漏電保護測試系統電路原理分析

系統以L(fǎng)PC2132為核心，具有擴展測試電流的產(chǎn)生和調節模塊、動(dòng)作執行單元、電流檢測電路以及鍵盤(pán)等外圍設備。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轉換器，2個(gè)32位定時(shí)器/計數器，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)標準UART，以及多達9個(gè)邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷。16kB的片內靜態(tài)RAM和64kB的片內Flash程序存儲器避免了LPC2132外擴存儲器，簡(jiǎn)化了電路，提高了運行速度。漏電保護器的動(dòng)作特性自動(dòng)測試系統結構框圖如圖1所示。

測試電流產(chǎn)生及調節模塊

測試電流產(chǎn)生和調節模塊如圖2所示。測試電流的產(chǎn)生是將50Hz、220V的正弦交流電經(jīng)過(guò)220：12的降壓變壓器和電動(dòng)調壓器，輸出0~12V的正弦交流電，再通過(guò)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(mǎn)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節通過(guò)LPC2132控制電動(dòng)調壓器實(shí)現。為了使測試電流能均勻地變化，電動(dòng)調壓器采用了交流伺服控制。在測試過(guò)程中，LPC2132對采集到的實(shí)時(shí)回路中的測試電流值與設定值比較，并計算得到控制量，控制伺服電動(dòng)機轉動(dòng)，帶動(dòng)電動(dòng)調壓器的電刷在副邊上穩定地滑動(dòng)，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(dòng)機的運動(dòng)速度，P0.3腳輸出高或低的電平信號，控制伺服電動(dòng)機轉動(dòng)的方向。

電流檢測電路

電流檢測電路如圖3所示。通過(guò)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.

在檢測電流的大小時(shí)，根據測試電流的周期(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，根據電流互感器的衰減倍數和提升電壓的數值，通過(guò)軟件算法計算出實(shí)際的電流有效值。電路應滿(mǎn)足如下條件，當交流電流的瞬時(shí)值達到正向峰值時(shí)，放大器輸出5V;當交流電流的瞬時(shí)值達到負向峰值時(shí)放大器輸出 0V.3 A/D轉換及控制電路

電流檢測電路的輸出信號VOUT送入LPC2132內置的8路10位高速A/D轉換輸入端，對漏電電流的大小進(jìn)行檢測。

由于A(yíng)/D轉換為10位，當輸入電壓為5V時(shí)，輸出數據值為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(mǎn)足測試需要。漏電保護器的漏電電流產(chǎn)生的開(kāi)始信號和動(dòng)、靜觸頭斷開(kāi)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器動(dòng)、靜觸頭的分斷時(shí)間進(jìn)行檢測。P0.5與P0.6腳分別控制繼電器J1、J2的閉合和分斷，選擇三種不同測量范圍的測試電流。LPC2132與上位機之間采用串行通信，由于系統是3.3V系統，所以要使用SP3232E進(jìn)行RS- 232電平轉換。SP3232E是3V工作電源的RS-232轉換芯片。A/D轉換及控制電路如圖4所示。