斷路器硬件功能模塊的設計

1　電源模塊設計

本研究的電源采用直接接入零火線，通過lnk306芯片進行轉化，通過調(diào)整電阻值來獲得控制模塊所需要的13V電壓，實現(xiàn)了220V到13V的直接轉換[6]，從而無需另外給予斷路器單獨供電，由于微處理系統(tǒng)需要5V的電壓供電，通過78M05芯片來轉化。

2　信號采樣模塊的設計

本研究通過在零火線上各用一個零序電流互感器，采集零火線上的實時電流，將其轉換為可控單片機識別的電壓信號，通過LM358的放大倍數(shù)調(diào)整采樣的精度。

3　微處理系統(tǒng)模塊的設計

微處理系統(tǒng)模塊主要包括Atmega16單片機[7]，JTAG口，3盞顯示不同情況的燈，通過JTAG口可以進行程序的燒入和修改，3盞燈的變化可以顯示此時線路的狀況。

4　控制模塊的設計

因為是大電流的控制，傳統(tǒng)意義上的繼電器就不能用了，這里用雙向晶閘管來實現(xiàn)，它能通過大電流，而且雙向晶閘管可以很方便地閉合和斷開，由于大電流的操作危險性高，筆者用了光耦來進行隔離，筆者通過一個三極管作為開關，通過單片機控制三極管的導通和斷開，而實現(xiàn)光耦的導通與斷開，從而實現(xiàn)了用小電流控制大電流的目的。本研究通過雙向晶閘管來代替?zhèn)鹘y(tǒng)斷路器的脫扣器還可以避免產(chǎn)生由于線路通斷產(chǎn)生的高壓電弧。電弧的產(chǎn)生是由于斷路器切斷通有電流的回路時，只要電源電壓大于10V～20V，電流大于80mA～100mA，在動、靜觸頭分開瞬間，觸頭間隙就會出現(xiàn)電弧。此時，觸頭雖然已經(jīng)分開，但是電路中的電流還在繼續(xù)流通，只有熄滅電弧，電路才真正斷開。如果用雙向晶閘管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的脫扣器，就能避免電弧的產(chǎn)生。首先，晶閘管是一個無觸點的開關，不存在觸頭;其次，雙向晶閘管的斷開需要在線路中的電壓過零點時才能斷開，也就是說晶閘管的斷開瞬間，線路中是沒有電流的，這樣就能避免電弧的產(chǎn)生。最后，雙向晶閘管的介質(zhì)是半導體，對于電弧的產(chǎn)生也有一定的抑制作用。所以，本研究通過采用雙向晶閘管，線路中可以成功避免電弧的產(chǎn)生。在一系列的測驗中，晶閘管承受了20A～3000A電流的沖擊，都沒有電弧的產(chǎn)生，同時晶閘管本身沒有出現(xiàn)損壞，安全性非常高。

5　無線通信模塊的設計

最后筆者要將產(chǎn)品應用于家用電器中，并將和電表綁定，這樣不但可以保護家用電器，而且還可以便于供電局對電表的管理，無線覆蓋范圍是200m，可以在每個小區(qū)設置一個終端，通過這個終端來控制這個小區(qū)的所有斷路器的控制，通過終端發(fā)出命令，無線模塊接受命令，并把命令傳遞給微處理系統(tǒng)，微處理系統(tǒng)接受命令，并執(zhí)行相應的操作。

6　界面顯示模塊的設計

為方便用戶的操作，筆者將設計人性化的界面顯示，筆者用液晶1602來作為顯示屏，配以9個數(shù)字鍵來執(zhí)行相應的操作，在顯示屏中，筆者將有以下功能：平時，界面將顯示當前線路中的漏電流值和過載值，如果筆者需要對其操作，開始時，筆者將進行設備連接狀況的自我檢測，如果連接正常，界面上將顯示其正常，然后進入主頁面，主頁面中有以下幾項：①漏電流值設置;②過載電流值設置;③密碼設置;④刪除記錄;⑤聯(lián)網(wǎng)設置;⑥自檢。