專利名稱：單傳感器漏電電弧保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漏電及電弧保護(hù)器，尤其是指一種只需要一個(gè)漏電傳感器， 能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)漏電和電弧保護(hù)兩個(gè)功能的單傳感器漏電電弧保護(hù)器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的的電弧保護(hù)器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)電弧保護(hù)功能是要把傳感器套在某個(gè)需要 保護(hù)的導(dǎo)線外面，有時(shí)甚至需要兩個(gè)以上的傳感器，如杲要同時(shí)實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù) 功能，那么還需要加一個(gè)漏電的傳感器，造成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用不方便， 且增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。此外，現(xiàn)有的電弧保護(hù)器要實(shí)現(xiàn)三相電弧保護(hù)功能需要更多的傳感器，更 提高了使用成本及不易使用的程度。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種只需要一個(gè)漏電傳 感器，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)漏電和電弧保護(hù)兩個(gè)功能，對保護(hù)的電線數(shù)量沒有限制， 產(chǎn)品成本低，使用方便的單傳感器漏電電弧保護(hù)器。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種單傳感器漏電電弧保護(hù)器，其特征在于由傳感器和核心電路板組成， 所有需要保護(hù)的電線同一方向穿過所述傳感器，所述傳感器的一端連接核心電路板的公共地，另一端是輸出端，該輸出端分成兩路與所述核心電路板連接； 所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的其中 一路的結(jié)構(gòu)為所述傳感器輸出端與與一檢波電路2連接，檢波電路包括接收所述傳 感器信號的第1 二極管Dl，第1 二極管Dl串聯(lián)一個(gè)由第3電阻R3及第2電 容C2組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端接到公共地；上述檢波電路2的輸出端與第一限幅電路3連接，第一限幅電路3包括 與第3電阻R3及第2電容C2組成的并聯(lián)電路并聯(lián)的第2 二極管D2 ，與第2
二極管D2串聯(lián)的第5電阻R5;上述第一限幅電路3輸出端與放大器與振蕩器電路4連接，所述放大器 與振蕩器電路4中的放大器電路包括對由限幅電路3輸出的信號進(jìn)行放大 的第1放大器U2A,該第1放大器U2A的正輸入第3腳與所述第一限幅電路3 輸出端連接，并與第6電阻R6連接，第6電阻R6的另一端連接到測試開關(guān) Sl的一端，測試開關(guān)Sl的另一端連接到第13電容C13，第13電容C13的另 一端連接到第1放大器U2A的輸出第1腳，第1放大器U2A的輸出第1腳分 成兩路， 一路經(jīng)過第7電阻R7連接到第1放大器U2A的負(fù)輸入第2腳，該負(fù) 輸入第2腳連接第8電阻R8，第8電阻R8的另一端串聯(lián)一個(gè)由第9電阻R9 及第3電容C3組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端連接到公共地，這樣就 構(gòu)成了放大器電路，當(dāng)所述測試開關(guān)Sl按下接通的時(shí)候，由于反饋的原因該 放電器電路構(gòu)成了 一個(gè)震蕩器，即成為一個(gè)電弧信號模擬發(fā)生器；上述放大器與振蕩器電路4的輸出端與一個(gè)第一積分電路5連接，第一 積分電路5包括與第1放大器U2A的輸出第1腳連接的第4 二極管D4,第 4 二極管D4的另一端連接到第10電阻RIO，第10電阻RIO的另一端串聯(lián)一 個(gè)由第4電容C4與第11電阻Rll組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端連 接到公共地，第10電阻RIO、第4電容C4與第11電阻Rll的公共連接點(diǎn)連 接第5電容C5，該第一積分電路5是平滑上述放大器與振蕩器電路4送來的 信號；上述第一積分電路5的輸出端與一個(gè)微分偶合電路6連接，微分偶合電 路6包括與第一積分電路5輸出端連接的第5電容C5，與第5電容C5串聯(lián) 連接的第12電阻R12,第12電阻R12的另一端連接到公共地；上述微分偶合電路6的輸出端連接一個(gè)變化率檢測電路7，變化率檢測 電路7包括放大上述微分偶合電路6輸出的微分信號的第2放大器U2B，上 述微分信號送到該第2放大器U2B的正輸入第5腳，第2放大器U2B的輸出 第7腳分兩路， 一路經(jīng)過第13電阻R13后連接到第2放大器U2B的負(fù)輸入第 6腳，第2放大器U2B的負(fù)輸入第6腳通過一個(gè)第6電容C6連接到公共地， 上述第5電容C5和第12電阻R12的微分特性濾除了直流信號和變化率比較 慢的信號，該變化率檢測電路7構(gòu)成了一個(gè)幅度受控的鋸齒振蕩器，用來檢
測和分離由前面微分偶合電路6送來的信號中緩變信號和瞬變信號；上述變化率檢測電路7的輸出端連接一個(gè)第二積分電路8，第二積分電 路8包括，接收變化率檢測電路7的輸出信號的第5 二極管D5,與第5 二極 管D5并聯(lián)的第14電阻R14,該并聯(lián)電路的另一端串聯(lián)第15電阻R15，第15 電阻R15串聯(lián)第7電容C7，第7電容C7的另一端連接公共地，經(jīng)過第二積分 電路8積分后，得到了一個(gè)幅度變化的信號，使有電弧的時(shí)候信號幅度就高， 否則很弱甚至沒有；上述第二積分電路(8)的輸出端連接一個(gè)第一電壓比較電路(9)，第一電 壓比較電路(9)采用比較器U1C，上述第二積分電路(8)的輸出端連接到比較器 (U1C)的正輸入第10腳，該比較器U1C正輸入第IO腳輸入的信號與負(fù)輸入第 9腳輸入的由參考源提供的參考信號進(jìn)行比較，當(dāng)比較器U1C正輸入第10腳 的輸入信號小于負(fù)輸入第9腳的參考信號時(shí)，就被丟棄處理，反之，當(dāng)比較 器U1C正輸入第IO腳的輸入信號大于負(fù)輸入第9腳的參考信號時(shí)，比較器U1C 的輸出第8腳輸出一個(gè)高電平的電壓信號；上述第一電壓比較電路9的輸出端連接一單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路10，單穩(wěn) 態(tài)脈沖成型電路IO包括接收上述第一電壓比較電路9輸出的電壓信號的第 6 二極管D6,第6 二極管D6的另一端連接到第3放大器U1D的正輸入第12 腳，第3放大器U1D的正輸入第12腳還串聯(lián)一個(gè)由第9電容C9、第10電容 CIO、第16電阻R16組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端連接到公共地， 第3放大器U1D的負(fù)輸入第13腳也連接到上述參考源，輸入?yún)⒖夹盘枺搯?穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路10使第一電壓比較電路9輸出的電壓信號展開成信號寬度 加一個(gè)固定間隔的矩形波；上述單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路10的輸出端與一個(gè)第三積分電路11連接，第 三積分電路ll包括 一端接收單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路10的輸出信號的由第26 電阻R26與二極管D8組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端同時(shí)連接到第17 電阻R17的一端與第12 二極管D12的一端。第17電阻R17的另一端連接第 15電容C15 、第18電容C18的一端以及三極管Ql的集電極和第4放大器U1B 的正輸入第5腳，第4放大器U1B的負(fù)輸入第6腳也連接到上述參考源，第 16、 17電阻R26、 R17，第8 二極管D8,第15、 16電容C15、 C18 —起構(gòu)成了
一個(gè)第三積分電路11,是累積上面單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路1 0輸出的信號。上述三極管Q1的發(fā)射極連接到公共地，形成了一個(gè)積分信號清零電路14;上述第4放大器U1B起到了一個(gè)電壓比較的作用，形成第二電壓比較電 路12，當(dāng)?shù)?放大器U1B的正輸入第5腳輸入的信號大于負(fù)輸入第6腳輸入 的參考信號時(shí)，第4放大器U1B的輸出第7腳才會輸出信號；第4放大器UIB的輸出端連接到一單穩(wěn)態(tài)脈沖成型輸出電路13,單穩(wěn)態(tài) 脈沖成型輸出電路13包括接收第二電壓比較電路12輸出信號的第9二極 管D9，第9 二極管D9的另一端連接第20電阻R20及第17電容C17的一端和 第5放大器U1A的正輸入第3腳，第17電容C17與第20電阻R20的另一端 連接公共地，該單穩(wěn)態(tài)脈沖成型輸出電路13,提供一個(gè)固定的輸出脈沖，防 止觸發(fā)時(shí)間過大，導(dǎo)致?lián)p壞外部的驅(qū)動放大部分；單穩(wěn)態(tài)脈沖成型輸出電路13的輸出端分成兩路輸出， 一路通過第21電 阻R21輸出驅(qū)動信號到外部的驅(qū)動放大部分，使外部的驅(qū)動機(jī)構(gòu)和輸出驅(qū)動 電路帶動傳感器L的脫扣部件JI動作，另一路通過第19電阻R19連接三極 管Ql的基極，三極管Ql的基極通過第18電阻R18連接公共地，利用輸出信 號本身通過三極管Ql來放掉前面第三積分電路11的電壓，為下一次檢測做 好準(zhǔn)備；所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的另 一路的結(jié)構(gòu)為上述傳感器L輸出端經(jīng)過第1電阻R1后，連接一第二限幅電路16,第 二限幅電路16包括 一端與第1電阻R1連接的第2電阻R2，第1電阻R1 及第2電阻R2的公共連接點(diǎn)與由第10 二極管Dl、第11 二極管Dll及第19 電容C19組成的并聯(lián)電路的一端連接，該并聯(lián)電路的另一端連接公共地；上述第二限幅電路16的輸出端連接一放大電路17,放大電路17包括 接收第二限幅電路16輸出的第6放大器U4，第二限幅電路16的輸出端與第 6放大器U4的正輸入第3腳連接，第6放大器U4的輸出第1腳連接到第12 二極管D12和第27電阻R27串聯(lián)的/>共連4妄點(diǎn)，第27電阻R27的另一端連 接到第6放大器U4的負(fù)輸入第4腳，該放大器的負(fù)輸入第4腳通過第28電 阻R28連接公共地，第12 二極管D12另一端連接上述第三積分電路11,該放
大電路17放大來自傳感器L的低頻信號，以識別漏電故障。另外，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種單傳感器漏電電弧保護(hù)器，其特征在于由傳感器和核心電路板組成， 所有需要保護(hù)的電線同一方向穿過所述傳感器，所述傳感器的一端連接核心電路板的公共地，另一端是輸出端，該輸出端分成兩路與所述核心電路板連接； 所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的其中 一路的結(jié)構(gòu)為所述傳感器輸出端與與一檢波電路2連接，檢波電路包括接收所述傳 感器信號的第1 二極管Dl，第1 二極管Dl串聯(lián)一個(gè)由第3電阻R3及第2電 容C2組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端接到公共地；上述檢波電路2的輸出端與第一限幅電路3連接，第一限幅電路3包括 與第3電阻R3及第2電容C2組成的并聯(lián)電路并聯(lián)的第2 二極管D2 ，與第2 二極管D2串聯(lián)的第5電阻R5;上述第一限幅電路3輸出端與放大器與振蕩器電路4連接，所述放大器 與振蕩器電路4中的放大器電路包括對由限幅電路3輸出的信號進(jìn)行放大 的第1放大器U2A,該第1放大器U2A的正輸入第3腳與所述第一限幅電路3 輸出端連接，并與第6電阻R6連接，第6電阻R6的另一端連接到測試開關(guān) Sl的一端，測試開關(guān)Sl的另一端連接到第13電容C13,第13電容C13的另 一端連接到第1放大器U2A的輸出第l腳，第1放大器U2A的輸出第l腳分 成兩路， 一路經(jīng)過第7電阻R7連接到第1放大器U2A的負(fù)輸入第2腳，該負(fù) 輸入第2腳連接第8電阻R8，第8電阻R8的另一端串聯(lián)一個(gè)由第9電阻R9 及第3電容C3組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端連接到公共地，這樣就 構(gòu)成了放大器電路，當(dāng)所述測試開關(guān)Sl按下接通的時(shí)候，由于反饋的原因該 放電器電路構(gòu)成了一個(gè)震蕩器，即成為一個(gè)電弧信號模擬發(fā)生器；上述放大器與振蕩器電路4的輸出端與一個(gè)第一積分電路5連接，第一 積分電路5包括與第1放大器U2A的輸出第1腳連接的第4 二極管D4,第 4 二極管D4的另一端連接到第10電阻RIO，第10電阻RIO的另一端串聯(lián)一 個(gè)由第4電容C4與第11電阻Rll組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端連 接到公共地，第10電阻RIO、第4電容C4與第11電阻Rll的公共連接點(diǎn)連 接第5電容C5，該第一積分電路5是平滑上述放大器與振蕩器電路4送來的
信號；上述第一積分電路5的輸出端與一個(gè)微分偶合電路6連接，微分偶合電路6包括與第一積分電路5輸出端連接的第5電容C5，與第5電容C5串聯(lián) 連接的第12電阻R12,第12電阻R12的另一端連接到公共地；上述微分偶合電路6的輸出端連接一個(gè)變化率檢測電路7，變化率檢測 電路7包括放大上述微分偶合電路6輸出的微分信號的第2放大器U2B，上 述微分信號送到該第2放大器U2B的正輸入第5腳，第2放大器U2B的輸出 第7腳分兩路， 一路經(jīng)過第13電阻R13后連接到第2放大器U2B的負(fù)輸入第 6腳，第2放大器U2B的負(fù)輸入第6腳通過一個(gè)第6電容C6連接到公共地， 上述第5電容C5和第12電阻R12的微分特性濾除了直流信號和變化率比較 慢的信號，該變化率檢測電路7構(gòu)成了一個(gè)幅度受控的鋸齒振蕩器，用來檢 測和分離由前面微分偶合電路6送來的信號中緩變信號和瞬變信號；上述變化率檢測電路7的輸出端連接一個(gè)第二積分電路8,第二積分電 路8包括，接收變化率檢測電路7的輸出信號的第5 二極管D5,與第5 二極 管D5并聯(lián)的第14電阻R14，該并聯(lián)電路的另一端串聯(lián)第15電阻R15,第15 電阻R15串聯(lián)第7電容C7，第7電容C7的另一端連接公共地，經(jīng)過第二積分 電路8積分后，得到了一個(gè)幅度變化的信號，使有電弧的時(shí)候信號幅度就高， 否則很弱甚至沒有；所迷傳感器輸出端與所述核心電路板連接的另 一 路的結(jié)構(gòu)為上述傳感器L輸出端經(jīng)過第1電阻R1后，連接一第二限幅電路16，第 二限幅電路16包括 一端與第1電阻R1連接的第2電阻R2，第1電阻R1 及第2電阻R2的公共連接點(diǎn)與由第IO二極管Dl、第11 二極管Dll及第19 電容C19組成的并聯(lián)電路的一端連接，該并聯(lián)電路的另一端連接公共地；上述第二限幅電路16的輸出端連接一放大電路17，放大電路17包括 接收第二限幅電路16輸出的第6放大器U4，第二限幅電路16的輸出端與第 6放大器U4的正輸入第3腳連接，第6放大器U4的輸出第1腳連接到第12 二極管D12和第27電阻R27串聯(lián)的公共連接點(diǎn)，第27電阻R27的另一端連 接到第6放大器U4的負(fù)輸入第4腳，該放大器的負(fù)輸入第4腳通過第28電 阻R28連接公共地，第12 二極管D12另一端連接上述第三積分電路11，該放
大電路17放大來自傳感器L的低頻信號，以識別漏電故障；上述第二積分電路(8)的輸出端連接一個(gè)微控制器U5，第二積分電路8 中的第15電阻R15和第7電容C7的連接公共連接點(diǎn)連接到微控制器U5的第 7腳，即，微控制器U5的引腳是復(fù)用的，可以定義成比較器AD轉(zhuǎn)換器輸入或 IO輸入，即，微控制器U5的引腳是復(fù)用的，利用微控制器U5內(nèi)部的電壓比 較器來識別信號，也可以用AD轉(zhuǎn)換來區(qū)別信號，把上述放大電路17的第6 放大器U4的輸出第1腳也連接到微控制器U5的第3腳，可以定義為AD轉(zhuǎn)換 輸入和10，微控制器U5的第2腳分別送到輸出電阻20中的第4電阻R4與第 29電阻R29的一端，第4電阻R4的另一端連接到第1電阻R1與第2電阻R2 的公共連接點(diǎn)，第29電阻R29的另一端連接到放大器與振蕩器電路4中的第 1放大器U2A的正輸入第3腳，微控制器U5的第2腳虛擬成一個(gè)軟P麗，用 來測試電路，微控制器U5的電源第1腳通過第30電阻R30連接第4腳，同 時(shí)第4腳通過一開關(guān)S2連接到公共地，開關(guān)S2作為一個(gè)測試命令輸入來用， 開關(guān)S2按下時(shí)，微控制器U5發(fā)出了一個(gè)測試的命令，微控制器U5的第5腳 為輸出端。所述的傳感器由鉑鉬合金材料或者非晶材料或者超微晶材料制成。所述第一限幅電路3中的第5電阻R5串聯(lián)一個(gè)第3二極管D3，第3 二極管 D3的另一端連接到公共地，在所述第一限幅電路3的電路中第2 二極管D2 、第3 二極管D3以及電阻R5構(gòu)成了一個(gè)雙重限制幅度的限幅器，保護(hù)所述第l放大器 U2A不受損壞。所述的微控制器U5,采用PIC的16F675。本發(fā)明的效果。本發(fā)明的單傳感器漏電電弧保護(hù)器只需要一個(gè)漏電傳感器，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn) 漏電和電弧保護(hù)兩個(gè)功能，此外，本發(fā)明的電弧保護(hù)器對保護(hù)的電線數(shù)量沒有 限制，可以是單相也可以是三相，但是電路不會增加元件，只需要把要保護(hù)的 導(dǎo)線都穿過傳感器就可以了。因此，采用本發(fā)明的漏電傳感器使產(chǎn)品的生產(chǎn)及 使用成本大大降低，并提高了使用者使用該產(chǎn)品的易用度。為進(jìn)一步說明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對本 發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
框圖


圖1為本發(fā)明的單傳感器漏電電弧保護(hù)器的第一實(shí)施例的核心電路的電原理圖2為圖1中電原理框圖的電子線路圖。圖3為本發(fā)明的單傳感器漏電電弧-(呆護(hù)器的第二實(shí)施例的核心電路的電原理框4為圖3中電原理框圖的電子線路圖 附圖中主要部件的標(biāo)記 1,核心電路板 4，放大器與振蕩器電路 7，變化率檢測電路 10，單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路 13,單穩(wěn)態(tài)脈沖成型輸出電路 17,放大電路 20,輸出電阻(R4、 R29)2, 二極管Dl 5，第一積分電路 8,第二積分電路 11,第三積分電路 14，信號清零電路, 18,參考源 21,傳感器L3，第一限幅電路 6,微分偶合電路 9，第一電壓比較電路 12第二電壓比較電路 16,第二限幅電路 19, MCU具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的單傳感器漏電電弧保護(hù)器的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì) 說明。下面要提到的本發(fā)明的單傳感器漏電電弧保護(hù)器的核心電路部件中不包括電 源，電源可以由使用者按需任意設(shè)計(jì)，也不包括驅(qū)動輸出機(jī)構(gòu)和輸出驅(qū)動電路， 這部分的電路也由使用者按需任意設(shè)計(jì)。參見圖1、圖2,圖1為本發(fā)明的單傳感器漏電電弧保護(hù)器的第一實(shí)施例的核心電路部件的電原理框圖；圖2為圖1中電原理框圖的電子線路圖。本發(fā)明的單傳感器漏電電弧保護(hù)器包括了一個(gè)由鉑鉬合金或者非晶或者超微晶材料的傳感器L 21和核心電路板1組成。所有需要保護(hù)的電線都必須同一方向 的穿過傳感器L 21。其中傳感器L 21的一端連接核心電路板1的公共地，也就是 電路直流電源的負(fù)端。傳感器L 21的另一端是輸出端，輸出端分成兩路與核心電 路板1連接。傳感器L21輸出端的其中一路與檢波電路2連接，檢波電路2包括接收傳 感器L21信號的第1 二極管Dl，第1 二極管Dl串聯(lián)一個(gè)由第3電阻R3及第2電 容C2組成的并聯(lián)電路。第3電阻R3及第2電容C2組成的并聯(lián)電路的另一端都 接到公共地。上述檢波電路2中的第1 二極管Dl、第3電阻R3及第2電容C2的公開連接 點(diǎn)是檢波電路2的輸出端，該輸出端與第一限幅電路3連接，第一限幅電路3包 括與上述檢波電路2中的第3電阻R3及第2電容C2組成的并聯(lián)電路并聯(lián)的第 2二極管D2 ,與第2二極管D2串聯(lián)的第5電阻R5，與第5電阻R5串聯(lián)的第3二 極管D3，第3 二極管D3的另一端連接到公共地。上述第一限幅電路3中的電阻R5與第3 二極管D3的公共連接點(diǎn)為第一限幅 電路3的輸出端，該輸出端與放大器與振蕩器電路4連接，是連接到放大器與振 蕩器電路4中的第1放大器U2A的正輸入第3腳，在上述第一限幅電路3的電路 中第2 二極管D2 、第3 二極管D3以及電阻R5構(gòu)成了 一個(gè)雙重限制幅度的限幅 器，目的是保護(hù)第1放大器U2A不受損壞(在實(shí)際使用中，只使用一個(gè)二極管的 限幅器不可靠)。放大器與振蕩器電路4中的放大器電路包括對由限幅電路3送來的限幅后 傳感器L 21的信號進(jìn)行放大的第1放大器U2A,該第1放大器U2A的正輸入第3 腳與第6電阻R6連接，第6電阻R6的另一端連接到測試開關(guān)Sl的一端，測試開 關(guān)Sl的另一端連接到第13電容C13,第13電容C13的另一端連接到第1放大器 U2A的輸出第1腳。第1放大器U2A的輸出第1腳分成兩路， 一路經(jīng)過第7電阻 R7連接到第1放大器U2A的負(fù)輸入第2腳，該放大器的負(fù)輸入第2腳連接第8電 阻R8，第8電阻R8的另一端串聯(lián)一個(gè)由第9電阻R9及第3電容C3組成的并聯(lián)電 路，第9電阻R9和第3電容C3并聯(lián)電路的另一端連接到公共地。這樣就構(gòu)成了 整個(gè)放大器電路。當(dāng)限幅電路3送來小信號的時(shí)候，該放大器電路提供了瞬變量 足夠大的放大信號，但是對直流成分有一定的抑制。當(dāng)測試開關(guān)Sl按下接通的時(shí) 候，由于反饋的原因該放電器電路構(gòu)成了一個(gè)震蕩器，即成為一個(gè)電弧信號模擬 發(fā)生器，簡單實(shí)用。
上述放電器電路放大后的信號由第1放大器U2A的輸出第l腳輸出到一個(gè)第一積分電路5，第一積分電路5包括與第1放大器U2A的輸出第l腳連接的第4 二極管D4，第4 二極管D4的另一端連接到第10電阻RIO,第10電阻R10的另一 端串聯(lián)一個(gè)由第4電容C4與第11電阻Rll組成的并聯(lián)電路，該第4電容C4與第 11電阻Rll并聯(lián)電路的另一端連接到公共地，第10電阻R10、第4電容C4與第 11電阻Rll的公共連接點(diǎn)連接第5電容C5。因此，上述第4二極管D4、第10電 阻RIO、第11電阻R11及第4電容C4構(gòu)成了一個(gè)第一積分電路5，主要目的是平 滑上述放大器電路送來的信號，得到高頻信號中的低頻載波包絡(luò)。第一積分電路5積分后的信號由第10電阻R10、第4電容C4與第11電阻Rll 的公共連接點(diǎn)作為輸出端輸出到一個(gè)微分偶合電路6，微分偶合電路6包括與第 一積分電路5輸出端連接的第5電容C5,與第5電容C5串聯(lián)連接的第12電阻R12, 第12電阻R12的另一端連接到公共地，在這里第12電阻R12主要是為了匹配上 述第一積分電路5中的第11電阻Rll的阻抗，但是第5電容C5和第12電阻R12 也構(gòu)成了一個(gè)微分偶合電路6。微分偶合電路6中的第5電容C5和第12電阻R12的公共連接點(diǎn)是微分偶合 電路6的輸出端，該輸出端將微分信號輸出到變化率檢測電路7，變化率檢測電路 7包括放大上述微分信號的第2放大器U2B,上述微分信號送到該第2放大器U2B 的正輸入第5腳，第2放大器U2B的輸出第7腳分兩路， 一路經(jīng)過第13電阻R13 后連接到第2放大器U2B的負(fù)輸入第6腳，第2放大器U2B的負(fù)輸入第6腳通過 一個(gè)電容C6連接到公共地。上述第5電容C5和第12電阻R12的微分特性濾除了 直流信號和變化率比較慢的信號。第2放大器U2B和第13電阻R13、第6電容C6 構(gòu)成了一個(gè)幅度受控的鋸齒振蕩器，也就是變化率檢測電路7。變化率檢測電路7 主要用來檢測和分離由前面微分偶合電路6送來的信號中緩變信號和瞬變信號。 當(dāng)?shù)?放大器U2B的正輸入第5腳有電壓信號的時(shí)候，第2放大器U2B就會振蕩， 幅度就是該正輸入第5腳的電壓和地之間的幅值。當(dāng)信號是一個(gè)瞬變量的時(shí)候， 上升沿的時(shí)間就變成了 一個(gè)幅度為電源電壓，寬度為上升沿時(shí)間的一個(gè)矩形脈沖， 以矩形脈沖的面積(幅度和時(shí)間的乘積)為100°/。，震蕩的時(shí)候是輸入信號的幅度， 而且鋸齒波的有效值<50%矩形脈沖(鋸齒波的理想三角形是矩形脈沖的1/2形狀 的三角形)。所以這樣就區(qū)別出了緩變信號和瞬變信號。第2放大器U2B在這里是
一個(gè)帶有延時(shí)負(fù)反饋的的比較器放大器結(jié)構(gòu)。如果前面來的信號是直流或者是一個(gè)變化比較慢的信號的上升沿，那么U2B在負(fù)反饋的作用下跟隨正輸入的電壓值附近震蕩，這個(gè)時(shí)候比較器工作在放大區(qū)域，震蕩輸出一個(gè)類似鋸齒的窄脈沖，脈沖的高輸出很窄，停止時(shí)間相對長點(diǎn)，所以有效值小于50%。當(dāng)正輸入的信號上 升沿比較快維持時(shí)間也比較長的時(shí)候(維持時(shí)間大于U2B延時(shí)時(shí)間的N倍的時(shí)候， U2B輸出一個(gè)等于延時(shí)時(shí)間N倍的矩形脈沖，這個(gè)時(shí)候U2B工作在比較區(qū)域，也就 是類似開關(guān)狀態(tài)。)由于巨型波的有效值或者說均方根比較大，所以再經(jīng)過積分后 的幅度也高。這樣信號變化的區(qū)別就可以用幅度來區(qū)別了。正常的電網(wǎng)波形是正 弦波，變化率很小，打火時(shí)候波形失真嚴(yán)重也不穩(wěn)定，里面包含了很多的瞬變信 號。變化率檢測電路7的輸出信號從第2放大器U2B的輸出第7腳輸出到第二積 分電路8，第二積分電路8包括，接收變化率檢測電路7的輸出信號的第5二極管 D5,與第5 二極管D5并聯(lián)的第14電阻R14,第5 二極管D5、第14電阻R14并聯(lián) 電路的另一端串聯(lián)第15電阻R15,第15電阻R15串聯(lián)第7電容C7，第7電容C7 的另一端連接公共地。上述第14電阻R14、第5二極管D5 、第15電阻R15、第 7電容C7構(gòu)成了 一個(gè)第二積分電路8。前面變化率檢測電路7送來的信號經(jīng)過積 分以后，得到了一個(gè)幅度變化的信號，也就是有電弧的時(shí)候信號幅度就高，否則 很弱甚至沒有。信號經(jīng)過變化率檢測電路7及第二積分電路8后，EMC (電網(wǎng)中干擾的一種成 分，有的和電弧信號很類似，但是維持時(shí)間很短，為了嚴(yán)格區(qū)別EMC和真正的電 弧，所以還必須進(jìn)行累積，來提高電路的可靠程度)中的單脈沖干擾和電器發(fā)出 的EMI (電^茲干擾)已經(jīng)全部濾除了。為了進(jìn)一步的濾除一些特殊的干擾和防止誤判，信號還要進(jìn)一步的處理。所 以，上述第二積分電路8中的輸出端連接一第一電壓比較電路9。第一電壓比較電 路9采用比較器U1C,上述第二積分電路8中的第15電阻R15與第7電容C7的公 共連接點(diǎn)為第二積分電路8的輸出端，該輸出端連接到比較器U1C的正輸入第10 腳，送到比較器U1C正輸入第IO腳的輸入信號要和參考信號作比較。參考信號由 參考源提供，參考信號連接到比較器U1C的負(fù)輸入第9腳。當(dāng)比較器U1C正輸入 第IO腳的輸入信號小于負(fù)輸入第9腳的參考信號時(shí)，就被丟棄處理。反之，當(dāng)比
較器U1C正輸入第IO腳的輸入信號大于負(fù)輸入第9腳的參考信號時(shí)，比較器U1C的輸出第8腳輸出一個(gè)高電平的電壓信號。上述第一電壓比較電路9連接一單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路10,單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電 路10包括接收上述第一電壓比較電路9輸出的電壓信號的第6二極管D6，第6 二極管D6的另一端連接到第3放大器U1D的正輸入第12腳，第3放大器U1D的 正輸入第12腳還串聯(lián)一個(gè)由第9電容C9、第10電容C10、第16電阻R16組成的 并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端連接到公共地。第3放大器U1D的負(fù)輸入第13腳 也連接到上述參考源，輸入?yún)⒖夹盘?。在這里第6二極管D6，第9、 10電容C9 、 CIO，第16電阻R16，和放大器U1D構(gòu)成了一個(gè)單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電3各10,該電3各 的主要目的就是把前面第 一 電壓比較電路9輸出的電壓信號展開成信號寬度加一 個(gè)固定間隔的矩形波。經(jīng)單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路10處理后的信號由其輸出端(放大器U1D的輸出第14 腳)輸出到一第三積分電路ll，第三積分電路ll包括 一端接收單穩(wěn)態(tài)脈沖成型 電路10的輸出信號的由第26電阻R26與二極管D8組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路 的另一端同時(shí)連接到第17電阻R17的一端與第12 二極管D12的一端。電阻R17 的另一端連接第15電容C15 、第18電容C18的一端以及三極管Q1的集電極和第 4放大器U1B的正輸入第5腳。第4放大器U1B的負(fù)輸入第6腳也連接到上述參考 源，即輸入?yún)⒖夹盘?。因此，?6、 17電阻R26、 R17，第8二極管D8，第15、 16電容C15、 C18—起構(gòu)成了一個(gè)第三積分電路11,主要累積上面單穩(wěn)態(tài)脈沖成 型電路10過來的信號。上述三極管Ql的發(fā)射極連接到公共地，形成了一個(gè)積分信號清零電路14。第 4放大器U1B在這里起到了一個(gè)電壓比較的作用，形成第二電壓比較電路12,當(dāng) 第4放大器U1B的正輸入第5腳輸入的信號大于第4放大器U1B的負(fù)輸入第6腳 輸入的參考信號時(shí)，第4放大器U1B的輸出第7腳才會輸出信號。第4放大器UIB的輸出端連接到一單穩(wěn)態(tài)脈沖成型輸出電路13，單穩(wěn)態(tài)脈沖 成型輸出電路13包括接收第二電壓比較電路12輸出信號的第9二極管D9，第 9二極管D9的另一端連接第20電阻R20及第17電容C17的一端和第5放大器U1A 的正輸入第3腳，第17電容C17與第20電阻R20的另一端共同連接公共地。第 5放大器U1A的負(fù)輸入第2腳也連接到上述參考源，即輸入?yún)⒖茧妷骸Ｒ虼?，?
二極管D9、第20電阻R20、第17電容C17及第5放大器U1A構(gòu)成了一個(gè)單穩(wěn)態(tài) 脈沖成型輸出電路13，目的是提供一個(gè)固定的輸出脈沖，防止觸發(fā)時(shí)間過大，導(dǎo) 致?lián)p壞驅(qū)動放大部分。單穩(wěn)態(tài)脈沖成型輸出電路13的輸出端(第5放大器U1A的輸出第1腳)分成 兩路輸出， 一路通過第21電阻R21輸出驅(qū)動信號到外部的驅(qū)動放大部分，使外部 的驅(qū)動機(jī)構(gòu)和輸出驅(qū)動電路帶動傳感器L 21的脫扣部件JI動作。另一路通過第 19電阻R19連接三極管Ql的基極，三極管Ql的基極通過第18電阻R18連接公共 地。在這里，利用輸出信號本身通過三極管Ql來放掉前面第三積分電路ll的電 壓，為下一次檢測做好準(zhǔn)備。如果不放電，下一次累計(jì)會不正確，帶著上一次的 值，會給可靠性帶來負(fù)面影響。上述傳感器L 21輸出端分成兩路與核心電路板1連接的另一路是經(jīng)過第1電 阻R1 (即附圖標(biāo)記15 )后，連接一第二限幅電路16，第二限幅電路16包括一 端與第1電阻R1連接的第2電阻R2，第1電阻R1及第2電阻R2的公共連接點(diǎn)與 由第10 二極管DIO、第11 二極管Dll及第19電容C19組成的并聯(lián)電路的一端連 接，該并聯(lián)電路的另一端連接公共地。第二限幅電路16的輸出端(第1電阻Rl及第2電阻R2的公共連接點(diǎn))連接 一放大電路17,放大電路17包括接收第二限幅電路16輸出的第6放大器U4， 第二限幅電路16的輸出端與第6放大器U4的正輸入第3腳連接，第6放大器IM 的輸出第1腳連接到第12 二極管D12和第27電阻R27串聯(lián)的公共連接點(diǎn)，第" 電阻R27的另一端連接到第6放大器U4的負(fù)輸入第4腳，放大器的負(fù)輸入第4腳 通過第28電阻R28連接公共地。第12 二極管D12另 一端連接上述第三積分電路 11,第三積分電路ll后面的工作電路如上所述的相同，在此不重復(fù)。在這里第27、 28電阻R27、 R28及第6放大器U4，構(gòu)成了 一個(gè)典型的放大電路17。用來放大來 自傳感器L的低頻信號，主要用來識別漏電故障。在電源VCC和電源公共地之間并并聯(lián)有第11、 14電容C11、 C14穩(wěn)壓二極管 VD1,用來防止電源反接和電壓過高。此外，電源VCC通過一第24電阻R24連接到穩(wěn)壓基準(zhǔn)管D7的1 ， 3, 4腳。 穩(wěn)壓基準(zhǔn)管D7的2腳和5腳連接到地。同時(shí)D7的1、 3、 4腳和公共地之間并聯(lián) 一第12電容C12，并且1腳、3腳、4腳還連接第23電阻R23，電阻R23的另一
端連接第8電容C8和第22電阻R22，這個(gè)連接點(diǎn)也就是參考信號的輸出端，同時(shí) 連接到上述各放大器U1A、 U1B、 U1C、 U1D的負(fù)輸入端。上述第8電容C8和第22 電阻R22的另一端連接公共地。上述第22、 23、 24電阻R22、 R23、 R24以及第8、 12電容C8、 C12和穩(wěn)壓基準(zhǔn)管D7就構(gòu)成了一個(gè)參考源18。在上述單傳感器漏電電弧保護(hù)器的第 一 實(shí)施例中，當(dāng)電路是單相的時(shí)候穿 過傳感器L的是一根零線和一根火線，當(dāng)是三相的時(shí)候，把三根火線或者加一根 零線都穿過傳感器L。電路沒有故障的時(shí)候傳感器L信號是寂靜的。當(dāng)電路某一根 出現(xiàn)漏電的時(shí)候，在傳感器L上形成了幅度小、維持時(shí)間長的連續(xù)的正弦波，幅 度只有幾個(gè)毫伏到幾十個(gè)毫伏，由于信號幅度小，跨不過第1 二極管Dl的正向?qū)?通電壓，所以信號只經(jīng)過上述第1電阻R1到達(dá)第19電容C19,經(jīng)過第19電容C19 積分去掉干擾后送到放大電路17放大。放大后的信號又送到第17電阻R17去累 積，達(dá)到一定的連續(xù)時(shí)間后認(rèn)為是故障，就需要保護(hù)。當(dāng)電路有電弧的時(shí)候，傳 感器L感應(yīng)到電弧的放電，傳感器L上出現(xiàn)小于150微秒的脈沖，脈沖幅度很高， 高的時(shí)候有幾十伏，但是時(shí)間很窄，放大電路17由于第19電容C19的存在，脈 沖在第19電容C19上給吸收掉了，所以第6放大器U4不動作。但是高的幅度使 得信號穿過第l二極管Dl,于是經(jīng)過幅度限制和小量的平滑后送到放大器與振蕩 器電路4中的第1放大器U2A的正輸入端進(jìn)行放大。于是就有了電弧的放大處理 識別的過程。當(dāng)確定是故障的時(shí)候，驅(qū)動脫扣的裝置JI，把電源(單相電源或三 相電源)切斷。參見圖3、圖4，圖3為本發(fā)明的單傳感器漏電電弧保護(hù)器的第二實(shí)施例的核 心電路部件的電原理框圖；圖4為圖3中電原理框圖的電子線路圖。如圖3所示，將上述圖1中的第二積分電路后面的第一電壓比較電路9、單穩(wěn) 態(tài)脈沖成型電路IO、第三積分電路ll、第二電壓比較電路12、單穩(wěn)態(tài)脈沖成型輸 出電路13、信號清零電路14換成一個(gè)MCU 19 (U5，微控制器)，還可以實(shí)現(xiàn)幾個(gè) 新的功能。以MCU采用PIC的16F675為例(以下簡稱MCU或U5 )。把第二積分電 路8中的第15電阻R15和第7電容C7的連接公共連接點(diǎn)連接到U5的第7腳，可 以定義成比較器AD轉(zhuǎn)換器輸入或10輸入，就是MCU的引腳是復(fù)用的，也就是多 功能，由軟件控制它來當(dāng)什么功能使用。這里可以使用MCU內(nèi)部的電壓比較器來 識別信號，也可以用AD轉(zhuǎn)換來區(qū)別信號，其性質(zhì)一樣。把放大電路17的第6放
大器U4的輸出第1腳也連接到U5的第3腳，可以定義為AD轉(zhuǎn)換輸入和10，即， MCU的引腳是復(fù)用的，也就是多功能，由軟件控制它來當(dāng)什么功能使用。在這里可 以由簡單的0和1的判斷，也可以用AD轉(zhuǎn)換后的精確電壓識別來判斷。U5的第2 腳分別送到輸出電阻20中的第4電阻R4與第29電阻R29的一端，第4電阻R4 的另一端連接到第1電阻R1與第2電阻R2的公共連接點(diǎn)，第29電阻R29的另一 端連接到放大器與振蕩器電路4中的第1放大器U2A的正輸入第3腳。這里用U5 的第2腳虛擬成一個(gè)軟P麗(脈寬調(diào)制)，用來測試電路。U5的電源第1腳通過第 30電阻R30連接到U5的第4腳，同時(shí)該第4腳通過一開關(guān)S2連接到地，開關(guān)S2 作為一個(gè)測試命令輸入來用，就是開關(guān)S2按下的時(shí)候，U5發(fā)出了一個(gè)測試的命令。 最后U5的第5腳作為輸出。在這里，MCU19除了實(shí)現(xiàn)上述替代電路的功能，還可 以定時(shí)的自己檢測自己電路本身是否正常，和圖1不同的是，圖1只可以檢測到 電弧檢測電路工作是否正常，對漏電放大電路17和傳感器LI21沒有檢測能力。 更換電路以后，MCU19可以利用軟件生成一個(gè)P麗(脈寬調(diào)制)信號，用AD轉(zhuǎn)換 輸入信號第3腳和第7腳，通過軟件掃描識別，可以分析出傳感器L21是否正常， 電弧檢測部分電路是否正常，漏電檢測電路是否正常。如果有某個(gè)不正常，可以 輸出一個(gè)信號，使得裝置中斷給負(fù)載供電，用來防止保護(hù)失效帶來的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí) 電路由于自己定時(shí)的自我掃描檢測，可以減少人員的維護(hù)。在上述單傳感器漏電電弧保護(hù)器的第二實(shí)施例中，在測試電路的時(shí)候。先 由MCU的2腳發(fā)生一個(gè)工作比(脈沖周期中高電平和低電平各自占的比例)與變 化的信號比例從1%: 99°/。掃描到99%: 1%，同時(shí)MCU的3腳不斷的進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換從 放大電路17中的第6放大器U4輸出的信號，當(dāng)在AD轉(zhuǎn)換的數(shù)值大于理想值的時(shí) 候可以判斷傳感器L已經(jīng)開路，或者到大的工作比(如99%: 1%)的時(shí)候AD轉(zhuǎn)換 的數(shù)值小于理想值(該理想值是預(yù)先在MCU內(nèi)部給定的)，就可以判斷第6放大器 U4損壞。以上電路不能正常工作需要立刻維修，電路^使電源切斷。防止沒有保護(hù) 的時(shí)候出現(xiàn)危險(xiǎn)。然后先由MCU的2腳發(fā)生一個(gè)工作比變化的信號工作比例50%: 50°/。維持時(shí)間1毫秒，停頓時(shí)間3毫秒的脈沖群，MCU判斷7腳是否有電壓，如 果有電壓就是電弧回路工作正常，如果沒有電壓信號可以判斷電弧部分電路損壞， 電路不能正常工作，需要立刻維修，電路使電源切斷。防止沒有保護(hù)的時(shí)候出現(xiàn) 危險(xiǎn)。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本 發(fā)明的目的，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)， 對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1，一種單傳感器漏電電弧保護(hù)器，其特征在于由傳感器和核心電路板組成，所有需要保護(hù)的電線同一方向穿過所述傳感器，所述傳感器的一端連接核心電路板的公共地，另一端是輸出端，該輸出端分成兩路與所述核心電路板連接；所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的其中一路的結(jié)構(gòu)為所述傳感器輸出端與與一檢波電路(2)連接，檢波電路包括接收所述傳感器信號的第1二極管(D1)，第1二極管(D1)串聯(lián)一個(gè)由第3電阻(R3)及第2電容(C2)組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端接到公共地；上述檢波電路(2)的輸出端與第一限幅電路(3)連接，第一限幅電路(3)包括與第3電阻(R3)及第2電容(C2)組成的并聯(lián)電路并聯(lián)的第2二極管(D2)，與第2二極管(D2)串聯(lián)的第5電阻(R5)；上述第一限幅電路(3)輸出端與放大器與振蕩器電路(4)連接，所述放大器與振蕩器電路(4)中的放大器電路包括對由限幅電路(3)輸出的信號進(jìn)行放大的第1放大器(U2A)，該第1放大器U2A的正輸入第3腳與所述第一限幅電路(3)輸出端連接，并與第6電阻(R6)連接，第6電阻(R6)的另一端連接到測試開關(guān)(S1)的一端，測試開關(guān)(S1)的另一端連接到第13電容(C13)，第13電容(C13)的另一端連接到第1放大器(U2A)的輸出第1腳，第1放大器(U2A)的輸出第1腳分成兩路，一路經(jīng)過第7電阻(R7)連接到第1放大器(U2A)的負(fù)輸入第2腳，該負(fù)輸入第2腳連接第8電阻(R8)，第8電阻(R8)的另一端串聯(lián)一個(gè)由第9電阻(R9)及第3電容(C3)組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端連接到公共地，這樣就構(gòu)成了放大器電路，當(dāng)所述測試開關(guān)(S1)按下接通的時(shí)候，由于反饋的原因該放電器電路構(gòu)成了一個(gè)震蕩器，即成為一個(gè)電弧信號模擬發(fā)生器；上述放大器與振蕩器電路(4)的輸出端與一個(gè)第一積分電路(5)連接，第一積分電路(5)包括與第1放大器(U2A)的輸出第1腳連接的第4二極管(D4)，第4二極管(D4)的另一端連接到第10電阻(R10)，第10電阻(R10)的另一端串聯(lián)一個(gè)由第4電容(C4)與第11電阻(R11)組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端連接到公共地，第10電阻(R10)、第4電容(C4)與第11電阻(R11)的公共連接點(diǎn)連接第5電容(C5)，該第一積分電路(5)是平滑上述放大器與振蕩器電路(4)送來的信號；上述第一積分電路(5)的輸出端與一個(gè)微分偶合電路(6)連接，微分偶合電路(6)包括與第一積分電路5輸出端連接的第5電容(C5)，與第5電容(C5)串聯(lián)連接的第12電阻(R12)，第12電阻(R12)的另一端連接到公共地；上述微分偶合電路(6)的輸出端連接一個(gè)變化率檢測電路(7)，變化率檢測電路(7)包括放大上述微分偶合電路(6)輸出的微分信號的第2放大器(U2B)，上述微分信號送到該第2放大器(U2B)的正輸入第5腳，第2放大器(U2B)的輸出第7腳分兩路，一路經(jīng)過第13電阻(R13)后連接到第2放大器(U2B)的負(fù)輸入第6腳，第2放大器(U2B)的負(fù)輸入第6腳通過一個(gè)第6電容(C6)連接到公共地，上述第5電容(C5)和第12電阻(R12)的微分特性濾除了直流信號和變化率比較慢的信號，該變化率檢測電路(7)構(gòu)成了一個(gè)幅度受控的鋸齒振蕩器，用來檢測和分離由前面微分偶合電路(6)送來的信號中緩變信號和瞬變信號；上述變化率檢測電路(7)的輸出端連接一個(gè)第二積分電路(8)，第二積分電路(8)包括，接收變化率檢測電路(7)的輸出信號的第5二極管(D5)，與第5二極管(D5)并聯(lián)的第14電阻(R14)，該并聯(lián)電路的另一端串聯(lián)第15電阻(R15)，第15電阻(R15)串聯(lián)第7電容(C7)，第7電容(C7)的另一端連接公共地，經(jīng)過第二積分電路(8)積分后，得到了一個(gè)幅度變化的信號，使有電弧的時(shí)候信號幅度就高，否則很弱甚至沒有；上述第二積分電路(8)的輸出端連接一個(gè)第一電壓比較電路(9)，第一電壓比較電路(9)采用比較器U1C，上述第二積分電路(8)的輸出端連接到比較器(U1C)的正輸入第10腳，該比較器(U1C)正輸入第10腳輸入的信號與負(fù)輸入第9腳輸入的由參考源提供的參考信號進(jìn)行比較，當(dāng)比較器(U1C)正輸入第10腳的輸入信號小于負(fù)輸入第9腳的參考信號時(shí)，就被丟棄處理，反之，當(dāng)比較器(U1C)正輸入第10腳的輸入信號大于負(fù)輸入第9腳的參考信號時(shí)，比較器(U1C)的輸出第8腳輸出一個(gè)高電平的電壓信號；上述第一電壓比較電路(9)的輸出端連接一單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路(10)，單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路(10)包括接收上述第一電壓比較電路(9)輸出的電壓信號的第6二極管(D6)，第6二極管(D6)的另一端連接到第3放大器(U1D)的正輸入第12腳，第3放大器(U1D)的正輸入第12腳還串聯(lián)一個(gè)由第9電容(C9)、第10電容(C10)、第16電阻(R16)組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端連接到公共地，第3放大器(U1D)的負(fù)輸入第13腳也連接到上述參考源，輸入?yún)⒖夹盘?，該單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路(10)使第一電壓比較電路(9)輸出的電壓信號展開成信號寬度加一個(gè)固定間隔的矩形波；上述單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路(10)的輸出端與一個(gè)第三積分電路(11)連接，第三積分電路(11)包括一端接收單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路(10)的輸出信號的由第26電阻(R26)與二極管(D8)組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端同時(shí)連接到第17電阻(R17)的一端與第12二極管(D12)的一端。第17電阻R17的另一端連接第15電容C15、第18電容C18的一端以及三極管Q1的集電極和第4放大器(U1B)的正輸入第5腳，第4放大器(U1B)的負(fù)輸入第6腳也連接到上述參考源，第16、17電阻(R26、R17)，第8二極管(D8)，第15、16電容(C15、C18)一起構(gòu)成了一個(gè)第三積分電路11，是累積上面單穩(wěn)態(tài)脈沖成型電路(10)輸出的信號。上述三極管Q1的發(fā)射極連接到公共地，形成了一個(gè)積分信號清零電路(14)；上述第4放大器(U1B)起到了一個(gè)電壓比較的作用，形成第二電壓比較電路(12)，當(dāng)?shù)?放大器(U1B)的正輸入第5腳輸入的信號大于負(fù)輸入第6腳輸入的參考信號時(shí)，第4放大器(U1B)的輸出第7腳才會輸出信號；第4放大器(UIB)的輸出端連接到一單穩(wěn)態(tài)脈沖成型輸出電路(13)，單穩(wěn)態(tài)脈沖成型輸出電路(13)包括接收第二電壓比較電路12輸出信號的第9二極管(D9)，第9二極管(D9)的另一端連接第20電阻(R20)及第17電容(C17)的一端和第5放大器(U1A)的正輸入第3腳，第17電容(C17)與第20電阻(R20)的另一端連接公共地，該單穩(wěn)態(tài)脈沖成型輸出電路(13)，提供一個(gè)固定的輸出脈沖，防止觸發(fā)時(shí)間過大，導(dǎo)致?lián)p壞外部的驅(qū)動放大部分；單穩(wěn)態(tài)脈沖成型輸出電路(13)的輸出端分成兩路輸出，一路通過第21電阻(R21)輸出驅(qū)動信號到外部的驅(qū)動放大部分，使外部的驅(qū)動機(jī)構(gòu)和輸出驅(qū)動電路帶動傳感器(L)的脫扣部件JI動作，另一路通過第19電阻(R19)連接三極管(Q1)的基極，三極管(Q1)的基極通過第18電阻(R18)連接公共地，利用輸出信號本身通過三極管Q1來放掉前面第三積分電路(11)的電壓，為下一次檢測做好準(zhǔn)備；所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的另一路的結(jié)構(gòu)為上述傳感器(L)輸出端經(jīng)過第1電阻(R1)后，連接一第二限幅電路(16)，第二限幅電路(16)包括一端與第1電阻(R1)連接的第2電阻(R2)，第1電阻(R1)及第2電阻(R2)的公共連接點(diǎn)與由第10二極管(D1)、第11二極管(D11)及第19電容(C19)組成的并聯(lián)電路的一端連接，該并聯(lián)電路的另一端連接公共地；上述第二限幅電路(16)的輸出端連接一放大電路(17)，放大電路(17)包括接收第二限幅電路(16)輸出的第6放大器(U4)，第二限幅電路(16)的輸出端與第6放大器(U4)的正輸入第3腳連接，第6放大器(U4)的輸出第1腳連接到第12二極管(D12)和第27電阻(R27)串聯(lián)的公共連接點(diǎn)，第27電阻(R27)的另一端連接到第6放大器(U4)的負(fù)輸入第4腳，該放大器的負(fù)輸入第4腳通過第28電阻(R28)連接公共地，第12二極管D12另一端連接上述第三積分電路(11)，該放大電路(17)放大來自傳感器(L)的低頻信號，以識別漏電故障。
2, 如權(quán)利要求1所述的單傳感器漏電電弧保護(hù)器，其特征在于 所述的傳感器由鉑鉬合金材料或者非晶材料或者超微晶材料制成。
3, 如權(quán)利要求1所述的單傳感器漏電電弧保護(hù)器，其特征在于 所述第一限幅電路(3)中的第5電阻(R5)串聯(lián)一個(gè)第3二極管(D3),第3二極管(D3)的另一端連接到公共地，在所述第一限幅電路(3)的電路中第2二 極管D2 、第3 二極管D3以及電阻R5構(gòu)成了 一個(gè)雙重限制幅度的限幅器，保護(hù)所 述第l放大器(U2A)不受損壞。
4， 一種單傳感器漏電電弧保護(hù)器，其特征在于由傳感器和核心電路板組成， 所有需要保護(hù)的電線同一方向穿過所述傳感器，所述傳感器的一端連接核心電路板的公共地，另一端是輸出端，該輸出端分成兩路與所述核心電路板連接； 所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的其中 一路的結(jié)構(gòu)為所述傳感器輸出端與與一檢波電路(2)連接，檢波電路包括接收所述 傳感器信號的第1 二極管(Dl )，第1 二極管(Dl )串聯(lián)一個(gè)由第3電阻(R3) 及第2電容(C2 )組成的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端接到公共地；上述檢波電路(2)的輸出端與第一限幅電路(3)連接，第一限幅電路 (3)包括與第3電阻(R3)及第2電容(C2 )組成的并聯(lián)電路并聯(lián)的第2 二極管(D2 ),與第2 二極管(D2 )串聯(lián)的第5電阻(R5 );上述第一限幅電路(3)輸出端與放大器與振蕩器電路(4)連接，所述 放大器與振蕩器電路(4)中的放大器電路包括對由限幅電路(3)輸出的 信號進(jìn)行放大的第1放大器(U2A )，該第1放大器U2A的正輸入第3腳與所 述第一限幅電路(3)輸出端連接，并與第6電阻(R6)連接，第6電阻(R6) 的另一端連接到測試開關(guān)(Sl)的一端，測試開關(guān)(Sl)的另一端連接到第 13電容(C13)，第13電容(C13)的另一端連接到第1放大器(U2A)的輸出 第1腳，第1放大器(U2A )的輸出第1腳分成兩路， 一路經(jīng)過第7電阻(R7 ) 連接到第1放大器(U2A)的負(fù)輸入第2腳，該負(fù)輸入第2腳連接第8電阻(R8)， 第8電阻(R8)的另一端串聯(lián)一個(gè)由第9電阻(R9)及第3電容(C3)組成 的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路的另一端連接到公共地，這樣就構(gòu)成了放大器電路， 當(dāng)所述測試開關(guān)(Sl)按下接通的時(shí)候，由于反饋的原因該放電器電路構(gòu)成 了一個(gè)震蕩器，即成為一個(gè)電弧信號模擬發(fā)生器；上述放大器與振蕩器電路(4)的輸出端與一個(gè)第一積分電路(5)連接， 第一積分電路(5)包括與第l放大器(U2A)的輸出第l腳連接的第4二 極管(D4)，第4 二極管(D4)的另一端連接到第10電阻(R10),第10電阻 (R10)的另一端串聯(lián)一個(gè)由第4電容(C4 )與第11電阻(R11 )組成的并聯(lián) 電路，該并聯(lián)電路的另一端連接到公共地，第10電阻(R10)、第4電容(C4) 與第11電阻(R11)的公共連接點(diǎn)連接第5電容(C5),該第一積分電路(5) 是平滑上述放大器與振蕩器電路(4)送來的信號；上述第一積分電路(5)的輸出端與一個(gè)微分偶合電路(6)連接，微分偶合電路(6 )包括與第一積分電路5輸出端連接的第5電容(C5 )，與第5 電容(C5)串聯(lián)連接的第12電阻(R12 ),第12電阻(R12 )的另一端連接到 公共地；上述微分偶合電路(6 )的輸出端連接一個(gè)變化率檢測電路(7 )，變化率 檢測電路(7 )包括放大上述微分偶合電路(6 )輸出的微分信號的第2放 大器(U2B),上述微分信號送到該第2放大器(U2B)的正輸入第5腳，第2 放大器(U2B)的輸出第7腳分兩路， 一路經(jīng)過第13電阻(R13)后連接到第 2放大器(U2B)的負(fù)輸入第6腳，第2放大器(U2B)的負(fù)輸入第6腳通過一 個(gè)第6電容(C6)連接到公共地，上述第5電容(C5)和第12電阻(R12) 的微分特性濾除了直流信號和變化率比較慢的信號，該變化率檢測電路(7) 構(gòu)成了一個(gè)幅度受控的鋸齒振蕩器，用來檢測和分離由前面微分偶合電路(6 ) 送來的信號中緩變信號和瞬變信號；上述變化率檢測電路(7 )的輸出端連接一個(gè)第二積分電路(8 ),第二積 分電路(8 )包括，接收變化率檢測電路(7 )的輸出信號的第5 二極管(D5 )， 與第5二極管(D5)并聯(lián)的第14電阻(R14),該并聯(lián)電路的另一端串聯(lián)第15 電阻(R15 )，第15電阻(R15 )串聯(lián)第7電容(C7 ),第7電容(C7 )的另一 端連接公共地，經(jīng)過第二積分電路(8)積分后，得到了一個(gè)幅度變化的信號， 使有電弧的時(shí)候信號幅度就高，否則很弱甚至沒有； 所述傳感器輸出端與所述核心電路板連接的另 一路的結(jié)構(gòu)為上述傳感器(L )輸出端經(jīng)過第1電阻(Rl )后，連接一第二限幅電路(16 ), 第二限幅電路(16)包括 一端與第1電阻(Rl )連接的第2電阻(R2)，第 1電阻(Rl)及第2電阻(R2)的公共連接點(diǎn)與由第IO二極管(Dl)、第11 二極管(D11)及第19電容(C19)組成的并聯(lián)電路的一端連接，該并聯(lián)電路 的另一端連接公共地；上述第二限幅電路(16 )的輸出端連接一放大電路(17 )，放大電路(17 ) 包括接收第二限幅電路(16)輸出的第6放大器(U4),第二限幅電路U6) 的輸出端與第6放大器(U4)的正輸入第3腳連接，第6放大器(U4)的輸 出第1腳連接到第12 二極管(D12 )和第27電阻(R27 )串聯(lián)的公共連接點(diǎn)，第27電阻(R27)的另一端連接到第6放大器(U4)的負(fù)輸入第4腳，該放 大器的負(fù)輸入第4腳通過第28電阻(R28 )連接公共地，第12 二極管D12另 一端連接上述第三積分電路(11)，該放大電路(17)放大來自傳感器(L) 的低頻信號，以識別漏電故障；上述第二積分電路(8)的輸出端連接一個(gè)微控制器(U5 ),第二積分電路8 中的第15電阻R15和第7電容C7的連接公共連接點(diǎn)連接到微控制器(U5) 的第7腳，即，微控制器(U5)的引腳是復(fù)用的，可以定義成比較器AD轉(zhuǎn)換 器輸入或I0輸入，即，微控制器(U5)的引腳是復(fù)用的，利用微控制器(U5) 內(nèi)部的電壓比較器來識別信號，也可以用AD轉(zhuǎn)換來區(qū)別信號，把上述放大電 路(17 )的第6放大器(U4 )的輸出第1腳也連接到微控制器(U5 )的第3 腳，可以定義為AD轉(zhuǎn)換輸入和10，微控制器(U5 )的第2腳分別送到輸出電 阻(20)中的第4電阻(R4)與第29電阻(R29)的一端，第4電阻(R4) 的另一端連接到第1電阻(Rl )與第2電阻(R2)的公共連接點(diǎn)，第29電阻 (R29)的另一端連接到放大器與振蕩器電路(4)中的第l放大器(U2A)的 正輸入第3腳，微控制器(U5)的第2腳虛擬成一個(gè)軟P麗，用來測試電路， 微控制器(U5 )的電源第1腳通過第30電阻(R30 )連接第4腳，同時(shí)第4 腳通過一開關(guān)(S2)連接到公共地，開關(guān)(S2)作為一個(gè)測試命令輸入來用， 開關(guān)(S2)按下時(shí)，微控制器(U5)發(fā)出了一個(gè)測試的命令，微控制器(U5) 的第5腳為輸出端。
5,如權(quán)利要求4所述的單傳感器漏電電弧保護(hù)器，其特征在于: 所述的傳感器由鉑鉬合金材料或者非晶材料或者超微晶材料制成。
6 ，如權(quán)利要求4所述的單傳感器漏電電弧保護(hù)器，其特征在于 所述第一限幅電路(3)中的第5電阻(R5)串聯(lián)一個(gè)第3二極管(D3),第3 二極管(D3)的另一端連接到公共地，在所述第一限幅電路(3)的電路中第2二 極管D2 、第3 二極管D3以及電阻R5構(gòu)成了一個(gè)雙重限制幅度的限幅器，保護(hù)所 述第l放大器(U2A)不受損壞。
7,如權(quán)利要求4所述的單傳感器漏電電弧保護(hù)器，其特征在于所述的微控制器(U5 ),采用PIC的16F675。
全文摘要
一種單傳感器漏電電弧保護(hù)器，只需要一個(gè)漏電傳感器，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)漏電和電弧保護(hù)兩個(gè)功能，此外，本發(fā)明的電弧保護(hù)器對保護(hù)的電線數(shù)量沒有限制，可以是單相也可以是三相，但是電路不會增加元件，只需要把要保護(hù)的導(dǎo)線都穿過傳感器就可以了。因此，采用本發(fā)明的漏電傳感器使產(chǎn)品的生產(chǎn)及使用成本大大降低，并提高了使用者使用該產(chǎn)品的易用度。
文檔編號H02H3/32GK101399436SQ20071004670
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月29日
發(fā)明者闖 蔣 申請人:闖 蔣