單片微處理器在漏電保護開關(guān)中的應(yīng)用

一、　單片微處理器簡介

    單片微處理器又稱單片機，它是將組成微型計算機的各個功能部件，例如中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存貯器RAM、程序存貯器ROM、輸入輸出電路I/O、定時/計數(shù)電路TCC、中斷控制電路INT等電路集成在一塊芯片中，在應(yīng)用時單塊芯片即可構(gòu)成一個完整的微型計算機系統(tǒng)的微處理器芯片。大部分單片微處理器只能處理數(shù)字信號，模擬信號需先進行A/D變換將其數(shù)字化后才能進行處理。

    單片微處理器的出現(xiàn)，為工業(yè)自動化控制、智能化儀器儀表等方面開辟了廣闊的道路，而將單片微處理器應(yīng)用于漏電保護開關(guān)是提高漏電保護開關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品品位的有效途徑。

二、目前漏電保護開關(guān)產(chǎn)品存在的缺點

    目前多數(shù)漏電保護開關(guān)是電子電路構(gòu)成的，其中有關(guān)時間控制電路及合閘次數(shù)控制電路大多數(shù)采用RC定時電路，而長時間RC定時電路需采用大容量的電容器，生產(chǎn)廠家考慮到成本原因一般采用電解電容器。相比較而言，電解電容器是穩(wěn)定性與可靠性較差的電子元器件，電解電容的容量及漏電流不但與溫度有關(guān)，還與電解電容使用時的工作狀態(tài)有關(guān)，而且還與貯存期長短和貯存溫度有關(guān)，電解電容器在精確電子電路設(shè)計中是最難把握的元器件。

    目前交流電網(wǎng)使用的漏電保護開關(guān)，特別是作為總保與分保使用的漏電保護開關(guān)廣泛采用鑒相鑒幅技術(shù)，鑒相鑒幅漏電保護開關(guān)具有各相突變動作靈敏度與線路固有漏電流的幅度及相位無關(guān)，突變漏電動作電流靈敏度與緩變漏電動作電流靈敏度可分別設(shè)置，整機抗干擾能力強、適用范圍廣等特點。

    鑒相鑒幅漏電保護開關(guān)一般設(shè)置三組突變量檢測電路，還需要三相抽樣脈沖形成電路、緩變電流檢測電路、重合閘及脫扣閉鎖電路等，其各電路之間邏輯關(guān)系復(fù)雜；鑒相鑒幅漏電保護開關(guān)存在著大量與時間及與次數(shù)有關(guān)的電路，例如漏電保護開關(guān)的分?jǐn)鄷r間控制電路、重合閘間隔時間控制電路、重合閘次數(shù)控制電路、三相抽樣脈沖形成電路等。由于鑒相鑒幅漏電保護開關(guān)電路復(fù)雜、需調(diào)整元件多、使用RC定時電路，特別是使用電解電容的RC定時電路，是造成目前鑒相鑒幅漏電保護開關(guān)生產(chǎn)過程工藝控制困難、生產(chǎn)效率較低、產(chǎn)品性能不十分穩(wěn)定的主要原因。

三、　單片微處理器在漏電保護開關(guān)中的應(yīng)用

    單片微處理器的工作原理與其特點是：

    （1） 用0、1兩種電平表示二進制數(shù)字信息，擅長于處理數(shù)字信號。

    （2） 具有邏輯判斷功能，也就是我們常說的具有“智能”。

    （3） 微處理器是在程序的控制下分時工作的，但其工作時鐘很快，在較短的時間內(nèi)可完成不同的任務(wù)。

    一般說來，凡是需要邏輯運算、邏輯判斷、數(shù)制轉(zhuǎn)換、開關(guān)量控制、定時計數(shù)的地方，均可應(yīng)用單片微處理器。

    根據(jù)單片微處理器擅長于作邏輯運算、邏輯判斷與進行定時和計數(shù)、開關(guān)量控制工作的特點，單片微處理器在漏電保護開關(guān)中的應(yīng)用一般有兩種方案。    
  第一種方案是保留原漏電保護開關(guān)的信號放大、閥值檢測等部件，僅將邏輯判斷電路與定時和計數(shù)電路數(shù)字化，將零序TA將線路中的剩余電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)信號放大電路放大后送入三組鑒相鑒幅電路。三組鑒相鑒幅電路在單片微處理器A、B、C輸出的控制下，分別采樣并比較特定時刻的剩余電流值，在剩余電流變化且達到閥值時，鑒相鑒幅電路輸出信號到單片微處理器。單片微處理器根據(jù)輸入的信號進行邏輯判斷，在符合某相漏電流突變增加且達到額定時間值時，輸出信號到執(zhí)行電路控制脫扣操作。

    緩變電流檢測電路在剩余電流達到或超過額定值時輸出信號到單片微處理器，單片微處理器在緩變電流信號達到或超過額定時間值時輸出信號到執(zhí)行電路控制脫扣操作。

    單片微處理器根據(jù)電源電路提供的交流電源時基信號從A、B、C端分時輸出三組鑒相鑒幅電路所需的采樣控制信號。

    第二種單片微處理器控制的鑒相鑒幅漏電保護開關(guān)方案是將漏電保護開關(guān)零序TA拾取的剩余電流放大后即進行A/D變換，將模擬量的剩余電流數(shù)字化后進入單片微處理器，其變化的剩余電流閥值檢測，邏輯判斷與定時、計次均由單片微處理器處理，此方案又可稱為全數(shù)字化方案。全數(shù)字化方案鑒相鑒幅漏電保護開關(guān)特別是選擇帶A/D變換部件的單片微處理器時，整體電路更為簡潔，生產(chǎn)過程調(diào)試工作量更為減少，漏電保護開關(guān)的穩(wěn)定性更為可靠，但其單片微處理器芯片價格較高。

四、