CN101114768A - 由微处理器产生模拟信号进行故障电弧自检的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种故障电弧断路器AFCI(Arc-Fault Circuit-Interrupter)的自检方法,属于电源保护领域。本发明中,当需要对AFCI的故障电弧检测功能进行自检时,由微处理器产生一组故障电弧的模拟脉冲信号,由反馈电路送到信号采样的输入端,经运算放大器放大整形后,将该模拟脉冲信号送回微处理器的输入端,由程序来进行处理和判断,确认该信号为故障电弧后,微处理器发出控制信号使AFCI的执行***动作,断开电源,完成AFCI故障电弧的自检过程。本发明主要用于检测AFCI的故障电弧信号处理通道、微处理器的故障电弧诊断程序、可控硅执行电路及机械脱扣部分。
Description
技术领域
AFCI(Arc-Fault Circuit-Interrupter)技术是一项最新的电路保护技术,其主要作用是防止一些由故障电弧引起的火灾,主要应用于供电线路和家用电器,在发现负载发生故障电弧时能及时断开电路提供保护。本发明直接涉及到一种电源保护装置——AFCI的自检方法。因此,本发明属于电源保护领域。
背景技术
过去的AFCI进行自检的测试方法,都是由按钮产生一个模拟接地故障电流来使AFCI脱扣,这种自检的方法只能测试***的漏电保护功能和脱扣执行部分,无法对***故障电弧输入信号的通道及信号判断处理的软硬件***进行检测。美国UL新标准要求在2007年7月15日之后,所有AFCI装置都要有模拟电弧的自检测试功能,但是要在AFCI中产生真正的故障电弧来进行自检是不可能的。本发明是一种由AFCI的微处理器产生故障电弧的模拟信号,对***信号输入通道,信号判断处理的软硬件及脱扣执行部分进行检测的新方法。
发明内容
本发明的AFCI采用微处理器智能技术,采用程序判断的方法,准确地对每个电源频率半周期内的电流信号进行鉴别、计数和计时,当确定为有故障电弧发生时,和由微处理器输出控制信号,使AFCI的执行***进行脱扣,实现对电路和电器及时有效的保护。
本发明在微处理器的硬件电路中设置了一个测试按钮,作为自检请求的输入;在微处理器故障电弧模拟脉冲信号的输出电路中,设置一个由电阻和二极管组成的反馈电路,用于将微处理器的故障电弧模拟信号送到电弧信号采样的输入端。微处理器的程序在运行中不断扫描测试按钮,当检测到自检请求时,程序输出一组故障电弧的模拟脉冲信号,由反馈电路送到信号采样的输入端,经运算放大器进行放大处理后,其输出端将这组模拟脉冲信号送回微处理器的输入端,由程序来进行判断和处理,确认为该信号为故障电弧后,微处理器发出控制信号使AFCI的执行***动作,断开电源,由此来检测***是否能正常工作。本发明的自检检测了故障电弧模拟信号处理通道、微处理器的故障电弧诊断程序、可控硅脱扣执行电路及***的机械部分。
本发明的目的和特征将在接下来的描述和以上权利要求中指出。
附图说明
附图为本发明AFCI的故障电弧检测电路和自检电路的电原理图。
如图所示,故障电弧检测电路由CTA、R15、R16、R17、R18、R19、R20、D5、D6、D7、U1、R27、R28、Q1、R29组成。其中CTA为电流互感器,用来采样电流信号;D5、D6组成一个桥式整流电路,D7起限幅作用,R18和R19利用组成一个分压电路,用于调整AFCI的灵敏度,U1为运算放大器,对输入信号进行放大和整形;Q1为一NPN三极管,和R27、R28、R29一起完成运算放大器输出信号的反相及电平转换。
如图所示,U2为微处理器,P1.2为电弧信号输入端,P3.1为故障电弧模拟信号的输出端口,P3.0为脱扣信号输出端。自检测试电路由按键开关AN和上拉电阻R31组成,D11和R26组成故障电弧模拟信号反馈电路。
如图所示,脱扣电路由R32、R33、Q2、R34、R35、D12、U4、R3、R6、C6、R2、C2、可控硅KC和脱扣线圈TK组成。U4为一个光电耦合器,起隔离作用,Q2为PNP三极管。
具体实施方式
其自检的具体实施过程如下:如果要对***进行自检时,首先按下测试按钮AN,微处理器U2的P0.5口电平为低电平,微处理器U2运行程序在其输出口P3.1产生一组故障电弧的模拟脉冲信号,通过电阻R26,二极管D11、R18和R20送入运算放大器U1的输入端,该信号由U1进行放大处理,其输出信号由三极管Q1进行电平转换并反相后送入微处理器U2的计数器输入端P1.2口,U2的故障电弧诊断程序对其进行计数和判别,确认为故障电弧后,由微处理器U2的P3.0口输出一个控制信号,经R32、Q2、R35、D12和光耦U4来触发可控硅KC,使可控硅KC导通,脱扣线圈TK得电,执行脱扣动作断开电源,完成***故障电弧的自检过程。
Claims (6)
1.一种由AFCI(Arc-Fault Circuit-Interrupter)的微处理器U2产生模拟信号来进行故障电弧自检的方法。当需要对AFCI的故障电弧检测功能进行自检时,由微处理器U2产生一组故障电弧的模拟脉冲信号,由反馈电路R26和D11送到信号采样的输入端,经运算放大器U1放大整形后,将该模拟脉冲信号送回微处理器U2的输入端,由程序来进行判断和处理,并驱动脱扣电路动作,完成AFCI故障电弧的自检过程。
2.如权利要求1所述,当需要对***进行自检时,按下测试按钮AN,微处理器U2的P0.5口电平由高变低。
3.如权利要求2所述,微处理器U2的程序在运行中不断扫描P0.5口的电平,当P0.5口电平为低时,微处理器U2运行程序在其输出口P3.1产生一组故障电弧的模拟脉冲信号。
4.如权利要求3所述的故障电弧的模拟脉冲信号由反馈电路R26和D11送到AFCI信号采样的输入端,经运算放大器U1进行放大处理后,其输出信号由三极管Q1进行电平转换并反相后送入微处理器U2的计数器输入端P1.2口。
5.微处理器U2的故障电弧诊断程序对权利要求4所述的反馈信号进行判别、计数和计时,确认为故障电弧后,由微处理器U2的P3.0口输出一个控制信号来触发可控硅KC,使可控硅KC导通,脱扣线圈TK得电,执行脱扣动作断开电源,完成***故障电弧的自检过程。
6.如权利要求1所述,由AFCI的微处理器U2产生模拟信号来进行故障电弧自检的方法,可用来检测AFCI是否能正常工作。该自检过程,检测了AFCI的故障电弧信号处理通道、微处理器U2的故障电弧诊断程序、可控硅执行电路及***的机械脱扣部分。
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