一種漏電保護(hù)測試系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年因漏電而引起的觸電事故、火災(zāi)造成數(shù)千人死亡和數(shù)十億的經(jīng)濟(jì)損失，因此對可以防止漏電火災(zāi)及人身觸電保護(hù)的漏電保護(hù)器的性能提出了更高的要求。文章介紹的漏電保護(hù)器動作特性自動測試系統(tǒng)，可測量漏電保護(hù)器的漏電動作電流值、分?jǐn)鄷r(shí)間和漏電不動作電流值，對提高漏電保護(hù)器工作的可靠性提供了主要技術(shù)參數(shù)，檢測過程具有較高的自動化水平，可對在線運(yùn)行與非在線運(yùn)行的漏電保護(hù)器進(jìn)行檢測。

　　測試電流產(chǎn)生及調(diào)節(jié)模塊

　　測試電流產(chǎn)生和調(diào)節(jié)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220:12的降壓變壓器和電動調(diào)壓器，輸出0~12V的正弦交流電，再通過回路電阻，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(diào)節(jié)通過LPC2132控制電動調(diào)壓器實(shí)現(xiàn)。為了使測試電流能均勻地變化，電動調(diào)壓器采用了交流伺服控制。在測試過程中，LPC2132對采集到的實(shí)時(shí)回路中的測試電流值與設(shè)定值比較，并計(jì)算得到控制量，控制伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動電動調(diào)壓器的電刷在副邊上穩(wěn)定地滑動，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機(jī)的運(yùn)動速度，P0.3腳輸出高或低的電平信號，控制伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動的方向。

　　電流檢測電路設(shè)計(jì)

　　電流檢測電路如圖3所示。通過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(cè)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。

　　圖3 電流檢測電路

　　在檢測電流的大小時(shí)，根據(jù)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(jù)電流互感器的衰減倍數(shù)和提升電壓的數(shù)值，通過軟件算法計(jì)算出實(shí)際的電流有效值。電路應(yīng)滿足如下條件，當(dāng)交流電流的瞬時(shí)值達(dá)到正向峰值時(shí)，放大器輸出5V；當(dāng)交流電流的瞬時(shí)值達(dá)到負(fù)向峰值時(shí)放大器輸出0V。 A/D轉(zhuǎn)換及控制電路電流檢測電路的輸出信號VOUT送入LPC2132內(nèi)置的8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換輸入端，對漏電電流的大小進(jìn)行檢測。

　　由于A/D轉(zhuǎn)換為10位，當(dāng)輸入電壓為5V時(shí)，輸出數(shù)據(jù)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），完全滿足測試需要。漏電保護(hù)器的漏電電流產(chǎn)生的開始信號和動、靜觸頭斷開信號分別送入LPC2132的外部中斷輸入端，采用中斷的方式對漏電保護(hù)器動、靜觸頭的分?jǐn)鄷r(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?jǐn)啵x擇三種不同測量范圍的測試電流。LPC2132與上位機(jī)之間采用串行通信，由于系統(tǒng)是3.3V系統(tǒng)，所以要使用SP3232E進(jìn)行RS- 232電平轉(zhuǎn)換。SP3232E是3V工作電源的RS-232轉(zhuǎn)換芯片。A/D轉(zhuǎn)換及控制電路如圖4所示。

　　本測試系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)手動測試方法存在的弊端，操作界面簡單，只需在測試時(shí)輸入測試條件和參數(shù)就可以開始測試。測試結(jié)果一目了然，實(shí)現(xiàn)了測量自動化和智能化，既能檢測非在線運(yùn)行的漏電保護(hù)器，又能檢測在線運(yùn)行的漏電保護(hù)器。提高了漏電保護(hù)器的測試水平，為漏電保護(hù)器的性能研究、質(zhì)量檢驗(yàn)及生產(chǎn)提供了有效手段。