一种A型智能漏电保护器的制作方法

本发明涉及一种漏电保护器，尤其涉及一种A型智能漏电保护器。

背景技术：

随着经济的发展和生活水平的提高，人们对用电安全重视程度越来越高。传统的漏电保护器作为一种电气安全装置，一旦线路漏电流达到保护器限定的动作电流值时，就会在限定的时间内自动断开电源对线路进行保护。但是随微波炉、变频空调、充电器等电子器件的应用，致使电网中的直流分量越来越多，如果漏电流中含有较大的直流电流分量，传统的高磁导率互感器铁芯就会由于剩磁过高而不能输出足够的感应电压，严重时甚至磁化饱和，不能在次级线圈中产生所需的感应电压，可能导致传统的AC型漏电保护器拒动，而此时产生的接地故障对人身和用电设备同样存在危险。A型智能漏电保护器是解决这一问题的有效手段，此漏电保护器不仅对突加或缓慢上升的剩余正弦交流电流能够确保脱扣，而且对突加或缓慢上升的剩余脉动直流电流也能起到有效的保护作用，更加安全可靠，适应时代要求。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种A型智能漏电保护器。该漏电保护器不仅对突加或缓慢上升的剩余正弦交流电流能够确保脱扣，而且具有切断含有较大直流电流分量的漏电流的功能，还具有漏电和过(欠)压保护功能，以及漏电电流显示、电压显示等智能化功能。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种A型智能漏电保护器，包括电源电路、剩余电流互感器、剩余电流调理电路、电压检测控制电路、单片机、电磁脱扣电路、脱扣器、漏电实验电路以及显示输出电路。其特征在于：所述的电源电路分为两部分，一部分将电网电压变换为30V左右的直流电压，另一部分将30V的电压进一步变换为5V电压，用来给单片机和其它电路供电；所述的剩余电流互感器的铁芯使用低矫顽力、低剩磁和高磁导率的铁镍合金，其输入端感应剩余电流，输出端与剩余电流互感器相连；所述的剩余电流调理电路的输入端与剩余电流互感器相连，其输出端与单片机的输入端相连，用来将剩余电流转换为电压信号，并进行滤波和调理后送到单片机进行模数转换；所述的电压检测控制电路由电源电路供电，其输出端与单片机一个输入端相连；所述的所述的单片机是整个A型智能漏电保护器的控制中心，采用低功耗、高性价比的8位单片机ATtiny13，所述的电磁脱扣电路与单片机的一个输出端相连，接受单片机的发出的是否进行脱扣操作的信号；所述的漏电实验电路用来模拟漏电发生，验证漏电保护器是否能起到保护作用；所述的显示输出电路的输入端与单片机的另一个输出端相连，用来显示漏电电流和电压。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：随着电子器件的急剧增加，电网中的直流分量问题越来越突出，导致传统的漏电保护不能进行有效保护，本发明基于门限值的剩余电流保护方法，即针对A型剩余电流设定统一的门限值，当剩余电流瞬时值大于门限值的时间达到某一设定值时，即视作线路中的剩余电流达到动作值，既可有效切断剩余正弦交流漏电流，还可有效切断含有较大直流电流分量的漏电流，并通过显示输出电路实现漏电和过电压的自动跟踪和显示，从而提高了漏电保护器的智能化水平。

附图说明

图1是A型智能漏电保护器的结构框图；

图2是A型智能漏电保护器的电路连接原理图。

图中：电源电路1 剩余电流互感器2 剩余电流调理电路3 电压检测控制电路4 漏电实验电路5 单片机6 电磁脱扣电路7 脱扣器8 显示输出电路9

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

在图1和图2中，本发明提供了一种A型智能漏电保护器，它包括电源电路1、剩余电流互感器2、剩余电流调理电路3、电压检测控制电路4、漏电实验电路5、单片机6、电磁脱扣电路7、脱扣器8以 及显示输出电路9。所述的电源电路1分为两部分，一部分将电网电压变换为30V左右的直流电压，另一部分将30V的电压进一步变换为5V电压，用来给单片机和其它电路供电；所述的剩余电流互感器2其输入端感应剩余电流，输出端与剩余电流调理电路3相连；所述的剩余电流调理电路3的输入端与剩余电流互感器2相连，其输出端与单片机6的一个输入端相连；所述的电压检测控制电路4由电源电路1供电，其输出端与单片机6一个输入端相连；所述的所述的单片机6是整个A型智能漏电保护器的控制中心；所述的电磁脱扣电路7的输入端与单片机6的一个输出端相连，其输出端与脱扣器8相连；所述的显示输出电路9的输入端与单片机6的另一个输出端相连。

所述的电源电路1为图2中接入单片机6的管脚Vcc的电路，其中D1～D4和D9～D12构成三相全波整流电路，将三相电压整流成直流；开关管Q1工作在放大状态，R9、R11、R12、R13、D13和Q2构成负反馈电路，通过控制Q1的门极电位来调节其集电极与发射极之间的电压，从而起到降压稳压的作用；压敏电阻R5～R8和瞬变抑制二极管D5～D7起保护作用，防止浪涌过电压损坏电路；开关型稳压芯片LM2574-5.0及其外围器件构成DC～DC变换电路，将30V直流电压降为5V电压，以满足单片机和其他电路工作的需要。

所述的剩余电流互感器2为图2中L1，其铁芯使用低矫顽力、低剩磁和高磁导率的铁镍合金。它是利用电磁感应原理工作的，将用电设备的相线和零线一起穿过互感器的环形铁芯，在高导磁率的磁环上绕制合适匝数的线圈作为次级输出。

所述的剩余电流调理电路3为图2中接入单片机6的管脚PB3的电路，其中C8与剩余电流互感器2构成谐振回路，以增加励磁电流，提高小剩余电流时的输出电压；R14用来完成剩余电流互感器2次级输出的电流-电压转换；D15、D16用于电压钳位，防止剩余电流互感器2二次侧电压过高损坏运算放大器；R15和C9构成一个低通滤波器，其截止频率为50Hz，用于消除高频干扰信号的影响；R16、R17和运算放大器SU1构成放大环节；R19、R20、R21和运算放大器SU2用来提供偏置电压，将输入的负信号提升为正信号。

所述的电压检测控制电路4为接入单片机6的管脚PB5的电路，由R26，R27，R28，开关按钮S2以及档位开关JP1构成。

所述的漏电实验电路5由R29和实验按钮S1构成。

所述的单片机6内置有AD转换器和存储器，对剩余电流信号进行AD采样，将采样结果与针对A型剩余电流设定设定的门限值进行比较，根据采样周期中大于正常动作门限值的AD采样个数的多少控制计数器增长的快慢程度，进而实现脱扣动作时间的不同。

所述的电磁脱扣电路7接收单片机6检测到线路中发生漏电故障后发出的脱扣命令，驱动脱扣器脱扣，待脱扣动作完成后，单片机6停止发送脱扣信号。

所述的显示输出电路9的数码管驱动为一个采用3线串行接口的8位共阴极7段LED显示驱动器MAX7219，可同时驱动8位共阴极LED，LED可显示输出电路实现漏电和过电压的自动跟踪和显示。

A型智能漏电保护器的具体工作过程如下：

当剩余电流互感器2检测到电路中有漏电信号时，将漏电信号经过剩余电流调理电路3将漏电信号输送给单片机6，单片机6将漏电信号与针对A型剩余电流设定的门限值进行比较判断，程序根据比较结果和设定时间要求，发出漏电动作信号指令并发送给电磁脱扣电路7，通过比较器输出高电平使Q2导通，驱动脱扣器脱扣，同时将漏电电流数据发送给显示输出电路9，显示出漏电电流。

当电压检测控制电路4检测到电源电路1的电压高于或低于档位开关JP1所设定的电压时，就会将过压或欠压信号输送给单片机6，单片机6将此电压信号与额定电压进行比较判断，如果此电压高于或低于设定的额定电压范围值时，单片机6会给电磁脱扣电路7发送脱扣信号，驱动脱扣器脱扣，同时将过压或欠压的电压值发送给显示输出电路9，显示电压值。