智能型剩余电流式电气火灾监控探测器的设计

　　图2 探测器框图。

　　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。

　　图3 剩余电流检测电路。

　　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。