一种多回路可复用型漏电闭锁装置

文档序号:1940820 发布日期:2021-12-07 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 一种多回路可复用型漏电闭锁装置 (Multi-loop reusable leakage locking device ) 是由 王东峰 张伟杰 徐文凯 马建江 于 2021-09-18 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种多回路可复用型漏电闭锁装置,包括单片机,单片机连接有AD转换单元、开关量输入单元、电源单元、显示单元和开关量输出单元,AD转换单元连接有电压检测单元,开关量输入单元连接有漏电检测单元。具有以下优点:可供多回路复用,在降低成本的同时提高了装置的可靠性;设计的漏电检测电路能够有效避免高压窜入,滞回特性的引入又保证了漏电检测的灵敏性和抗干扰性。(The application discloses multiplex type electric leakage blocking device of multiloop, including the singlechip, the singlechip is connected with AD converting unit, switching value input unit, power supply unit, display element and switching value output unit, and AD converting unit is connected with voltage detection unit, and switching value input unit is connected with electric leakage detection unit. Has the following advantages: the device can be used for multi-loop multiplexing, so that the cost is reduced, and the reliability of the device is improved; the designed leakage detection circuit can effectively avoid high-voltage channeling, and the introduction of hysteresis characteristics ensures the sensitivity and anti-interference of leakage detection.)

一种多回路可复用型漏电闭锁装置

技术领域

本发明是一种多回路可复用型漏电闭锁装置,属于电子控制技术领域。

背景技术

电缆井等复杂的电气环境下,往往比较潮湿,工况复杂,极易发生漏电事故。由于中性点不接地系统的选择性漏电保护难以实现,通常采用漏电闭锁的方式减小故障的影响范围和处理时间,其重要性是不容忽视的。

现阶段漏电闭锁装置中的漏电检测部分通常使用灵敏度较高的电压比较器实现,但其抗干扰能力较差,电压在转换阈值附近的微小波动都可能引起输出电压跃变,导致装置误动,而且可能造成继电器因抖动产生电火花,存在一定的安全隐患。另外,漏检电路往往通过高压干簧管继电器实现与主回路的隔离,但是干簧管继电器抗电磁干扰能力较差,特别是在复杂的电磁环境中,极易误吸合而使高压窜入损坏漏检电路,对人员及电气设备安全构成一定威胁。

现有技术方案多为断电检测方式,即主回路断电后经过一定时间的延时,接通主回路与漏电闭锁装置,对主回路进行漏电检测;主回路接通时,用中间继电器的常闭触点和主回路接触器的常闭触点切断漏电闭锁检测回路,且每个主回路都需安装一套漏电检测装置。

但是断电检测方式存在以下问题:

1、每个主回路都需安装一套漏电检测装置,装置复杂,费时费力;

2、电机在频繁启动时,若断电延时时间未到,漏电闭锁装置未切入检测,容易出现漏检现象;

3、容易因为接触器或中间继电器的常闭触点的滞后动作,而将主回路的高压引入漏电闭锁装置,将装置烧毁;

4、无法对主回路操作频率进行限制,对于一些不允许频繁启动的大型功率设备而言,可能会出现人为损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足,提供一种多回路可复用型漏电闭锁装置,可供多回路复用,在降低成本的同时提高了装置的可靠性;设计的漏电检测电路能够有效避免高压窜入,滞回特性的引入又保证了漏电检测的灵敏性和抗干扰性。

为解决以上技术问题,本发明采用以下技术方案:

一种多回路可复用型漏电闭锁装置,包括单片机,单片机连接有AD转换单元、开关量输入单元、电源单元、显示单元和开关量输出单元,AD转换单元连接有电压检测单元,开关量输入单元连接有漏电检测单元;

所述单片机包括芯片U11,芯片U11的型号为STC89C52;

所述电压检测单元包括放大器U1,放大器U1的1脚连接有电阻R1一端和可调电阻R2一端,电阻R1另一端作为input端,用于连接电机,放大器U1的2脚连接有电阻R4一端、电容C1一端和电阻R5一端,电容C1另一端和电阻R5另一端接地,电阻R4另一端连接放大器U1的7脚,并接VCC电源,可调电阻R2另一端连接有电阻R3一端,电阻R3另一端连接有放大器U1的的3脚和电容C2一端,电容C2另一端连接有电阻R6一端和电阻R7一端,电阻R6另一端连接有放大器U2的5脚、二极管D1一端和电阻R8一端。

进一步的,所述放大器U2的6脚连接有二极管D1另一端和二极管D2一端,二极管D2另一端连接有电阻R8另一端和电阻R9一端,电阻R9另一端连接有放大器U4的9脚、电阻R10一端和电阻R7另一端,放大器U4的8脚连接有电阻R10另一端和电阻R11一端,电阻R11另一端连接有电阻R12一端和电容C4一端,电阻R12另一端连接有电容C3一端和放大器U3的12脚,放大器U3的13脚连接有电阻R13一端和电阻R14一端,电阻R14另一端、电容C3另一端和放大器U4的10脚接地,电阻R13另一端和电阻C4另一端连接放大器U3的11脚,并作为output端,用于连接AD转换单元的输入端。

进一步的,所述AD转换单元包括芯片U12,芯片U12的型号为ADS7805,芯片U12的1脚连接有电阻R31一端和电阻R32一端,电阻R31另一端连接有电压检测单元的output端,芯片U12的3脚连接有连接有电容C38一端和电阻R33一端,电阻R33另一端连接有电阻R35一端和电阻R37一端,电阻R35另一端连接有电阻R34一端和芯片U12的27脚,电阻R34另一端连接有电阻R36一端、电阻R32另一端、电容C39一端和芯片U12的4脚,电阻R36另一端、电阻R37另一端、电容C38另一端和电容C39另一端均接地,芯片U12的27脚连接有电容C36一端和电容C37一端,并接+5V,电容C36另一端和电容C37另一端接地。

进一步的,所述AD转换单元还包括芯片U13和芯片U14,芯片U13的型号为74fct16373,芯片U14的型号为74ABT16245/SO,芯片U13的47脚连接有芯片U12的22脚,芯片U13的46脚连接有芯片U12的21脚,芯片U13的44脚连接有芯片U12的20脚,芯片U13的43脚连接有芯片U12的19脚,芯片U13的41脚连接有芯片U12的18脚,芯片U13的40脚连接有芯片U12的17脚,芯片U13的38脚连接有芯片U12的16脚,芯片U13的37脚连接有芯片U12的15脚,芯片U13的36脚连接有芯片U12的13脚,芯片U13的35脚连接有芯片U12的12脚,芯片U13的33脚连接有芯片U12的11脚,芯片U13的32脚连接有芯片U12的10脚,芯片U13的30脚连接有芯片U12的9脚,芯片U13的29脚连接有芯片U12的8脚,芯片U13的27脚连接有芯片U12的7脚,芯片U13的26脚连接有芯片U12的6脚。

进一步的,所述芯片U13的2脚连接有芯片U14的47脚,芯片U13的3脚连接有芯片U14的46脚,芯片U13的5脚连接有芯片U14的44脚,芯片U13的6脚连接有芯片U14的43脚,芯片U13的8脚连接有芯片U14的41脚,芯片U13的9脚连接有芯片U14的40脚,芯片U13的11脚连接有芯片U14的38脚,芯片U13的12脚连接有芯片U14的37脚,芯片U13的13脚连接有芯片U14的36脚,芯片U13的14脚连接有芯片U14的35脚,芯片U13的16脚连接有芯片U14的33脚,芯片U13的17脚连接有芯片U14的32脚,芯片U13的19脚连接有芯片U14的30脚,芯片U13的20脚连接有芯片U14的29脚,芯片U13的22脚连接有芯片U14的27脚,芯片U13的23脚连接有芯片U14的26脚。

进一步的,所述芯片U14的2脚连接有芯片U11的39脚,芯片U14的3脚连接有芯片U11的38脚,芯片U14的5脚连接有芯片U11的37脚,芯片U14的6脚连接有芯片U11的36脚,芯片U14的8脚连接有芯片U11的35脚,芯片U14的9脚连接有芯片U11的34脚,芯片U14的11脚连接有芯片U11的33脚,芯片U14的12脚连接有芯片U11的32脚,芯片U14的13脚连接有芯片U11的21脚,芯片U14的14脚连接有芯片U11的22脚,芯片U14的16脚连接有芯片U11的23脚,芯片U14的17脚连接有芯片U11的24脚,芯片U14的19脚连接有芯片U11的25脚,芯片U14的20脚连接有芯片U11的26脚,芯片U14的22脚连接有芯片U11的27脚,芯片U14的23脚连接有芯片U11的28脚。

进一步的,所述漏电检测单元包括继电器KV1,继电器KV1的线圈一端连接有二极管D21一端和CON端,继电器KV1的线圈另一端和二极管D21另一端接地,继电器KV1的常闭触点一端连接有电阻R21一端、电阻R22一端和电阻R23一端,电阻R21另一端连接有电阻Rx一端,电阻Rx另一端和继电器KV1的常闭触点另一端接地,电阻R23另一端连接有电容C21一端和放大器U5的1脚,放大器U5的3脚连接有电阻R27一端和电容C22一端,电阻R27另一端接VCC电源,电容C22另一端接地,放大器U5的2脚连接有电容C21另一端和电阻R24一端,电阻R24另一端连接有连接有电阻R22另一端和继电器KV2的常开触点一端,继电器KV2的常开触点另一端接VCC电源,继电器KV2的线圈一端连接有二极管D22一端,并接出CON端。

进一步的,所述二极管D22另一端和继电器KV2的线圈另一端接地,电阻R24还连接有电阻R25一端,电阻R25另一端连接有可调电阻R26一端和放大器U8的11脚,可调电阻R26另一端接地,放大器U8的13脚连接有二极管D23一端,二极管D23另一端连接有电阻R31一端,电阻R11另一端接VCC电源,放大器U8的12脚连接有电阻R28一端、电阻R29一端、放大器U6的4脚和放大器U7的9脚,电阻R28另一端接VCC电源,电阻R29另一端接地,放大器U7的8脚连接有电阻R30一端,并作为OUTPUT端,OUTPUT端用于连接电机,电阻R30另一端和放大器U7的7脚接VCC电源,放大器U7的10脚、放大器U8的13脚和放大器U6的6脚连接有电容C23一端,电容C23另一端接地。

进一步的,所述开关量输入单元包括芯片U9,芯片U9的型号为TLP180,芯片U9的1脚连接有二极管D11一端、电容C25一端和电阻R41一端,电阻R41另一端连接有电容C20一端和电阻R30一端,电阻R30另一端连接有漏电检测单元的CON端,电容C20另一端、电容C25另一端和二极管D11另一端接地,芯片U9的6脚连接有电阻R32一端和芯片U11的12脚,电阻R32另一端接+50V,芯片U9的4脚接地。

进一步的,所述开关量输出单元包括芯片U20,芯片U20的型号为TILP127,芯片U20的1脚连接有电阻R50一端,电阻R50另一端接芯片U11的13脚,芯片U20的4脚连接有电阻R52一端,电阻R52另一端连接有电阻R53一端和三极管Q1的基极,电阻R53另一端和三极管Q1的发射极接地,三极管Q1的集电极连接有二极管D51一端和继电器KV3线圈一端,芯片U20的6脚、二极管D51另一端和继电器KV3线圈另一端接VCC电源,继电器KV3开关一端连接有电感FA一端和压敏电阻R54一端,电感FA另一端和压敏电阻R54另一端接地。

本发明采用以上技术方案,与现有技术相比,具有如下技术效果:

所设计的漏电闭锁装置采用开机检测的控制方式,可供多回路复用,在降低成本的同时提高了装置的可靠性;设计的漏电检测电路能够有效避免高压窜入,滞回特性的引入又保证了漏电检测的灵敏性和抗干扰性;以PLC226CN为控制核心,保证了该装置能够在工况条件复杂的电磁环境中可靠地工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明中漏电闭锁装置的结构框图;

图2为本发明中电压检测单元的电路原理图;

图3为本发明中漏电检测单元的电路原理图;

图4为本发明中单片机的电路原理图;

图5为本发明中AD转换单元的电路原理图;

图6为本发明中开关量输入单元的电路原理图;

图7为本发明中开关量输出单元的电路原理图。

具体实施方式

实施例1,如图1所示,一种多回路可复用型漏电闭锁装置,包括单片机,单片机连接有AD转换单元、开关量输入单元、电源单元、显示单元和开关量输出单元,AD转换单元连接有电压检测单元,开关量输入单元连接有漏电检测单元,电压检测单元用于检测电机停止后电动机的反电动势,避免电压窜入漏电检测单元损坏装置,漏电检测单元用于在给电机进行供电前,对供电线路和电机的对地绝缘情况进行检测,如果发生漏电现象则实现漏电闭锁功能。

如图4所示,所述单片机包括芯片U11,芯片U11的型号为STC89C52。

如图2所示,所述电压检测单元包括放大器U1,放大器U1的1脚连接有电阻R1一端和可调电阻R2一端,电阻R1另一端作为input端,用于连接电机,放大器U1的2脚连接有电阻R4一端、电容C1一端和电阻R5一端,电容C1另一端和电阻R5另一端接地,电阻R4另一端连接放大器U1的7脚,并接VCC电源,可调电阻R2另一端连接有电阻R3一端,电阻R3另一端连接有放大器U1的的3脚和电容C2一端,电容C2另一端连接有电阻R6一端和电阻R7一端,电阻R6另一端连接有放大器U2的5脚、二极管D1一端和电阻R8一端,放大器U2的6脚连接有二极管D1另一端和二极管D2一端,二极管D2另一端连接有电阻R8另一端和电阻R9一端,电阻R9另一端连接有放大器U4的9脚、电阻R10一端和电阻R7另一端,放大器U4的8脚连接有电阻R10另一端和电阻R11一端,电阻R11另一端连接有电阻R12一端和电容C4一端,电阻R12另一端连接有电容C3一端和放大器U3的12脚,放大器U3的13脚连接有电阻R13一端和电阻R14一端,电阻R14另一端、电容C3另一端和放大器U4的10脚接地,电阻R13另一端和电阻C4另一端连接放大器U3的11脚,并作为output端,用于连接AD转换单元的输入端。

主回路断电后,电机由于惯性作用会继续旋转一段时间,在此期间,回路中存在感应电势,如果此时将漏检电路投入工作,将会造成检测装置因高压窜入而损坏。因此,有必要在漏电检测前对主回路进行残压检测,检测电路如图1所示。由于一次侧电压经电压互感器变换后的电压信号比较微弱,设计采用了“放大—整流—滤波”的方式将其转换成直流信号以便采集处理。其中,调节电阻R2可以使输出的直流信号以原始信号的一定比例或相同比例输出。

如图5所示,所述AD转换单元包括芯片U12,芯片U12的型号为ADS7805,芯片U12的1脚连接有电阻R31一端和电阻R32一端,电阻R31另一端连接有电压检测单元的output端,芯片U12的3脚连接有连接有电容C38一端和电阻R33一端,电阻R33另一端连接有电阻R35一端和电阻R37一端,电阻R35另一端连接有电阻R34一端和芯片U12的27脚,电阻R34另一端连接有电阻R36一端、电阻R32另一端、电容C39一端和芯片U12的4脚,电阻R36另一端、电阻R37另一端、电容C38另一端和电容C39另一端均接地,芯片U12的27脚连接有电容C36一端和电容C37一端,并接+5V,电容C36另一端和电容C37另一端接地。

如图5所示,所述AD转换单元还包括芯片U13和芯片U14,芯片U13的型号为74fct16373,芯片U14的型号为74ABT16245/SO,芯片U13的47脚连接有芯片U12的22脚,芯片U13的46脚连接有芯片U12的21脚,芯片U13的44脚连接有芯片U12的20脚,芯片U13的43脚连接有芯片U12的19脚,芯片U13的41脚连接有芯片U12的18脚,芯片U13的40脚连接有芯片U12的17脚,芯片U13的38脚连接有芯片U12的16脚,芯片U13的37脚连接有芯片U12的15脚,芯片U13的36脚连接有芯片U12的13脚,芯片U13的35脚连接有芯片U12的12脚,芯片U13的33脚连接有芯片U12的11脚,芯片U13的32脚连接有芯片U12的10脚,芯片U13的30脚连接有芯片U12的9脚,芯片U13的29脚连接有芯片U12的8脚,芯片U13的27脚连接有芯片U12的7脚,芯片U13的26脚连接有芯片U12的6脚。

所述芯片U13的2脚连接有芯片U14的47脚,芯片U13的3脚连接有芯片U14的46脚,芯片U13的5脚连接有芯片U14的44脚,芯片U13的6脚连接有芯片U14的43脚,芯片U13的8脚连接有芯片U14的41脚,芯片U13的9脚连接有芯片U14的40脚,芯片U13的11脚连接有芯片U14的38脚,芯片U13的12脚连接有芯片U14的37脚,芯片U13的13脚连接有芯片U14的36脚,芯片U13的14脚连接有芯片U14的35脚,芯片U13的16脚连接有芯片U14的33脚,芯片U13的17脚连接有芯片U14的32脚,芯片U13的19脚连接有芯片U14的30脚,芯片U13的20脚连接有芯片U14的29脚,芯片U13的22脚连接有芯片U14的27脚,芯片U13的23脚连接有芯片U14的26脚。

所述芯片U14的2脚连接有芯片U11的39脚,芯片U14的3脚连接有芯片U11的38脚,芯片U14的5脚连接有芯片U11的37脚,芯片U14的6脚连接有芯片U11的36脚,芯片U14的8脚连接有芯片U11的35脚,芯片U14的9脚连接有芯片U11的34脚,芯片U14的11脚连接有芯片U11的33脚,芯片U14的12脚连接有芯片U11的32脚,芯片U14的13脚连接有芯片U11的21脚,芯片U14的14脚连接有芯片U11的22脚,芯片U14的16脚连接有芯片U11的23脚,芯片U14的17脚连接有芯片U11的24脚,芯片U14的19脚连接有芯片U11的25脚,芯片U14的20脚连接有芯片U11的26脚,芯片U14的22脚连接有芯片U11的27脚,芯片U14的23脚连接有芯片U11的28脚。

所述AD转换单元最高的转换频率达100kHz,极大的提高了系统的稳定性,ADS7805会将转换结果输出到数据总线上,虽然转换结果为16位,但对于具有16位数据总线的单片机不必分两次读入。

如图3所示,所述漏电检测单元包括继电器KV1,继电器KV1的线圈一端连接有二极管D21一端和CON端,继电器KV1的线圈另一端和二极管D21另一端接地,继电器KV1的常闭触点一端连接有电阻R21一端、电阻R22一端和电阻R23一端,电阻R21另一端连接有电阻Rx一端,电阻Rx另一端和继电器KV1的常闭触点另一端接地,电阻R23另一端连接有电容C21一端和放大器U5的1脚,放大器U5的3脚连接有电阻R27一端和电容C22一端,电阻R27另一端接VCC电源,电容C22另一端接地,放大器U5的2脚连接有电容C21另一端和电阻R24一端,电阻R24另一端连接有连接有电阻R22另一端和继电器KV2的常开触点一端,继电器KV2的常开触点另一端接VCC电源,继电器KV2的线圈一端连接有二极管D22一端,并接出CON端,二极管D22另一端和继电器KV2的线圈另一端接地,电阻R24还连接有电阻R25一端,电阻R25另一端连接有可调电阻R26一端和放大器U8的11脚,可调电阻R26另一端接地,放大器U8的13脚连接有二极管D23一端,二极管D23另一端连接有电阻R31一端,电阻R11另一端接VCC电源,放大器U8的12脚连接有电阻R28一端、电阻R29一端、放大器U6的4脚和放大器U7的9脚,电阻R28另一端接VCC电源,电阻R29另一端接地,放大器U7的8脚连接有电阻R30一端,并作为OUTPUT端,OUTPUT端用于连接电机,电阻R30另一端和放大器U7的7脚接VCC电源,放大器U7的10脚、放大器U8的13脚和放大器U6的6脚连接有电容C23一端,电容C23另一端接地。

现有的漏电闭锁装置大都通过高压干簧管继电器实现与主回路的隔离,但是干簧管继电器抗电磁干扰能力较差,特别是在井下复杂的电磁环境中,极易误吸合而使高压窜入损坏漏检装置。基于此,设计中采用常闭型继电器KV1将漏检电路二次隔离,在需要进行漏电检测时,继电器KV2闭合,继电器KV1断开,漏检电路投入工作,电阻R21起到分压作用;漏电检测结束后,继电器复位,如果此时高压干簧管继电器误吸合,窜入的高压将经电阻R21和继电器KV1回流,不会对漏检电路造成损坏,电阻R24和电阻R26分别用于整定漏电闭锁阈值和闭锁解除阈值,通过对两电阻的调节可以使该装置方便地用于不同电压等级的漏电闭锁保护。

如图6所示,所述开关量输入单元包括芯片U9,芯片U9的型号为TLP180,芯片U9的1脚连接有二极管D11一端、电容C25一端和电阻R41一端,电阻R41另一端连接有电容C20一端和电阻R30一端,电阻R30另一端连接有漏电检测单元的CON端,电容C20另一端、电容C25另一端和二极管D11另一端接地,芯片U9的6脚连接有电阻R32一端和芯片U11的12脚,电阻R32另一端接+50V,芯片U9的4脚接地。

开关量输入单元在单片机和漏电检测单元之间起到缓冲作用,使单片机可以控制强电器件,还可以有效的减少强电器件带来的干扰。

如图7所示,所述开关量输出单元包括芯片U20,芯片U20的型号为TILP127,芯片U20的1脚连接有电阻R50一端,电阻R50另一端接芯片U11的13脚,芯片U20的4脚连接有电阻R52一端,电阻R52另一端连接有电阻R53一端和三极管Q1的基极,电阻R53另一端和三极管Q1的发射极接地,三极管Q1的集电极连接有二极管D51一端和继电器KV3线圈一端,芯片U20的6脚、二极管D51另一端和继电器KV3线圈另一端接VCC电源,继电器KV3开关一端连接有电感FA一端和压敏电阻R54一端,电感FA另一端和压敏电阻R54另一端接地。

单片机输出高电平信号时,三极管Q1导通,在芯片U20中发光二极管发光,三极管导通,此时三极管Q1基极产生高电平信号,继电器KV3得电产生动作,继电器开关闭合,接通负载的通电回路,单片机控制的I/O口和继电器信号、电机启动信号等采用光耦隔离干扰。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本发明的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

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