斷路器硬件功能模塊的設計

1　電源模塊設計

本研究的電源采用直接接入零火線(xiàn)，通過(guò)lnk306芯片進(jìn)行轉化，通過(guò)調整電阻值來(lái)獲得控制模塊所需要的13V電壓，實(shí)現了220V到13V的直接轉換[6]，從而無(wú)需另外給予斷路器單獨供電，由于微處理系統需要5V的電壓供電，通過(guò)78M05芯片來(lái)轉化。

2　信號采樣模塊的設計

本研究通過(guò)在零火線(xiàn)上各用一個(gè)零序電流互感器，采集零火線(xiàn)上的實(shí)時(shí)電流，將其轉換為可控單片機識別的電壓信號，通過(guò)LM358的放大倍數調整采樣的精度。

3　微處理系統模塊的設計

微處理系統模塊主要包括Atmega16單片機[7]，JTAG口，3盞顯示不同情況的燈，通過(guò)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(xiàn)路的狀況。

4　控制模塊的設計

因為是大電流的控制，傳統意義上的繼電器就不能用了，這里用雙向晶閘管來(lái)實(shí)現，它能通過(guò)大電流，而且雙向晶閘管可以很方便地閉合和斷開(kāi)，由于大電流的操作危險性高，筆者用了光耦來(lái)進(jìn)行隔離，筆者通過(guò)一個(gè)三極管作為開(kāi)關(guān)，通過(guò)單片機控制三極管的導通和斷開(kāi)，而實(shí)現光耦的導通與斷開(kāi)，從而實(shí)現了用小電流控制大電流的目的。本研究通過(guò)雙向晶閘管來(lái)代替傳統斷路器的脫扣器還可以避免產(chǎn)生由于線(xiàn)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(kāi)瞬間，觸頭間隙就會(huì )出現電弧。此時(shí)，觸頭雖然已經(jīng)分開(kāi)，但是電路中的電流還在繼續流通，只有熄滅電弧，電路才真正斷開(kāi)。如果用雙向晶閘管代替傳統的脫扣器，就能避免電弧的產(chǎn)生。首先，晶閘管是一個(gè)無(wú)觸點(diǎn)的開(kāi)關(guān)，不存在觸頭;其次，雙向晶閘管的斷開(kāi)需要在線(xiàn)路中的電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)才能斷開(kāi)，也就是說(shuō)晶閘管的斷開(kāi)瞬間，線(xiàn)路中是沒(méi)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)是半導體，對于電弧的產(chǎn)生也有一定的抑制作用。所以，本研究通過(guò)采用雙向晶閘管，線(xiàn)路中可以成功避免電弧的產(chǎn)生。在一系列的測驗中，晶閘管承受了20A～3000A電流的沖擊，都沒(méi)有電弧的產(chǎn)生，同時(shí)晶閘管本身沒(méi)有出現損壞，安全性非常高。

5　無(wú)線(xiàn)通信模塊的設計

最后筆者要將產(chǎn)品應用于家用電器中，并將和電表綁定，這樣不但可以保護家用電器，而且還可以便于供電局對電表的管理，無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍是200m，可以在每個(gè)小區設置一個(gè)終端，通過(guò)這個(gè)終端來(lái)控制這個(gè)小區的所有斷路器的控制，通過(guò)終端發(fā)出命令，無(wú)線(xiàn)模塊接受命令，并把命令傳遞給微處理系統，微處理系統接受命令，并執行相應的操作。

6　界面顯示模塊的設計

為方便用戶(hù)的操作，筆者將設計人性化的界面顯示，筆者用液晶1602來(lái)作為顯示屏，配以9個(gè)數字鍵來(lái)執行相應的操作，在顯示屏中，筆者將有以下功能：平時(shí)，界面將顯示當前線(xiàn)路中的漏電流值和過(guò)載值，如果筆者需要對其操作，開(kāi)始時(shí)，筆者將進(jìn)行設備連接狀況的自我檢測，如果連接正常，界面上將顯示其正常，然后進(jìn)入主頁(yè)面，主頁(yè)面中有以下幾項：①漏電流值設置;②過(guò)載電流值設置;③密碼設置;④刪除記錄;⑤聯(lián)網(wǎng)設置;⑥自檢。