基于单片机实现漏电检测方法的研究

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

基于单片机实现漏电检测方法的研究

作者：沈建伟

来源：《职业·中旬》2010年第10期

仪器设备和家用电器的漏电指标是一项重要的安全性指标。仪器设备和家用电器出厂时,若不检测这项指标将是非常危险的。为了使用者的人身安全,电热水器必须具有漏电保护功能的装置,本文在分析了漏电检测模块工作原理的基础上,设计出一种基于单片机实时采样漏电信号并可接收上一级控制系统的参数要求,自动检测漏电参数,一旦检测到漏电就能达到实时断电的功能。

一、漏电检测工作原理

根据霍尔磁式原理检测漏电状态,如图1所示,在实际应用中,把火线与中线同时穿过一个环形磁芯,作为漏电互感器的初级线圈,次级线圈(数百匝)输出漏电信号。从电源火线端流出的电流IL+,流经支路全部负载后,返回电源中线端的支路电流为IL-,当该支路没有接地电流时,IL+=IL-,穿过环形磁芯的电流大小相等,次级线圈无漏电信号输出,即电源输入线中的火线电流与中线电流完全平衡,次级漏电信号为零。而当系统发生故障时,假设系统出现的接地漏电电流为IR,则IL+=IL-+IR,火线电流与中线电流将失去平衡,其合成电流就是漏电电流,次级漏电信号的大小和漏电程度成正比。 二、漏电控制电路

电热水器漏电控制电路由晶体三极管Q1、二极管D1、电阻R1、R2和继电器J1、J2组成(如图2所示)。当单片机响应中断后,从I/0口输出高电平到晶体三极管Q1,三极管Q1导通驱动继电器J1闭合,继电器J2通电,在0.1秒钟内迅速切断整个系统的供电,从而可迅速切断电流对人体的伤害程度,确保人身安全。同时,从单片机I/O口输出一定频率的方波信号,由晶体三极管驱动蜂鸣器,使蜂鸣器发出声音,报警危险。 三、软件实现

该漏电检测功能在软件上兼顾了采样的实时性和单片机的计算能力,适合采用定时中断采样的采样方式及计算能力较弱的单片机系统中[4]。程序采用C语言编写,只需要改变部分宏定义即可移植到不同的单片机系统中。在定时中断采样程序中系统对漏电信号进行采样、计算及处理。图3为漏电处理程序流程图,设置漏电正常状态计数器是防止电网波动对系统判断的影响。同时漏电动作延时时间精度可以得到很好的保证。在主程序中系统实时查询相应的漏电状态,并根据状态做出报警及保护动作。 四、实验调试

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

根据图4所示,假设允许最大漏电流为IL(通常为数毫安,具体数据可查阅相关规定),漏电互感器次级的匝数为N,则次级电流为IL/N 产生的信号电压为,放大器的放大倍数为K,则C点最大下拉幅度为,产生漏电中断的条件是:

根据一块做好的热水器控制板,用一根导线穿过漏电互感器,从中通过数毫安的交流电流(不必用220V高压,只要用几伏特的低压交流电源串联一个电阻就可以)。为测试环境的稳定正确性,R1选择1KΩ左右电阻,根据以上公式,调节放大器的放大倍数或R3阻值,使用软件仿真,在单片机管脚上就能感应到中断信号。 (作者单位:浙江省绍兴市中级人民法院)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hxjd.html