智能型漏电保护器检测仪硬件设计

王瑾、殷明阳、谢忠君、孟蓓、李莹秋、程千、孙子涵

山东理工大学 255000

摘要 漏电保护能够有效避免由于间接或直接接触所引起的单相触电事故，防止由于漏电引起的电气火灾，控制或消除所有类型的单相接地，控制或消除低压及以下配电系统中的所有类型的单相接地。在此基础上，本文简要分析了智能型漏电保护器检测仪的硬件设计。

关键词 智能型；漏电保护器检测仪；硬件设计

引言

结合实际的漏电保护器工作原理以及检测方法，设计相应的智能漏电保护检测仪。该设备基于带键盘和LCD的单片机。外围电路主要包含直流稳定器、数据采集电路、D/one开关电路、可调电流源电路、EEPROM外部电路、日历时间电路等等，同时还需要噪声也会对检测精度产生不利的影响，需要对抗干扰系统进行设计。

一、触电风险

在低压电击下，人体对电流的反应程度以及损伤程度是由人体电阻确定的。当电流通过头部时，将导致昏迷，造成严重的脑损伤甚至死亡。流经脊髓的电流会麻痹下半身，对中枢神经系统或相关部位造成严重损害，并导致死亡。电流最危险的路径是从胸部到左手，电流流经心脏。由于路径较短，心脏颤抖，脉搏停止，血液循环中断，患者死亡。手部心律失常不太可能发生，但更危险，因为电流也会通过心脏。从胸部到腿部的路径是一条低风险线，但会因癫痫发作而减少，从而导致二次伤害，如电流通过身体或掉落、高接触电压和长电流。高频电流持续的时间比较长，皮肤相对湿润，接触的面积比较大，接触后损伤大，反之亦然。

二、漏电保护器检测仪的重要性

漏电保护器检测仪器是电力安全使用的主要保护措施之一，接触的原因很多，但人的主观因素不容忽视。电工应牢固树立“先安全后预防”的原则，电工也应普及电气安全的基本知识。根据规定，安装在水中的电气线路和设备、安装在潮湿腐蚀场所的电气设备、便携式电气设备，所有建筑的暂用电气设备及任何类型的出口电路，均须装设检漏仪器。但是，应当指出，这并不是保护直接接触的唯一手段。

三、漏电保护器检测仪工作原理

漏电保护检测仪是低压电网安全使用的保护装置.安装和使用本电气设备是防止发生电流事故、断电的有效技术措施，短路、点火和电气设备损坏。短路断路器是一种电流互感器信号检测和紧急断开装置，按电路总开关，故障时切断电源，防止事故发生，检测电击信号可防止与电击直接接触，检出漏电误差信号可以防止间接暴露在电击中，如果发现电击信号或泄漏信号，故障信号可能以电压下降的形式出现，因为电流（包括冲击电流）通过接地装置或传感器元件发生故障。在没有电击和泄漏保护电路故障的情况下，在正常情况下，通过泄漏保护器中一回路互感电流之间的零序电流相位为零。因此，电流的工作线是在零序电流互感器的环形芯内循环的，磁通量为零，漏电保护不工作，系统能够正常供电。在发生保护电路故障或漏电的情况下，通过运用变压器零序进行所有阶段的充电电流相位（包括中性线电流）不是泄漏电流的存在。磁通量之和不等于零，二次绕组零序电流变换器在二次绕组中工作时产生感应电动势。信号电压由中间通信信道进行处理和匹配，当在预期值时，可以驱动主开关快速切断保护电路电源，避免接触。

四、智能防漏检测仪硬件设计

智能防漏检测仪开关CPU采用PIC16F877单片机PIC型号，具有以下技术优势：一是使用哈佛总线结构设计，数据线以及指令总线进行单独的设计，并通过运用不同的宽度来保证指令的提取。提高CPU指令的准确性和响应速度。二是MCU指令系统包含35条指令，非常方便编程和后续修改。三是代码的压缩率很高，这有助于压缩程序空间。四是在单片机中运用哈佛总线结构，能够进行快速的指令的读取，响应的运行速度也有了极大的加快，有效地提升了CPU的执行速度。

智能漏电开关的硬件系统配置如下：第一，电流互感器模块。电流互感器铁芯采用高性能粘接材料，输出线性度更好。信号处理模块。在开关运行过程中，工频奇异谐波电流是影响开关运行可靠性的主要因素。因此，决定安装有源低通滤波器，以有效消除滤波后奇异谐波转换和交直流的影响，从而提高开关的运行精度。CPU模块。该方法选用的CPU主要由ram、flashrom、串行to/D通信等组成。在10bit和20MHz时，转换器/D的单次转换时间仅为1.6us10。第二，人机交互模块。人机交互模块主要由显示屏和工作电路组成。显示屏用于显示系统的线路泄漏电流和快门延迟，包括数字驱动电路和LED显示屏。动态显示模式的选择考虑了人机交互模块的操作功耗。工作周期是人机交互模块的执行周期，包括光电隔离和继电器。第三，电源模块。电源模块为包含一系列隔离电源的微控制器提供工作电源。人机接口电路。人机接口电路的功能是设置快门延迟，保护值和标准数据存储在EEPROM中。智能丢失开关启动后，定时器1定时停止，信号频率为1ms。信号被发送到单片机，然后给出响应并发送到处理程序。根据判断结果判断RB端口中断或定时器1中断，并输入计算/D程序或键盘计算程序的时间中断。系统将转换后的信号与标准数据进行比较，超过标准值时提供激活动作，并发出报警提示，在人机交互界面上显示相关信息。

五、系统硬件抗干扰设计

噪声干扰对智能仪器的影响非常大，可以混入智能仪器的信号中，影响仪器的有效分辨率灵敏度，造成测量结果出现重大误差。首先，选择合适的组件。在选件时，需要结合以下两点：首先，HC类零件的优先权；其次，电气参数需要具备足够的余量：功率应与电压降低一起使用，电压安全系数为2-3。目前的安全系数在1.5到2之间，高速仪器提供了时间储备。印刷电路板上的电路是按照抗干扰的基本原理构造的：合理的器件电路、合理的布线和解耦电容器的设计。

结语

总之，漏电保护器检测仪泛应用于各行各业，必须了解和掌握避雷器的使用案例、保护形式、保护对象，才能选择合适的避雷器并进行正确的安装和接线。确保各级用电安全，真正做到防患于未然。

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