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基于P87LPC764型單片機(jī)延時(shí)型漏電繼電器

減小字體 增大字體 作者:佚名  來源:本站整理  發(fā)布時(shí)間:2010-12-29 21:43:46
基于P87LPC764型單片機(jī)延時(shí)型漏電繼電器
摘 要:介紹以P87LPC764型單片機(jī)為核心的延時(shí)型漏電繼電器設(shè)計(jì)方案。該方案可供用戶選擇實(shí)現(xiàn)額定動(dòng)作電流和5倍額定動(dòng)作電流下不同的延時(shí)動(dòng)作時(shí)間,并有重合閘設(shè)定選擇功能。解決了以往傳統(tǒng)分立元件帶來的延時(shí)時(shí)間離散性大且不實(shí)現(xiàn)的弊端。
關(guān)鍵詞:延時(shí)時(shí)間 漏電繼電器 單片機(jī) 設(shè)計(jì) 1 引言
漏電繼電器是一種可在被保護(hù)線路漏電電流達(dá)到設(shè)定值(額定動(dòng)作電流I)后切斷被保護(hù)線路供電電源的保護(hù)裝置。漏電信號(hào)的檢測(cè)由零序電流互感器來完成,它可將檢測(cè)到的被保護(hù)線路的漏電電流轉(zhuǎn)換成毫伏級(jí)的交流電壓信號(hào),再通過信號(hào)整流、放大和濾波得到一個(gè)直流電壓,然后配合相應(yīng)的控制電路來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行回路,以實(shí)現(xiàn)切斷保護(hù)線路供電電源的控制目的。簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)過程是信號(hào)檢測(cè)濾波二級(jí)放大控制電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行回路切斷被保護(hù)線路電源。
本文給出的延時(shí)型漏電繼電器解決方案就是利用P87LPC764型單片機(jī)構(gòu)成控制電路來取代傳統(tǒng)的電路,該電路可在不同I條件下實(shí)現(xiàn)不同的延時(shí)動(dòng)作時(shí)間及其他相關(guān)功能。
2 繼電器的功能
根據(jù)漏電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及延時(shí)型漏電繼電器驅(qū)動(dòng)要求,該保護(hù)裝可以實(shí)現(xiàn)以下功能:
(1)用戶可選擇3檔額定動(dòng)作電流(分別記為I1、I2、I3),在使用中由用戶根據(jù)被保護(hù)線路的實(shí)際狀況來決定。一般可以設(shè)定I1I2I3。
(2)每一種額定動(dòng)作電流下(1倍情況下)均設(shè)有3檔延時(shí)動(dòng)作時(shí)間T1a、T1b、T1c(設(shè)定T1aT1bT1c),不難看出,這3檔額定動(dòng)作電流要區(qū)分9種延時(shí)動(dòng)作情況。延時(shí)動(dòng)作時(shí)間是指電路檢測(cè)到的漏電電流超過額定動(dòng)作電流到電路執(zhí)行回路動(dòng)作并切斷被保護(hù)線路電源的時(shí)間。
(3)與第一點(diǎn)對(duì)應(yīng),在5倍額定動(dòng)作電流下,這3檔電流可分別記為5I1、5I2、5I3,相應(yīng)的3檔延時(shí)動(dòng)作時(shí)間為T2a、T2b、T2c,同樣設(shè)定T2aTabT2c。顯然動(dòng)作電流越大,相應(yīng)延時(shí)動(dòng)作時(shí)間越小,即T2aT1a、T2bT1b、T2cT1c。
(4)在電路中保留重合閘功能。如選擇該功能,當(dāng)保護(hù)裝置動(dòng)作并切斷被保護(hù)線路電源后,將在延時(shí)T3時(shí)間后自動(dòng)恢復(fù)供電。否則,裝置必須手動(dòng)恢復(fù)并回到初始狀態(tài)。
(5)根據(jù)漏電動(dòng)作基本要求,當(dāng)選擇第條功能后,裝置可以在T3延時(shí)時(shí)間后自動(dòng)恢復(fù),但此時(shí)若檢測(cè)的漏電信號(hào)仍然超過裝置設(shè)定的額定動(dòng)作電流(可稱為二次漏電),軟件中在延時(shí)T3后緊接著設(shè)定T4(T4T3)延時(shí)時(shí)間,即應(yīng)該具備在T4并超過裝置設(shè)定的額定動(dòng)作電流時(shí),裝置處于閉鎖狀態(tài),必須手動(dòng)恢復(fù)復(fù)并回到初始狀態(tài);如果在T4延時(shí)時(shí)間到達(dá)前二次漏電解除或二次漏電本身不存在,就不會(huì)使裝置處于閉鎖狀態(tài)。這樣,設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮到二次漏電的可能性,避免盲目地自動(dòng)重合閘。 3 P87LPC764簡(jiǎn)介
P87LPC764是Philips公司推出的51內(nèi)核、改進(jìn)型單片機(jī),運(yùn)行速度為標(biāo)準(zhǔn)80C51型機(jī)的2倍,豐富靈活的端口定義、內(nèi)含二個(gè)精確模擬量比較器是選用該型號(hào)的理由。該單片機(jī)的主要功能如下:
運(yùn)行速度快;
程序存儲(chǔ)器為4KB OTP(一次編程),32B用戶代碼區(qū);
2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器;
2個(gè)精確模擬量比較器;
可編程的I/O口輸出模式;
20mA的口線驅(qū)動(dòng)能力。
4 硬件電路 4.1 信號(hào)檢測(cè)與放大電路
所示是漏電保護(hù)裝置中信號(hào)檢測(cè)與放大部分的局部電路。該裝置對(duì)漏電電流的檢測(cè)用一個(gè)零序電流互感器來完成,以將檢測(cè)到的被保護(hù)線路的漏電電流轉(zhuǎn)換成毫伏級(jí)的交流電壓信號(hào)。再由運(yùn)算放大器構(gòu)成的線性電路整流放大、通過對(duì)零二級(jí)放大,得到一個(gè)直流電壓U20。顯然,通過對(duì)零序電流互感器及相應(yīng)電路參數(shù)的設(shè)定,可使U20在一段漏電電流的范圍內(nèi)正比于漏電的電流。這樣,對(duì)漏電電流信號(hào)的處理在電路中就轉(zhuǎn)化為對(duì)U20的處理。前面提到,用戶可以選擇、3種額定動(dòng)作電流,實(shí)際上是在電路中通過調(diào)節(jié)R28、R29、R30將U20整定在3種不同的電壓,并用三選一開關(guān)S2A(提供給用戶 )來實(shí)現(xiàn),每次只有一種(必須有一種)選擇;額定動(dòng)作電流下T1a、T1b、T1c時(shí)間的設(shè)定及5倍額定動(dòng)作電流下T2a、T2b、T2c時(shí)間的設(shè)定均通過三選一開關(guān)S3A判斷,同樣每次只有一種(必須有一種)選擇;重合閘選用單選開關(guān)S1進(jìn)行設(shè)定,具體電路所示。
在P87LPC764的16腳外接電阻分壓器可以設(shè)定參考電位VREF,可以理解用戶選擇的3種不同額定動(dòng)作電流所對(duì)應(yīng)的U20是不同的,而參考電位VREF只有一種標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)一旦設(shè)定就不能改變,所以S2A的作用就是將U20信號(hào)通過開關(guān)的引導(dǎo)與電位器的分壓來把不同數(shù)值的U20調(diào)整到合適的大小,進(jìn)而與設(shè)定的參考電位VREF進(jìn)行比較。
4.2 P87LPC764的外圍電路
是P87LPC764的外圍電路部分,其中16腳是VREF電壓設(shè)定端,按照?qǐng)D中參考可以得出VREF=2V。12腳P1.0用于重合閘判斷,用戶可以選擇裝置是否執(zhí)行重合閘,P1.0為0時(shí)裝置具有重合閘功能;P1.1、P1.2、P1.3用于額定動(dòng)作電流下T1a、T1b、T1c時(shí)間和5倍額定動(dòng)作電流下T2a、T2b、T2c的判斷和選擇。二級(jí)放大后的U20,一路直接送至比較器CIN1A的輸入端(17腳),另外一路通過電阻分壓器送至比較器CIN2A的輸入端(19腳),以分別用于輸入額定動(dòng)作電流下的U20和5倍額定動(dòng)作電流下的U20,P0.0來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路中的繼電器,初始狀態(tài)設(shè)定為0(低電平,繼電器吸合),將其連接于后面的執(zhí)行電路即可使繼電器處于吸合狀態(tài),配合交流接觸器維持被保護(hù)線路的供電。

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