[發(fā)明專利]由微處理器產(chǎn)生模擬信號進(jìn)行故障電弧自檢的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610106745.1
• 申請日: 2006-07-27
• 公開（公告）號: CN101114768A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 費青
• 申請（專利權(quán)）人: 劉浩銘
• 主分類號: H02H3/00
• 分類號: H02H3/00;H02H3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

AFCI(Arc-Fault?Circuit-Interrupter)技術(shù)是一項最新的電路保護(hù)技術(shù)，其主要作用是防止一些由故障電弧引起的火災(zāi)，主要應(yīng)用于供電線路和家用電器，在發(fā)現(xiàn)負(fù)載發(fā)生故障電弧時能及時斷開電路提供保護(hù)。本發(fā)明直接涉及到一種電源保護(hù)裝置——AFCI的自檢方法。因此，本發(fā)明屬于電源保護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

過去的AFCI進(jìn)行自檢的測試方法，都是由按鈕產(chǎn)生一個模擬接地故障電流來使AFCI脫扣，這種自檢的方法只能測試系統(tǒng)的漏電保護(hù)功能和脫扣執(zhí)行部分，無法對系統(tǒng)故障電弧輸入信號的通道及信號判斷處理的軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行檢測。美國UL新標(biāo)準(zhǔn)要求在2007年7月15日之后，所有AFCI裝置都要有模擬電弧的自檢測試功能，但是要在AFCI中產(chǎn)生真正的故障電弧來進(jìn)行自檢是不可能的。本發(fā)明是一種由AFCI的微處理器產(chǎn)生故障電弧的模擬信號，對系統(tǒng)信號輸入通道，信號判斷處理的軟硬件及脫扣執(zhí)行部分進(jìn)行檢測的新方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的AFCI采用微處理器智能技術(shù)，采用程序判斷的方法，準(zhǔn)確地對每個電源頻率半周期內(nèi)的電流信號進(jìn)行鑒別、計數(shù)和計時，當(dāng)確定為有故障電弧發(fā)生時，和由微處理器輸出控制信號，使AFCI的執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行脫扣，實現(xiàn)對電路和電器及時有效的保護(hù)。

本發(fā)明在微處理器的硬件電路中設(shè)置了一個測試按鈕，作為自檢請求的輸入；在微處理器故障電弧模擬脈沖信號的輸出電路中，設(shè)置一個由電阻和二極管組成的反饋電路，用于將微處理器的故障電弧模擬信號送到電弧信號采樣的輸入端。微處理器的程序在運(yùn)行中不斷掃描測試按鈕，當(dāng)檢測到自檢請求時，程序輸出一組故障電弧的模擬脈沖信號，由反饋電路送到信號采樣的輸入端，經(jīng)運(yùn)算放大器進(jìn)行放大處理后，其輸出端將這組模擬脈沖信號送回微處理器的輸入端，由程序來進(jìn)行判斷和處理，確認(rèn)為該信號為故障電弧后，微處理器發(fā)出控制信號使AFCI的執(zhí)行系統(tǒng)動作，斷開電源，由此來檢測系統(tǒng)是否能正常工作。本發(fā)明的自檢檢測了故障電弧模擬信號處理通道、微處理器的故障電弧診斷程序、可控硅脫扣執(zhí)行電路及系統(tǒng)的機(jī)械部分。

本發(fā)明的目的和特征將在接下來的描述和以上權(quán)利要求中指出。

附圖說明

附圖為本發(fā)明AFCI的故障電弧檢測電路和自檢電路的電原理圖。

如圖所示，故障電弧檢測電路由CTA、R15、R16、R17、R18、R19、R20、D5、D6、D7、U1、R27、R28、Q1、R29組成。其中CTA為電流互感器，用來采樣電流信號；D5、D6組成一個橋式整流電路，D7起限幅作用，R18和R19利用組成一個分壓電路，用于調(diào)整AFCI的靈敏度，U1為運(yùn)算放大器，對輸入信號進(jìn)行放大和整形；Q1為一NPN三極管，和R27、R28、R29一起完成運(yùn)算放大器輸出信號的反相及電平轉(zhuǎn)換。

如圖所示，U2為微處理器，P1.2為電弧信號輸入端，P3.1為故障電弧模擬信號的輸出端口，P3.0為脫扣信號輸出端。自檢測試電路由按鍵開關(guān)AN和上拉電阻R31組成，D11和R26組成故障電弧模擬信號反饋電路。

如圖所示，脫扣電路由R32、R33、Q2、R34、R35、D12、U4、R3、R6、C6、R2、C2、可控硅KC和脫扣線圈TK組成。U4為一個光電耦合器，起隔離作用，Q2為PNP三極管。

具體實施方式

其自檢的具體實施過程如下：如果要對系統(tǒng)進(jìn)行自檢時，首先按下測試按鈕AN，微處理器U2的P0.5口電平為低電平，微處理器U2運(yùn)行程序在其輸出口P3.1產(chǎn)生一組故障電弧的模擬脈沖信號，通過電阻R26，二極管D11、R18和R20送入運(yùn)算放大器U1的輸入端，該信號由U1進(jìn)行放大處理，其輸出信號由三極管Q1進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換并反相后送入微處理器U2的計數(shù)器輸入端P1.2口，U2的故障電弧診斷程序?qū)ζ溥M(jìn)行計數(shù)和判別，確認(rèn)為故障電弧后，由微處理器U2的P3.0口輸出一個控制信號，經(jīng)R32、Q2、R35、D12和光耦U4來觸發(fā)可控硅KC，使可控硅KC導(dǎo)通，脫扣線圈TK得電，執(zhí)行脫扣動作斷開電源，完成系統(tǒng)故障電弧的自檢過程。