斷路器硬件功能模塊的設(shè)計(jì)

1　電源模塊設(shè)計(jì)

本研究的電源采用直接接入零火線，通過lnk306芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)化，通過調(diào)整電阻值來獲得控制模塊所需要的13V電壓，實(shí)現(xiàn)了220V到13V的直接轉(zhuǎn)換[6]，從而無需另外給予斷路器單獨(dú)供電，由于微處理系統(tǒng)需要5V的電壓供電，通過78M05芯片來轉(zhuǎn)化。

2　信號(hào)采樣模塊的設(shè)計(jì)

本研究通過在零火線上各用一個(gè)零序電流互感器，采集零火線上的實(shí)時(shí)電流，將其轉(zhuǎn)換為可控單片機(jī)識(shí)別的電壓信號(hào)，通過LM358的放大倍數(shù)調(diào)整采樣的精度。

3　微處理系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)

微處理系統(tǒng)模塊主要包括Atmega16單片機(jī)[7]，JTAG口，3盞顯示不同情況的燈，通過JTAG口可以進(jìn)行程序的燒入和修改，3盞燈的變化可以顯示此時(shí)線路的狀況。

4　控制模塊的設(shè)計(jì)

因?yàn)槭谴箅娏鞯目刂?，傳統(tǒng)意義上的繼電器就不能用了，這里用雙向晶閘管來實(shí)現(xiàn)，它能通過大電流，而且雙向晶閘管可以很方便地閉合和斷開，由于大電流的操作危險(xiǎn)性高，筆者用了光耦來進(jìn)行隔離，筆者通過一個(gè)三極管作為開關(guān)，通過單片機(jī)控制三極管的導(dǎo)通和斷開，而實(shí)現(xiàn)光耦的導(dǎo)通與斷開，從而實(shí)現(xiàn)了用小電流控制大電流的目的。本研究通過雙向晶閘管來代替?zhèn)鹘y(tǒng)斷路器的脫扣器還可以避免產(chǎn)生由于線路通斷產(chǎn)生的高壓電弧。電弧的產(chǎn)生是由于斷路器切斷通有電流的回路時(shí)，只要電源電壓大于10V～20V，電流大于80mA～100mA，在動(dòng)、靜觸頭分開瞬間，觸頭間隙就會(huì)出現(xiàn)電弧。此時(shí)，觸頭雖然已經(jīng)分開，但是電路中的電流還在繼續(xù)流通，只有熄滅電弧，電路才真正斷開。如果用雙向晶閘管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的脫扣器，就能避免電弧的產(chǎn)生。首先，晶閘管是一個(gè)無觸點(diǎn)的開關(guān)，不存在觸頭;其次，雙向晶閘管的斷開需要在線路中的電壓過零點(diǎn)時(shí)才能斷開，也就是說晶閘管的斷開瞬間，線路中是沒有電流的，這樣就能避免電弧的產(chǎn)生。最后，雙向晶閘管的介質(zhì)是半導(dǎo)體，對(duì)于電弧的產(chǎn)生也有一定的抑制作用。所以，本研究通過采用雙向晶閘管，線路中可以成功避免電弧的產(chǎn)生。在一系列的測(cè)驗(yàn)中，晶閘管承受了20A～3000A電流的沖擊，都沒有電弧的產(chǎn)生，同時(shí)晶閘管本身沒有出現(xiàn)損壞，安全性非常高。

5　無線通信模塊的設(shè)計(jì)

最后筆者要將產(chǎn)品應(yīng)用于家用電器中，并將和電表綁定，這樣不但可以保護(hù)家用電器，而且還可以便于供電局對(duì)電表的管理，無線覆蓋范圍是200m，可以在每個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)終端，通過這個(gè)終端來控制這個(gè)小區(qū)的所有斷路器的控制，通過終端發(fā)出命令，無線模塊接受命令，并把命令傳遞給微處理系統(tǒng)，微處理系統(tǒng)接受命令，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。

6　界面顯示模塊的設(shè)計(jì)

為方便用戶的操作，筆者將設(shè)計(jì)人性化的界面顯示，筆者用液晶1602來作為顯示屏，配以9個(gè)數(shù)字鍵來執(zhí)行相應(yīng)的操作，在顯示屏中，筆者將有以下功能：平時(shí)，界面將顯示當(dāng)前線路中的漏電流值和過載值，如果筆者需要對(duì)其操作，開始時(shí)，筆者將進(jìn)行設(shè)備連接狀況的自我檢測(cè)，如果連接正常，界面上將顯示其正常，然后進(jìn)入主頁面，主頁面中有以下幾項(xiàng)：①漏電流值設(shè)置;②過載電流值設(shè)置;③密碼設(shè)置;④刪除記錄;⑤聯(lián)網(wǎng)設(shè)置;⑥自檢。