電流檢測電路
超級可靠的漏電保護(hù)測試系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2015-02-07 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】文章介紹的漏電保護(hù)器動作特性自動測試系統(tǒng),可測量漏電保護(hù)器的漏電動作電流值、分?jǐn)鄷r(shí)間和漏電不動作電流值,對提高漏電保護(hù)器工作的可靠性提供了主要技術(shù)參數(shù),檢測過程具有較高的自動化水平,可對在線運(yùn)行與非在線運(yùn)行的漏電保護(hù)器進(jìn)行檢測。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國每年因漏電而引起的觸電事故、火災(zāi)造成數(shù)千人死亡和數(shù)十億的經(jīng)濟(jì)損失,因此對可以防止漏電火災(zāi)及人身觸電保護(hù)的漏電保護(hù)器的性能提出了更高的要求。文章介紹的漏電保護(hù)器動作特性自動測試系統(tǒng),可測量漏電保護(hù)器的漏電動作電流值、分?jǐn)鄷r(shí)間和漏電不動作電流值,對提高漏電保護(hù)器工作的可靠性提供了主要技術(shù)參數(shù),檢測過程具有較高的自動化水平,可對在線運(yùn)行與非在線運(yùn)行的漏電保護(hù)器進(jìn)行檢測。
系統(tǒng)以LPC2132為核心,具有擴(kuò)展測試電流的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)模塊、動作執(zhí)行單元、電流檢測電路以及鍵盤等外圍設(shè)備。LPC2132是一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤32位ARM7TDMI-S核的微控制器,1個(gè)10位8路A/D轉(zhuǎn)換器,2個(gè)32位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,6路PWM單元輸出,2個(gè)硬件I2C接口和47個(gè) GPIO,2個(gè)16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART,以及多達(dá)9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷。16kB的片內(nèi)靜態(tài)RAM和64kB的片內(nèi)Flash程序存儲器避免了LPC2132外擴(kuò)存儲器,簡化了電路,提高了運(yùn)行速度。漏電保護(hù)器的動作特性自動測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
測試電流產(chǎn)生及調(diào)節(jié)模塊
圖2 測試電流產(chǎn)生及調(diào)節(jié)模塊
測試電流產(chǎn)生和調(diào)節(jié)模塊如圖2所示。測試電流的產(chǎn)生是將50Hz、220V的正弦交流電經(jīng)過220:12的降壓變壓器和電動調(diào)壓器,輸出0~12V的正弦交流電,再通過回路電阻,產(chǎn)生需要的測試電流。測試電流的產(chǎn)生分為3檔,以滿足不同的測量范圍。繼電器J1吸合,可產(chǎn)生0~1000mA的測試電流;繼電器J2吸合,可產(chǎn)生0~500mA的測試電流;繼電器J1、J2都不吸合,可產(chǎn)生0~100mA的測試電流。每一檔測試電流的調(diào)節(jié)通過LPC2132控制電動調(diào)壓器實(shí)現(xiàn)。為了使測試電流能均勻地變化,電動調(diào)壓器采用了交流伺服控制。在測試過程中,LPC2132對采集到的實(shí)時(shí)回路中的測試電流值與設(shè)定值比較,并計(jì)算得到控制量,控制伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動,帶動電動調(diào)壓器的電刷在副邊上穩(wěn)定地滑動,使副邊電壓變化,從而改變回路中的電流。LPC2132的P0.2 腳輸出脈沖信號控制伺服電動機(jī)的運(yùn)動速度,P0.3腳輸出高或低的電平信號,控制伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動的方向。
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電流檢測電路
電流檢測電路如圖3所示。通過電流互感器對測試電流進(jìn)行采樣,將電流互感器的二次側(cè)輸出信號經(jīng)濾波、放大、電壓提升等電路,變換為A/D模塊可以采集的單極性電壓信號(0~5V)后送入LPC2132.
圖3電流檢測電路
在檢測電流的大小時(shí),根據(jù)測試電流的周期(工頻)按照每個(gè)周期40個(gè)點(diǎn)進(jìn)行采樣,采樣一個(gè)周期后,根據(jù)電流互感器的衰減倍數(shù)和提升電壓的數(shù)值,通過軟件算法計(jì)算出實(shí)際的電流有效值。電路應(yīng)滿足如下條件,當(dāng)交流電流的瞬時(shí)值達(dá)到正向峰值時(shí),放大器輸出5V;當(dāng)交流電流的瞬時(shí)值達(dá)到負(fù)向峰值時(shí)放大器輸出 0V.3 A/D轉(zhuǎn)換及控制電路
電流檢測電路的輸出信號VOUT送入LPC2132內(nèi)置的8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換輸入端,對漏電電流的大小進(jìn)行檢測。
圖4 A/D轉(zhuǎn)換及控制電路
由于A/D轉(zhuǎn)換為10位,當(dāng)輸入電壓為5V時(shí),輸出數(shù)據(jù)值為1024(4FFH),因此最大分辨率為0.0049V(5V/1024)。若產(chǎn)生測試電流的回路電阻為12Ω時(shí),漏電電流的分辨率為0.4mA(0.0049V/12Ω),完全滿足測試需要。漏電保護(hù)器的漏電電流產(chǎn)生的開始信號和動、靜觸頭斷開信號分別送入LPC2132的外部中斷輸入端,采用中斷的方式對漏電保護(hù)器動、靜觸頭的分?jǐn)鄷r(shí)間進(jìn)行檢測。P0.5與P0.6腳分別控制繼電器J1、J2的閉合和分?jǐn)?,選擇三種不同測量范圍的測試電流。LPC2132與上位機(jī)之間采用串行通信,由于系統(tǒng)是3.3V系統(tǒng),所以要使用SP3232E進(jìn)行RS- 232電平轉(zhuǎn)換。SP3232E是3V工作電源的RS-232轉(zhuǎn)換芯片。A/D轉(zhuǎn)換及控制電路如圖4所示。
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