shí)間的長(zhǎng)短等因素有關(guān)，觸電電流在0.5 mA以下時(shí)，人體沒有反應(yīng)；觸電電流為30 mA、觸電時(shí)間為1s以下時(shí)，不會(huì)造成死亡事故；觸電電流為200 mA時(shí)，即使觸電時(shí)間為0.2s，也有可能造成生命危險(xiǎn)。因此，對(duì)漏

23、電保護(hù)器來說，多大的漏電電流就應(yīng)該引起斷電保護(hù)動(dòng)作以及動(dòng)作時(shí)間是多少，這是兩個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)。用于一般場(chǎng)所防止觸電事故的漏電保護(hù)器，當(dāng)漏電電流達(dá)到60 mA時(shí)，通常要求漏電保護(hù)器必須在0.2s內(nèi)斷開電路，當(dāng)漏電電流為250 mA時(shí)，要求在0.04s內(nèi)斷開電路。用于防止發(fā)生火災(zāi)的漏電保護(hù)器的靈敏程度可以適當(dāng)放寬，動(dòng)作時(shí)間在0.1s到2s之間。 為經(jīng)常檢查漏電保護(hù)器的動(dòng)作性能，漏電保護(hù)器上必須裝一個(gè)試驗(yàn)按鈕，按下按鈕時(shí)，可以模擬一個(gè)漏電電流，以檢查漏電保護(hù)器的開關(guān)能否正常脫扣。4 漏電保護(hù)器的硬件設(shè)計(jì)圖4.1 硬件電路主框漏電保護(hù)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(cè)電路、漏電檢測(cè)

24、電路、單片機(jī)電路、液晶報(bào)警顯示電路、電機(jī)控制電路和按鍵設(shè)置電路組成, 見圖 4.1。圖 4.2 電源電路以下是各部分電路的簡(jiǎn)要說明:(1) 供電電源電路電源電路主要是為電機(jī)控制電路、單片機(jī)控制、電壓電流漏電檢測(cè)電路、聲音報(bào)警和液晶顯示電路提供+12V和+5V 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，電路框圖見圖4.2。(2) 單片機(jī)電路單片機(jī)是漏電保護(hù)器的核心, 完成漏電保護(hù)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(xiàng)設(shè)置、聲音報(bào)警、液晶顯示控制和電機(jī)控制等功能。單片機(jī)采用的是STC公司的STC89C51

25、RC/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3.3v供電，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4.3 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

26、制繼電器的常開節(jié)點(diǎn)與火線連接, 框圖見圖4.3。同時(shí)檢測(cè)位置信號(hào), 當(dāng)?shù)竭_(dá)指定位置是, 切斷信號(hào), 使電機(jī)停轉(zhuǎn)(如交流電出現(xiàn)故障，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)使電源斷路, 檢測(cè)位置信號(hào), 到達(dá)斷路位置, 單片機(jī)使單片機(jī)停轉(zhuǎn))。圖4.4 三相交流電電壓檢測(cè)電路三相交流電電壓電流漏電檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)三相交流電電壓、電流和漏電的檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)過壓、欠壓、過流和漏電的保護(hù)(見圖 4.4)。電壓檢測(cè)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?，?duì)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(duì)應(yīng)3.3v電壓, 實(shí)際調(diào)節(jié)為2

27、20v交流輸入對(duì)應(yīng)2.42v。電流檢測(cè)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(hào), 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(duì)應(yīng)3.3v。漏電檢測(cè)電路由漏電電流互感器(檢測(cè)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(hào), 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(duì)應(yīng)3.3v。(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

28、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。聲音報(bào)警電路采用語(yǔ)音芯片完成對(duì)過壓、欠壓、過流和漏電的聲音報(bào)警, 語(yǔ)音芯片為 API8108。5 漏電保護(hù)器的軟件設(shè)計(jì)圖5.1 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(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制功能。軟件的整體框圖見圖5.1。以下部分是對(duì)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(cè)功能。在控制器的設(shè)計(jì)中, 交流電壓的數(shù)據(jù)采集是 50

29、0ms 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(cè)完成對(duì)漏電保護(hù)器開關(guān)位置的檢測(cè)。(2) 設(shè)置狀態(tài)通過對(duì)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(duì)按鈕的采樣過程中, 需要對(duì)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(cè)按鍵, 如果還是低，認(rèn)為是低信號(hào), 否則認(rèn)為是抖動(dòng), 不預(yù)考慮。(3) 設(shè)置狀態(tài)機(jī)圖5.2 設(shè)置狀態(tài)機(jī)狀態(tài)圖圖5.3 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

30、態(tài)圖見圖5.2。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5.3。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(hào)。電路中

31、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(cè)。(5) 數(shù)據(jù)處理及控制圖5.4 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(cuò)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(duì)位置信號(hào)采樣, 通過對(duì)位置的檢測(cè)，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(dòng), 框圖見圖5.4。(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

32、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(cè)。在液晶顯示的同時(shí), 設(shè)計(jì)中還采樣發(fā)光二級(jí)管對(duì)過壓、欠壓和漏電進(jìn)行報(bào)警, 軟件實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單, 只要對(duì)相應(yīng)端口置低(共陽(yáng)極)就可以了。同時(shí)通過語(yǔ)音芯片編程, 通過聲音報(bào)警。6 結(jié)論和展望經(jīng)過實(shí)際工作的測(cè)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(cè)欠壓、過壓、過流及漏電值情況, 并根據(jù)設(shè)置和檢測(cè)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(jiǎn)化

33、硬件電路，使軟件編程更簡(jiǎn)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(yǔ)音報(bào)警, 使監(jiān)控人員得到更確定的報(bào)警信息。參考文獻(xiàn)1 王麗.基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器動(dòng)作特性檢測(cè)技術(shù)的研究.2007.2 李全利.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).北京：高等教育出版社,2005.3 封岸松,謝迪,魏立峰.基于單片機(jī)的防火漏電保護(hù)器設(shè)計(jì).現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用200例，2007,261-263.4 劉冬,李奎,王麗,于波. 小型漏電斷路器漏電保護(hù)可靠性試驗(yàn)裝置的研究. 中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)低壓電器委員會(huì)第十三屆學(xué)術(shù)年會(huì),2007.5 張洪潤(rùn). 單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京:清華

34、大學(xué)出版社,2005.6 陳學(xué)珍. 交流采樣的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 微計(jì)算機(jī)信息,2006, 3-1:159-160.7 STC89C51RC/RD數(shù)據(jù)手冊(cè).宏晶科技公司.2006.請(qǐng)您刪除一下內(nèi)容，O(_)O謝謝！Many people have the same mixed feelings when planning a trip during Golden Week. With heaps of time, the seven-day Chinese請(qǐng)您刪除一下內(nèi)容，O(_)O謝謝！National Day holiday could be the best occasion to enjoy

35、 a destination. However, it can also be the easiest way to ruin how you feel about a place and you may become more fatigued after the holiday, due to battling the large crowds. During peak season, a dream about a place can turn to nightmare without careful planning, especially if you travel with chi

36、ldren and older people. As most Chinese people will take the holiday to visit domestic tourist destinations, crowds and busy traffic are inevitable at most places. Also to be expected are increasing transport and accommodation prices, with the possibility that there will be no rooms available. It is

37、 also common that youllwait in the line for one hour to get a ticket, and another two hours at the site, to only see a tiny bit of the place due to the crowds. Last year, 428 million tourists traveled in China over the week-long holiday in October. Traveling during this period is a matter that needs

38、 thorough preparation. If you are short on time to plan the upcoming Golden Week it may not be a bad idea to avoid some of the most crowded places for now. There is always a place so fascinating that everyone yearns for. Arxan is a place like this. The beauty of Arxan is everlasting regardless of th

39、e changing of four seasons. Bestowed by nature, its spectacular seasonal landscape and mountains are just beyond word. Arxan is a crucial destination for the recommended travelling route, China Inner Mongolia Arxan Hailar Manzhouli. It is also the joint of the four prairies across the Sino-Mongolian

40、 border, where people gravitate towards the exotic atmosphere mixed with Chinese, Russian, and Mongolia elements. As a historic site for the Yitian Battle, Arxan still embodies the spirit of Genghis Khan. Walking into Arxan, you will be amazed by a kaleidoscope of gorgeous colors all the year round

41、- the Spring azaleas blooming red in the snow, the Summer sea wavering blue in the breeze, the Autumn leaves painted in yellow covering volcanic traces, and the Winter woods shining white on the vast alpine snowscape. Hinggan League Arxan city is situated in the far eastern area of Inner Mongolia Au

42、tonomous Region. Its full name Haren Arxan means hot holy water in the Mongolian language. Arxan is a tourism city in the northern frontier with a blend of large forest, grand prairies, vast snowfield, heaven lake cluster, thermium, as well as volcanic cluster. It is a rare and unique ecotourism bas

43、e filled with healthy sunshine, clean air and unspoiled green. Nestled close to the countrys largest virgin forest, and known for its spring and ecological environment, Arxan is marveled at by many tourists as the purest land on earth. You cannot miss out the Autumn of Arxan. It is definitely the be

44、st with brightly-colored scenery full of emotions. Autumn in the northern part of the country comes earlier than the South. A September rain followed by the footprints of Autumn brings more colors to the once emerald green mountain and blooming grassland. Shutterbugs flock to see for themselves the

45、marvel of splendid colors around the mountains and waters, many of whom have travel a long distance and even camp here only to capture a moment of the nature wonder. The silver birch turns golden, while the larch is still proudly green. You will find yourself drowned in the intoxicating red of the w

46、ild fruits as well as the glamour of flowers in full blown. And your heart will be lingering on the woods as its time for the wild fruits to ripe. The picturesque Arxan in Autumn is indeed a fairyland only exists in a dream that satisfies all your fantasies. If itrains heavily on Saturday night, som

47、e elderly Chinese will say it is because Zhinu, or the Weaving Maid, is crying on the day she met her husband Niulang, or the Cowherd, on the Milky Way. Most Chinese remember being told this romantic tragedy when they were children on Qixi, or the Seventh Night Festival, which falls on the seventh d

48、ay of the seventh lunar month, which is usually in early August. This year it falls on Saturday, August 2. Folklore Story As the story goes, once there was a cowherd, Niulang, who lived with his elder brother and sister-in-law. But she disliked and abused him, and the boy was forced to leave home wi

49、th only an old cow for company. The cow, however, was a former god who had violated imperial rules and was sent to earth in bovine form. One day the cow led Niulang to a lake where fairies took a bath on earth. Among them was Zhinu, the most beautiful fairy and a skilled seamstress. The two fell in

50、love at first sight and were soon married. They had a son and daughter and their happy life was held up as an example for hundreds of years in China. Yet in the eyes of the Jade Emperor, the Supreme Deity in Taoism, marriage between a mortal and fairy was strictly forbidden. He ordered the heaven tr

51、oop to catch Zhinu back. Niulang grew desperate when he discovered Zhinu had been taken back to heaven. Driven by Niulangs misery, the cow told him to turn its hide into a pair of shoes after it died. The magic shoes whisked Niulang, who carried his two children in baskets strung from a shoulder pol

52、e, off on a chase after the empress. The pursuit enraged the empress, who took her hairpin and slashed it across the sky creating the Milky Way which separated husband from wife. But all was not lost as magpies, moved by their love and devotion, formed a bridge across the Milky Way to reunite the fa

53、mily. Even the Jade Emperor was touched, and allowed Niulang and Zhinu to meet once a year on the seventh night of the seventh month. This is how Qixi came to be. The festival can be traced back to the Han Dynasty (206 BC-AD 220). Traditionally, people would look up at the sky and find a bright star

54、 in the constellation Aquila as well as the star Vega, which are identified as Niulang and Zhinu. The two stars shine on opposite sides of the Milky Way. Customs In bygone days, Qixi was not only a special day for lovers, but also for girls. It is also known as the Begging for Skills Festival or Dau

55、ghters Festival. In this day, girls will throw a sewing needle into a bowl full of water on the night of Qixi as a test of embroidery skills. If the needle floats on top of the water instead of sinking, it proves the girl is a skilled embroiders. Single women also pray for finding a good husband in the future. And the newly married women pray to become pregnant quickly. Tradition transformed The love story of Niulang and Zhin