基于ATmega32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，并且每兩年必須更換。我國對漏電保護器的使用雖然沒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作特性自動測試儀，可測量和記錄漏電保護器的觸頭分斷時間、漏電動作電流和不動作電流，提供了改善漏電保護器工作性能的重要技術指標，檢測自動化水平高，能檢測在線與非在線運行的漏電保護器。

　　1硬件設計方案

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

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

　　測試漏電動作電流的方法是：從小于0.2I△n開始施加測試電流，在30s內線性地增加至I△n，若漏電保護器斷開瞬間的電流值為I△，當滿足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、觸頭狀態的監測電路、鍵盤和顯示等外圍設備。ATmega32是基于增強型AVR RISC結構的8位微控制器，指令集先進，指令執行時間采用單時鐘周期，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個硬件16位定時器和2個8位定時器、4路PWM輸出、8路A/D轉換、1個全雙工異步串行口、32個通用I/O口。具有低功耗、高速、超強抗干擾等優點，在同類產品中具有較高的性價比。

　　1.1可編程漏電電流源

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

　　1.1.1 50Hz正弦波發生器

　　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性負反饋，同時，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，正弦波輸出信號經過電壓跟隨器輸出。

　　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改變數字量來控制，具有良好的線性度。用DAC08 08構成數模轉換電路，該器件是二進制快速乘法式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正弦波發生器輸出信號的幅值。

　　根據圖示電路，可得到如下關系：

　　從式(5)可見，當電阻R1、R4、R5、R、Rf為定值時，輸出電流的大小與RL無關，僅由數字量控制。當A1、A2、…A8全為“1”時，調整電路參數，使IL=0.5A，當A1、A2…A8全為“0”時，使IL=0A.0～0.5A的電流變化范圍完全滿足我國目前生產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的大小來實現。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，電流是按照0.196mA(50mA/255)遞增;當選擇500mA檔位時，電流是按照1.96mA(500mA/255)遞增，因此，可完全滿足為漏電保護器提供線性增加的漏電電流的要求。