其主要工作原理:把从电流互感器和线性光隔器取得的三相电流、漏电及电压信号进行调理后,输入到单片机的A/D转换,单片机对其进行采样后进行分析,输出相应的显示及报警信号等。其分析的结果也可以通过RS485总线传送到上位机。
3.2.1单片机电路
单片机选用PIC24FJ96,它是由MicroChip公司设计的一款改进型哈佛架构的高性能CPU,是探测器的核心,它完成探测器的各种控制功能,包括三相电压、三相电流和漏电电流的采样、数据处理、报警输出、与上位机通信、液晶显示及按键等功能。
3.2.2剩余电流检测电路
剩余电流检测电路是一个零序电流互感器。被保护的相线、中性线穿过环形铁心,构成了互感器的一次线圈,缠绕在环形铁芯上的绕组构成了互感器的二次线圈,如果没有漏电发生,这时流过相线、中性线的电流向量和等于零,因此在二次线圈上也不能产生相应的感应电动势。如果发生了漏电,相线、中性线的电流向量和不等于零,就使二次线圈上产生感应电动势,这个信号就会被送到中间环节进行进一步的处理,如图3所示。
处理后的信号送入到单片机中,单片机每个周期采样20个点,根据式(1)可以计算出剩余电流的有效值。
其中X为采样值。
3.2.3三相电压电流检测
电压检测由线性光隔器、运算放大器和整流滤波电路路组成。由于探测器对电压的精度要求不高,采用光隔器可以大大减小系统的体积。
电流检测由三相交流互感器、运算放大器和整流滤波电路组成。其中三相交流互感器把电流转换为电压信号,经运算放大器构成的电路调理后整流滤波输入到单片机的A/D转换器进行转换。
3.2.4RS485总线硬件电路
图4RS485总线硬件电路。探测器与上位机采用RS485总线通信,一台主机可以控制多达250台探测器,RS485通信系统采用主从式结构,从机不主动发送命令或数据,一切都由主机控制。
因此在一个通讯系统中,只用一台上位机作为主机,其它各台从机之间不能通信,即使有信息交换也必须通过主机转发。与上位机通信硬件电路如图4所示。