基于單片機(jī)的防火漏電保護(hù)器設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的防火漏電保護(hù)器設(shè)計(jì) 防火漏電保護(hù)器 1引言 (lntroduction) 防火漏電保護(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)，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防火漏電保護(hù)器。 本文中防火漏電保護(hù)器的設(shè)計(jì)，以 51單片機(jī)為核心，完成防火漏電保護(hù)器的設(shè)計(jì)。主要實(shí)現(xiàn)三相交流電電壓、電流和漏電的額定值設(shè)定，電壓、電流和漏電的采樣，以及對(duì)相應(yīng)故障（如過(guò)壓、欠壓、過(guò)流和漏電超標(biāo)）實(shí)施保護(hù)。文中從硬件和軟件設(shè)計(jì)兩部分來(lái)說(shuō)明防火漏電保護(hù)器的設(shè)計(jì)。 2防火漏電保護(hù)器的硬件設(shè)計(jì) 防火漏電保護(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)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。 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 +Sv電源，+12V和 +5V電源由 220V交流電經(jīng)過(guò)變壓器、整流濾波電路和 LM7812和 LM7805芯片產(chǎn)生。 2)單片機(jī)電路 單片機(jī)是防火漏電保護(hù)器的核心，完成防火漏電保護(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 STC89C5IRC/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)的 51單片機(jī)，在設(shè)計(jì)中選用該系列的 89LE516AD單片機(jī) 3，該單片機(jī)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(jī)是 3.3v供電，在電路中采用 Sv電壓串聯(lián)兩個(gè)二極管 (1N4007)實(shí)現(xiàn)。 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(lái)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(guò)三極管控制繼電器的常開節(jié)點(diǎn)與火線連接，框圖見圖 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)）。 4)三相交流電電壓電流漏電檢測(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(guò)壓、欠壓、過(guò)流和漏電的保護(hù)（見圖 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 220v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 5)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(guò)壓和欠壓值，過(guò)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