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的执行系统动作，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

由微处理器产生模拟信号进行故障电弧自检的方法
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系统的漏电保护功能和脱扣执行部分，无法对系统故障电弧输入信号的通道及信号判断处理的软硬件系统进行检测。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，对系统信号输入通道，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的执行系统进行脱扣，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的执行系统动作，断开电源，由此来检测系统是否能正常工作。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系统的机械部分。
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：如果要对系统进行自检时，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，完成系统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，当需要对系统进行自检时，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，完成系统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、可控硅执行电路及系统的机械脱扣部分。
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