智能型剩余電流式電氣火災監控探測器的設計

　　圖2 探測器框圖。

　　其主要工作原理：把從電流互感器和線性光隔器取得的三相電流、漏電及電壓信號進行調理后，輸入到單片機的A/D 轉換， 單片機對其進行采樣后進行分析， 輸出相應的顯示及報警信號等。其分析的結果也可以通過RS485 總線傳送到上位機。

　　3.2.1 單片機電路

　　單片機選用PIC24FJ96，它是由Microchip 公司設計的一款改進型哈佛架構的高性能CPU， 是探測器的核心， 它完成探測器的各種控制功能， 包括三相電壓、三相電流和漏電電流的采樣、數據處理、報警輸出、與上位機通信、液晶顯示及按鍵等功能。

　　3.2.2 剩余電流檢測電路

　　剩余電流檢測電路是一個零序電流互感器。被保護的相線、中性線穿過環形鐵心， 構成了互感器的一次線圈， 纏繞在環形鐵芯上的繞組構成了互感器的二次線圈， 如果沒有漏電發生， 這時流過相線、中性線的電流向量和等于零， 因此在二次線圈上也不能產生相應的感應電動勢。如果發生了漏電，相線、中性線的電流向量和不等于零， 就使二次線圈上產生感應電動勢，這個信號就會被送到中間環節進行進一步的處理， 如圖3 所示。

　　圖3 剩余電流檢測電路。

　　處理后的信號送入到單片機中，單片機每個周期采樣20 個點，根據式（1）可以計算出剩余電流的有效值。

　　其中X 為采樣值。

　　3.2.3 三相電壓電流檢測

　　電壓檢測由線性光隔器、運算放大器和整流濾波電路路組成。由于探測器對電壓的精度要求不高，采用光隔器可以大大減小系統的體積。

　　電流檢測由三相交流互感器、運算放大器和整流濾波電路組成。其中三相交流互感器把電流轉換為電壓信號，經運算放大器構成的電路調理后整流濾波輸入到單片機的A/D 轉換器進行轉換。