基于A(yíng)Tmega32的漏電保護器智能化測試儀的設計

　　漏電保護器作為一種新型的低壓保護電器無(wú)論在城市還是在鄉村安裝使用非常普遍，它工作的可靠性直接影響人身安全。在美國是政府強制規定推行的用電安全保護裝置，并且每?jì)赡瓯仨毟鼡Q。我國對漏電保護器的使用雖然沒(méi)有強制規定更換的年限，但從用電安全的角度考慮，定期對漏電保護器工作性能檢測是必須要做的。本文介紹了漏電保護器動(dòng)作特性自動(dòng)測試儀，可測量和記錄漏電保護器的觸頭分斷時(shí)間、漏電動(dòng)作電流和不動(dòng)作電流，提供了改善漏電保護器工作性能的重要技術(shù)指標，檢測自動(dòng)化水平高，能檢測在線(xiàn)與非在線(xiàn)運行的漏電保護器。

　　1硬件設計方案

　　反映漏電動(dòng)作性能的主要3個(gè)參數是：額定漏電動(dòng)作電流(I△n)、漏電動(dòng)作時(shí)間和額定漏電不動(dòng)作電流(I△n0)。

　　I△n表征漏電動(dòng)作的靈敏度，是漏電保護器的漏電動(dòng)作電流值。漏電動(dòng)作時(shí)間是指對漏電保護器施加漏電動(dòng)作電流到切斷電路為止所需的時(shí)間。I△n0是防止漏電保護器誤動(dòng)作，國家標準規定的不動(dòng)作的漏電電流值，通常取0.5I△n.

　　測試漏電動(dòng)作電流的方法是：從小于0.2I△n開(kāi)始施加測試電流，在30s內線(xiàn)性地增加至I△n，若漏電保護器斷開(kāi)瞬間的電流值為I△，當滿(mǎn)足I△n0n0

　　圖1測試儀構成框圖

　　測試儀以單片機ATmega32為核心，擴展可編程的漏電電流源、漏電電流的檢測電路、觸頭狀態(tài)的監測電路、鍵盤(pán)和顯示等外圍設備。ATmega32是基于增強型AVR RISC結構的8位微控制器，指令集先進(jìn)，指令執行時(shí)間采用單時(shí)鐘周期，速度是普通8051單片機的8～12倍。工作頻率達16MHz，片內32K字節Flash程序存儲器、1個(gè)硬件16位定時(shí)器和2個(gè)8位定時(shí)器、4路PWM輸出、8路A/D轉換、1個(gè)全雙工異步串行口、32個(gè)通用I/O口。具有低功耗、高速、超強抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，在同類(lèi)產(chǎn)品中具有較高的性?xún)r(jià)比。

　　1.1可編程漏電電流源

　　保證測量準確性的關(guān)鍵是可編程漏電電流源能產(chǎn)生均勻變化的漏電電流，該漏電電流源由50Hz的正弦波發(fā)生器、交流量數摸轉換電路構成。

　　1.1.1 50Hz正弦波發(fā)生器

　　50Hz的RC正弦波振蕩電路由運算放大器組成。穩定振蕩信號的幅度是采用非線(xiàn)性負反饋，同時(shí)，采用低溫度系數的電阻與電容元件構成RC正弦波振蕩電路的選頻電路，保證振蕩頻率的穩定，為了提高帶負載的能力，正弦波輸出信號經(jīng)過(guò)電壓跟隨器輸出。

　　1.1.2交流量數模轉換電路

　　圖2交流量數模轉換電路

　　交流量數模轉換電路是可編程漏電電流源的核心部分，正弦交流量振幅的大小是通過(guò)改變數字量來(lái)控制，具有良好的線(xiàn)性度。用DAC08 08構成數模轉換電路，該器件是二進(jìn)制快速乘法式8位D/A芯片。交流量數模轉換電路如圖2所示。為了保證實(shí)現數字到正弦交流模擬信號的轉變，圖中VD是預置直流偏壓，大小等于50Hz正弦波發(fā)生器輸出信號的幅值。

　　根據圖示電路，可得到如下關(guān)系：

　　從式(5)可見(jiàn)，當電阻R1、R4、R5、R、Rf為定值時(shí)，輸出電流的大小與RL無(wú)關(guān)，僅由數字量控制。當A1、A2、…A8全為“1”時(shí)，調整電路參數，使IL=0.5A，當A1、A2…A8全為“0”時(shí)，使IL=0A.0～0.5A的電流變化范圍完全滿(mǎn)足我國目前生產(chǎn)的漏電保護器的測試要求。為了提高測量速度，在保證模擬漏電電流準確度的條件下，將輸出電流分為50mA、100mA、200mA和500mA四檔，各檔的選擇由ATmega32切換電阻R1的大小來(lái)實(shí)現。在不同的擋位，電流增加的數值大小是不一樣的。當選50mA檔位時(shí)，電流是按照0.196mA(50mA/255)遞增;當選擇500mA檔位時(shí)，電流是按照1.96mA(500mA/255)遞增，因此，可完全滿(mǎn)足為漏電保護器提供線(xiàn)性增加的漏電電流的要求。