基于单片机的漏电保护插座的电路设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com、l訇化基于单片机的漏电保护插座的电路设计Circuitdesignofleakageprotectionsocketbasedonmicrocontroller巢玉江，袁红兵CHAOYu-jiang．YUANHong-bing(南京理工大学机械工程学院，南京210094)摘要：随着人们生活水平的提高，家用电器的种类和使用不断增加，发生漏电或触电的几率也随之增多。本文介绍了一种安全适用于家庭220V供电系统的漏电保护插座的设计方法。该漏电保护插座以STOl202052AD单片机为核心进行数据采集和处理。当三相交流电的漏电量达到一定值时，立即

2、切断电源电路，从而保护人身安全和家用电器的安全。关键词：漏电保护；STCl202052AD；信号调理中囝分类号：TP273．3文献标识码：A文章编号：1009—0134(2013)o6(上)一0115一O3Doi：10．3969／i．issn．1009-0134．2013．o8(．上)．36作。该电路系统的单片机实时的进行漏电数据采0引言集，当采集到的漏电量超过规定值时单片机产生随着社会的发展，人们在生活中接触电气设一个切断电源的信号。该信号通过光耦把单片机备的机会越来越多，电气安全事故发生的几率也的控制信号转化为强电信号从而控制机械部分执越来越大u】。在家庭用电过程中，由于

3、电气设备行切断电源的动作。漏电保护插座的电路系统总本身的缺陷、使用不当和安全技术措施不利而造体结构示意图如图1所示。成的人身触电和火灾事故，给人民的生命和财产带来了不应有的损失，综合国内外的漏电保护现状，迫切需要一种预防各类事故的发生，及时切断电源，保护设备和人身安全的技术手段。对此，本文提出了一种基于STC12C2052AD单片机的漏电保护插座的电路设计方案。本方案经过实验验证完全满足漏电信号的检测和后续电路的控制。1系统总体结构设计图1系统总体结构示意图该漏电保护插座的电路系统由单片机系统模块、漏电信号调理模块、电源转换模块和驱动2系统硬件设计电路模块四大部分组成。其中单

4、片机采用的是2．1电源转换模块STC12C2052AD系列单片机，该系列带A／D转换的由于该保护插座的电路要嵌入到插座的内单片机的A／D转换口在P1口(P1．7．P1．0)，有8路8部，所以对电路的体积有了很严格的限制。综合位高速A／D转换器，速度可达到100KHz(约10万次比较了电池供电、普通互感降压和稳压二极管降／秒)；漏电信号调理模块采用运算放大器LM324压电路的优缺点，本设计选择并优化了稳压二极芯片对互感传感器产生的漏电信号进行放大；电管降压电路。经过实验验证该电路完全可以把源转换模块通过稳压二极管1N4749A和78M05把220V的交流电转换为稳定的5V直流电

5、源。转换后220V交流电转换为稳定的5V直流电源；驱动电5V电源的功率完全满足该电路系统的需要。电源路模块通过光耦把单片机产生的弱电信号转换成电路的原理图如图2所示。直流稳压电源输出稳定强电控制信号，控制后续的断电机构进行断电操性是保证获得高检测精度的前提口叫】。为了实现电收稿日期：2013-03-26基金项目：国家自然科学基金资助项目项目(61074006)作者简介：巢玉江(1987一)，男，江苏沭阳人，硕士，研究方向为嵌入式开发和机电一体化设计。第35卷第8期2013-08(上)[1151学兔兔www.xuetutu.comI生匐化源电路的稳定输出，本设计首先通过Mult

6、isim软件械动作达到切断电源的目的。对电源电路模块进行仿真模拟，其仿真结果如图33系统软件设计所示。应用软件主要包括主程序、初始化A／D子程序1RI2D23U2和A／D中断服务子程序三大部分。为了保证实时的rlI1N40上c2f上Lj一．IiIIIs采集漏电信号，本系统软件在时序上采用连续的C3：一．T’”u-1-lOpF!l⋯D’l上c4二l-c5采集和比较方式处理的设计方式。系统上电，A／Dj1N4749ALT470Iijl初始化完成后就进行数据的采集转换。当A／D转换：l完成后产生A／D中断，在AJD中断服务子程序里进图2电源转换电路原理图行数据处理。如果数据小于预定

7、值，结束中断进行下一次的A／D转换。如果A／D转换的结果大干或等于预定值则说明漏电量超过了安全标准应该把单片机的P1．6拉低。P1．6拉低会控制后续的电路执行相应的动作，从而切断电源。MSC．51系列单片机被广泛应用于仪器仪表、工业控制、智能终端i1l⋯⋯县5～一：一⋯⋯一●■t啊j0!!：痞三管0：_亨一：，·_n010j等诸多领域。随着软件技术的迅猛发展，要求单片熊i划兰L旦忙；劂一JT搀■鲫!l机系统应具有一定的数据处理能力。常用的汇编语图3电源转换电路仿真结果言难以胜任大数据的管理和复杂的数学运