CN204464950U - 一种漏电保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种漏电保护系统，包括：线性直流恒流源，用以输出5V线性直流稳压源；转换开关，连接线性直流恒流源的输出端；漏电保护装置，连接转换开关的一路输出；负载，连接转换开关的另一路输出；单片机，连接线性直流恒流源；其中，漏电保护装置包括：霍尔元件，连接转换开关，在线性直流恒流源未漏电的状态下，霍尔元件的输入输出两端电流平衡，在线性直流恒流源漏电的状态下，霍尔元件的输入输出两端电流不平衡，输出电压发生变化；运算放大器，连接霍尔元件，将漏电状态下的霍尔元件的输出的变化电压进行差模放大，并送入单片机，在变化电压达到一预定值的状态下，单片机对线性直流恒流源进行漏电保护。

Description

一种漏电保护系统

技术领域

本实用新型涉及电路保护装置领域，特别涉及一种漏电保护系统。

背景技术

漏电保护器，简称漏电开关，又叫漏电断路器，主要是用来在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电保护，具有过载和短路保护功能，可用来保护线路或电动机的过载和短路，亦可在正常情况下作为线路的不频繁转换启动之用。

传统的漏电保护器采用三极管放大电流，这种类型的电路构成的电源效率相对较低精度较低，同时，利用模拟开关来控制电路通断，但是会存在基准电压不符模拟开关要求的情况。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提供了一种漏电保护系统。本实用新型通过以下技术方案实现：

一种漏电保护系统，包括：

线性直流恒流源，用以输出5V线性直流稳压源；

转换开关，连接线性直流恒流源的输出端；

漏电保护装置，连接转换开关的一路输出；

负载，连接转换开关的另一路输出；

单片机，连接线性直流恒流源；

其中，漏电保护装置包括：

霍尔元件，连接转换开关，在线性直流恒流源未漏电的状态下，霍尔元件的输入输出两端电流平衡，在线性直流恒流源漏电的状态下，霍尔元件的输入输出两端电流不平衡，输出电压发生变化；

运算放大器，连接霍尔元件，将漏电状态下的霍尔元件的输出的变化电压进行差模放大，并送入单片机，在变化电压达到一预定值的状态下，单片机对线性直流恒流源进行漏电保护。

较佳的，线性直流恒流源包括：负载过流保护电路，使用运算放大器同相输入端进行电流采样，在输出电流增大超过一阈值时，限制输出电流。

较佳的，还包括外部电路，连接单片机，外部电路包括液晶屏、温度传感器、风扇及恢复按钮。

较佳的，在线性直流恒流源未漏电的状态下，霍尔元件的输出端电压为0V。

经过测试，本实用新型能够有效进行漏电保护，可靠性高。

附图说明

图1所示的是本实用新型的结构框图；

图2所示的是线性直流恒流源的电路图；

图3所示的是漏电保护装置的电路图；

图4所示的是负载过流保护电路的电路图；

图5所示的是单片机的电路图；

图6所示的是本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

以下将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例，并不是全部的实例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

为了便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本实用新型实施例的限定。

如图1所示，本实用新型提供的一种漏电保护系统，主要包括：线性直流恒流源（图1虚线框部分），转换开关，漏电保护装置，负载以及单片机。

如图2所示，本实用新型的线性直流恒流源输入电压由外界提供，电压为DC5.5-25V，输出为线性5V直流稳压源，我们选用C511的PNP管作为开关管，原理如下：当电网电压或负载变动引起输出电压变化时，取样电路将输出电压的一部分反馈送回，运算放大器和基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后经过推动级去控制调整管的基极，自动地改变调整管集—射极间的电压，补偿输出的变化，从而维持输出电压基本不变。

因为基准电源采用TL431，阴极和控制极连接，这时，TL431稳定电压值约为2.5V，同样，运算放大器的3脚电压也要求在2.5V左右。这时R6电阻的阻值选择为300Ω，则R1为：

Vo=R1*2.5/300+2.5

R1=300Ω。

由于电路参数的离散性，故R1设为可调整电阻，以满足精确调整5V输出电压。

TL431限流电阻的选择：

因为输入电压变化范围较大，限流电阻的选择要求也较高，设在输入电压在5.5V时，设置的稳定电流为２mA，这时电阻的阻值为：

(Vi-Vz)/2=(5.5-2.5)/2=1.5kΩ；

这时，当输入电压为24V时流过TL431的电流为:

(24-2.5)/1.5=14.3mA

本电路采用PNP管作为电源调整管，稳定电压从调整管集电极输出，具有导通压降低，适合用于低压差要求的场合。本电路最低压差可达0.3V。

如图3所示，使负载正负两端分别串联霍尔传感器，当无漏电电流时，由于电流输入和输出平衡，传感器输出电压为零。如果有漏电电流出现时，输入脚与输出脚流过的电流出现不平衡，这将使霍尔传感器输出电压产生变化，该变化电压被运放进行差模放大，该漏电电流产生的不平衡电压经放大后，送到单片机作为AD采样电压，当电压达到设定值时，由单片机完成漏电保护功能。

本设计除完成恒定电压输出5V之外，还设计了负载过流保护电路，如图4所示，使用运算放大器（下面的LM358）同相输入端在0.1Ω电阻处的电流采样。当输出电流增大时，1脚的电压逐步升高，当1脚的电压高于3脚电压时，输出电压开始下降，使输出电流受到限制，1脚（采样电压）电压最高被稳定在3V左右，这时，输出电流被稳定在1.2A左右。实现了输出过流保护。同时1脚电压还被用作计算功率值参考电压。

如图5所示，本实用新型还采用STC12C5204AD单片机和外部电路构成，有液晶屏、DS18B02温度传感器、5V风扇及恢复按钮。温度传感器将数据传送到P2.2口，由单片机判断温度是否超过30度来控制风扇是否转动，P35口用来检测开关S端，P24用来控制继电器的通断以达到漏电保护作用。P25口用来控制漏电保护装置的复位。测试点一P17口测量直流稳压电源输出的电压，检测点二P16口测试转换开关S接1端时的电流值。P15口测试点三测量的是转换开关S接下端时负载漏电的动作电流。

如图6所示，本实用新型通过单片机对线路电压采集，转换成电流，通过控制三极管的来控制继电器的通断,通过液晶屏幕显示电流与电压，并检测电流来判断是否对电路进行保护；通过单片机的A/D采样，通过计算计算出电流，通过对电流大小的判断来控制电路的通断。

根据测试本实用新型：

（1）系统的整个调节过程中输出电压始终是5V。

（2）负载电压5Ω，在电压7-24V变化时电压适中输出5V，电压调整率Su＜1%.

（3）负载为5Ω，当输入电压5.5-7V变化时，输出电压为5V，Su<1%.

（3）连接方式不变,固定电压为7V，直流稳压电源输出电流由1A减小到0.01A时,负载调整率Su<1% 

（4）当电路接通时，通过单片机控制LCD1602实时显示电路的电压与实时功率.显示正常.

（5）当支路电流大于30mA时，电路自动断开，根据测试当电路电流大于30mA时，电路经检测自动断开。RL两端电压为0V并自锁，排除故障时，按K键恢复正常工作

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种漏电保护系统，其特征在于，包括：

线性直流恒流源，用以输出5V线性直流稳压源；

转换开关，连接所述线性直流恒流源的输出端；

漏电保护装置，连接所述转换开关的一路输出；

负载，连接所述转换开关的另一路输出；

单片机，连接所述线性直流恒流源；

其中，所述漏电保护装置包括：

霍尔元件，连接所述转换开关，在所述线性直流恒流源未漏电的状态下，所述霍尔元件的输入输出两端电流平衡，在所述线性直流恒流源漏电的状态下，所述霍尔元件的输入输出两端电流不平衡，输出电压发生变化；

运算放大器，连接所述霍尔元件，将漏电状态下的所述霍尔元件的输出的变化电压进行差模放大，并送入所述单片机，在所述变化电压达到一预定值的状态下，所述单片机对所述线性直流恒流源进行漏电保护。

2.根据权利要求1所述的漏电保护系统，其特征在于，所述线性直流恒流源包括：负载过流保护电路，使用运算放大器同相输入端进行电流采样，在输出电流增大超过一阈值时，限制输出电流。

3.根据权利要求1所述的漏电保护系统，其特征在于，还包括外部电路，连接所述单片机，所述外部电路包括液晶屏、温度传感器、风扇及恢复按钮。

4.根据权利要求1所述的漏电保护系统，其特征在于，在所述线性直流恒流源未漏电的状态下，所述霍尔元件的输出端电压为0V。