专利名称：电力机车辅助电源漏电保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于漏电保护装置，主要涉及一种电力机车辅助电源 漏电保护装置。
技术背景
漏电保护装置是电力系统中必备的设备。但目前没有专门用于电 力机车辅助电源的漏电保护装置，给生产和安全带来很大的隐患。
发明内容为解决上述电力机车没有辅助电源漏电保护装置的问题，本实用 新型提供了 一种电力机车辅助电源漏电保护装置。
本实用新型的技术方案如下 一种电力机车辅助电源漏电保护装置，其特 征在于它包括单片机、交流采样模块、数字输出模块、显示模块、键盘输入 模块、电源模块、基准电源模块；检测到的电力机车辅助电源漏电流信号经交 流采样模块输入至单片机；单片机输出信号值至显示模块，并根据该信号值与
预置值的比较结果控制数字输出模块。
还包括可实现外部计算机与单片机通讯的串行通讯模块。 还包括可向单片机输入数字信号的数字输入模块。
所述的交流采样模块为检测到的辅助电源漏电流信号一端P2接地，另一
端P1与P2间接有电阻R18， P1分别经二极管D3、 D4接15V和-15V电源；Pl 经电阻R7接比较器U8A (LF353)的2脚，P1经串联的电阻R7、 R9、 二极管D5 接比较器U8A (LF353)的1脚，比较器U8A (LF353)的1脚和2脚间接有二极 管D6，比较器U8A (LF353)的3脚接地；Pl经电阻R8接比较器U8的6脚， 比较器U8的1脚经串联的二极管D5、电阻R6接比较器U8B (LF353)的6脚， 串联的电阻R15和R19与电容C13并接于比较器U8B (LF353)的6脚和7脚间， 比较器U8B (LF353)的7脚经串联的电阻R19、电容C14接地，亦经串联的电 阻R19、电容C15接地，比较器U8B (LF353)的5脚接地，比较器U8B(LF353) 的8脚接+15电源，4脚接-15V电源，U8B (LF353)的7脚经电阻R19接单片机STC 12C5402AD的19脚。
所述的显示模块为模块U4 (LCD2402)的1脚接地，2脚接5V电源，15 脚经电阻R14接5V电源，16脚接地。模块U4 (LCD2402)的4脚、5脚、6脚 分别接单片机STC12C5402AD的10脚、11脚、17脚，模块U4 (LCD2402)的7 脚、8脚、9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚分别接单片机STC12C5402AD 的26脚、27脚、l脚、2脚、12脚、13脚、15脚、16脚,模块U4 (LCD2402) 的7脚、8脚、9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚亦分别接排阻RP1的1 —8脚，排阻RP1的9一16脚接5V电源。
所述的数字输出模块为单片机STC 12C5402AD的25脚经电阻R16接光电 隔离耦合器模块U6 (PVT312S)，单片机STC 12C5402AD的24脚经电阻R17接 光电隔离耦合器模块U7 (FVT312S)，光电隔离耦合器模块U6 (PVT312S)的输 出接D01和D01N， D01和D01N间接有稳压管Zl，光电隔离耦合器模块U7 (FVT312S)输出接D02和D02N, D02和D02N间接有稳压管Z2。
所述的键盘输入模块为串联的电阻R10和按键S1、串联的电阻R11和按 键S2、串联的电阻R12和按键S3、串联的电阻R13和按键S4皆并接于5V电源 和地之间，其串联的中间点分别接单片机STC 12C5402AD的23脚、22脚、21 脚、20脚。
所述的电源模块为110V电源信号分别接PW1、 PW2、 PW3的1脚，-110电 源信号分别接PW1、 PW2、 PW3的4脚，PW1、 PW2的23脚、PW3的21脚接地， PW1、 PW2的21脚接5V电源，PW3的23脚接-5V电源。
所述的基准电源模块为电压基准源Dtl (LM285-2.5)的4脚接5V电源， 8脚接Vref。
所述的单片机STC 12C5402AD的6脚和7脚分别经电容C12和Cll接地，6 脚和7脚间接有晶振Y1， 3脚经电阻R5接地，14脚接地，28脚接5V电源，电 容C6、 C9并接于14脚和28脚间，3脚经电容C10接5V电源。
所述的串行通讯模块为接插件Jl的2脚和3脚分别接模块Ul (MAX232) 的14脚和13脚，Jl的5脚接地；模块U1 (MAX232)的6脚经电容C1接地，模块U1 (MAX232)的4脚和5脚间接有电容C2， 15脚和16脚间接有电容C8， 模块U (MAX232) 1的15脚接地，16脚接有5V电源，模块U1 (MAX232)的2 脚经电容C3到5V电源，模块U1 (MAX232)的1脚和3脚间接有电容C4，模 块Ul (MAX232)的11脚和12脚分别接单片机STC 12C5402AD的5脚和4脚。 所述的数字输入模块为DI1和DI1N间并接有二极管D1和电容C5， DI1 和DI1N接光电隔离耦合器模块U2 (4N35)， U2 (4N35)的输出三极管发射极经 Rl接其基极，同时接单片机STC 12C5402AD的8脚，又经电阻R3接地，U2(4N35) 的输出三极管集电极接5V电源；DI2和DI2N间并接有二极管D2和电容C7， DI2 和DI2N接光电隔离耦合器模块U3 (4N35)， U3 (4N35)的输出三极管发射极经 R2接其基极，同时接单片机的9脚，又经电阻R4接地，U3的输出三极管集电 极接5V电源。
采用上述技术方案后，本实用新型能够利用嵌入式系统检测电力机车辅助 电源漏电电流，并进行保护。本实用新型结构简单合理，成本低。
图1是本实用新型的电路原理框图
图2是本实用新型的电路结构图具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明
本实用新型是利用嵌入式系统检测电力机车辅助电源漏电电流，并进行保 护的一个装置。如图1所示，本实用新型包括单片机、交流采样模块、数字输 出模块、显示模块、键盘输入模块、电源模块、基准电源模块，还可包括实现 外部计算机与单片机通讯的串行通讯模块、可向单片机输入数字信号的数字输 入模块。
本实用新型是利用电流互感器进行3相绕组的漏电流检测，然后将检测到 的交流信号经交流采样模块，转化为直流信号，送至单片机AD采集模块。单片 机将采集的信号值与预置值相比较，如果超出则控制数字输出模块驱动外部继 电器进行保护。本实用新型中检测到的漏电信号可由单片机输出至显示模块进 行显示。本实用新型有报警功能及报警值设定功能。 本实用新型实施例的电路结构如图2所示。由于来自电流互感器的信号为交流信号，^&形为正弦波，所以需将其整流 为直流才能被单片机采集。本实用新型实施例的交流采样模块是采用两级运放将 正弦交流电压变为直流电压并整形。
本实用新型实施例中电源模块采用DC-DC转换模块经IIOV转换为5V， 土15V 供给装置内部各芯片所用。基准电源模块采用LM285，输出2.5V基准电压，作为 AD转换的基准。
本实用新型实施例中数字输出模块是当漏电流超限后，驱动外部继电器进行 报警及保护。
本实用新型实施例中显示模块的液晶模块采用MBCF24204B03， 24行X 2 列字符显示，红色字符，黑色背景，独立LED背光。用其来显示当前机车漏电流 值。
本实用新型实施例中数字输入模块是备用模块，为以后扩展功能预留。其信 号采集时利用光耦进行隔离，然后送至单片机。
本实用新型实施例中串行通讯模块为预留模块，用于单片机与计算机之间进 行通讯。
本实用新型实施例中单片机采用宏晶公司的STC 12C5402AD芯片，带AD转换。
本实用新型中键盘输入模块用于向单片机输入指令。
权利要求1、一种电力机车辅助电源漏电保护装置，其特征在于它包括单片机、交流采样模块、数字输出模块、显示模块、键盘输入模块、电源模块、基准电源模块；检测到的电力机车辅助电源漏电流信号经交流采样模块输入至单片机；单片机输出信号值至显示模块，并根据该信号值与预置值的比较结果控制数字输出模块。
2、 如权利要求l所述的电力机车辅助电源漏电保护装置，其特征在于还 包括可实现外部计算机与单片机通讯的串行通讯模块。
3、 如权利要求1或2所述的电力机车辅助电源漏电保护装置，其特征在于 还包括可向单片机输入数字信号的数字输入模块。
4、 如权利要求l所述的电力机车辅助电源漏电保护装置，其特征在于所 述的交流采样模块为检测到的辅助电源漏电流信号一端P2接地，另一端P1与P2间接有电阻R18， P1分别经二极管D3、 D4接15V和-15V电源；Pl经电阻 R7接比较器U8A (LF353)的2脚，P1经串联的电阻R7、 R9、 二极管D5接比较 器U8A (LF353)的1脚，比较器U8A (LF353)的1脚和2脚间接有二极管D6， 比较器U8A (LF353)的3脚接地；Pl经电阻R8接比较器U8的6脚，比较器 U8的1脚经串联的二极管D5、电阻R6接比较器U8B (LF353)的6脚，串联的 电阻R15和R19与电容C13并接于比较器U8B (LF353)的6脚和7脚间，比较 器U8B(LF353)的7脚经串联的电阻R19、电容C14接地，亦经串联的电阻R19、 电容C15接地，比较器U8B (LF353)的5脚接地，比较器U8B (LF353)的8脚 接+15电源，4脚接-15V电源，U8B (LF353)的7脚经电阻R19接单片机STC 12C5402AD的19脚。
5、 如权利要求l所述的电力机车辅助电源漏电保护装置，其特征在于所 述的显示模块为模块U4 (LCD2402)的1脚接地，2脚接5V电源，15脚经电阻R14接5V电源，16脚接地。模块U4 OXD2402)的4脚、5脚、6脚分别接 单片机STC 12C5402AD的10脚、11脚、17脚，模块U4 (LCD2402)的7脚、8 脚、9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚分别接单片机STC 12C5402AD的 26脚、27脚、l脚、2脚、12脚、13脚、15脚、16脚，模块U4 (LCD2402) 的7脚、8脚、9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚亦分别接排阻RP1的1 一8胆P，排阻RP1的9—16脚接5V电源。
6、 如权利要求l所述的电力机车辅助电源漏电保护装置，其特征在于所 述的数字输出模块为单片机STC 12C5402AD的25脚经电阻R16接光电隔离耦 合器模块U6 (PVT312S)，单片机STC 12C5402AD的24脚经电阻R17接光电隔 离耦合器模块U7 (FVT312S)，光电隔离耦合器模块U6 (PVT312S)的输出接D01 和D01N， D01和D01N间接有稳压管Z1，光电隔离耦合器模块U7 (FVT312S)输 出接D02和D02N， D02和D02N间接有稳压管Z2。
7、 如权利要求l所述的电力机车辅助电源漏电保护装置，其特征在于所 述的键盘输入模块为串联的电阻R10和按键S1、串联的电阻R11和按键S2、 串联的电阻R12和按键S3、串联的电阻R13和按键S4皆并接于5V电源和地之 间，其串联的中间点分别接单片机STC 12C5402AD的23脚、22脚、21脚、20 脚。
8、 如权利要求l所述的电力机车辅助电源漏电保护装置，其特征在于所 述的电源模块为110V电源信号分别接PW1、 PW2、 PW3的1脚，-110电源信号 分别接PW1、 PW2、 PW3的4脚，PW1、 PW2的23脚、PW3的21脚接地，PW1、 PW2的21脚接5V电源，PW3的23脚接-5V电源。
9、 如权利要求l所述的电力机车辅助电源漏电保护装置，其特征在于所 述的基准电源模块为电压基准源Dtl (LM285-2.5)的4脚接5V电源，8脚接 Vref。
10、 如权利要求l所述的电力机车辅助电源漏电保护装置，其特征在于所述的单片机STC 12C5402AD的6脚和7脚分别经电容C12和C11接地，6脚 和7脚间接有晶振Y1， 3脚经电阻R5接地，14脚接地，28脚接5V电源，电容 C6、 C9并接于14脚和28脚间，3脚经电容C10接5V电源。
11、 如权利要求2所述的电力机车辅助电源漏电保护装置，其特征在于 所述的串行通讯模块为接插件J1的2脚和3脚分别接模块U1 (MAX232)的 14脚和13脚，Jl的5脚接地；模块U1 (MAX232)的6脚经电容C1接地，模 块U1 (MAX232)的4脚和5脚间接有电容C2， 15脚和16脚间接有电容C8， 模块U (MAX232) 1的15脚接地，16脚接有5V电源，模块Ul (MAX232)的2 脚经电容C3到5V电源，模块Ul (MAX232)的1脚和3脚间接有电容C4，模 块Ul (MAX232)的11脚和12脚分别接单片机STC 12C5402AD的5脚和4脚。
12、 如权利要求3所述的电力机车辅助电源漏电保护装置，其特征在于 所述的数字输入模块为DI1和DI1N间并接有二极管Dl和电容C5， DI1和DI1N 接光电隔离耦合器模块U2 (4N35), U2 (4N35)的输出三极管发射极经Rl接其 基极，同时接单片机STC 12C5402AD的8脚，又经电阻R3接地，U2 (4N35) 的输出三极管集电极接5V电源；DI2和DI2N间并接有二极管D2和电容C7， DI2 和DI2N接光电隔离耦合器模块U3 (4N35)， U3 (4N35)的输出三极管发射极经 R2接其基极，同时接单片机的9脚，又经电阻R4接地，U3的输出三极管集电 极接5V电源。
专利摘要本实用新型公开了一种电力机车辅助电源漏电保护装置。它包括单片机、交流采样模块、数字输出模块、显示模块、键盘输入模块、电源模块、基准电源模块；还包括可实现外部计算机与单片机通讯的串行通讯模块和可向单片机输入数字信号的数字输入模块。检测到的电力机车辅助电源漏电流信号经交流采样模块输入至单片机；单片机输出信号值至显示模块，并根据该信号值与预置值的比较结果控制数字输出模块。本实用新型能够利用嵌入式系统检测电力机车辅助电源漏电电流，并进行保护。且本实用新型结构简单合理，成本低。
文档编号H02H3/02GK201252388SQ200820014528
公开日2009年6月3日 申请日期2008年7月30日 优先权日2008年7月30日
发明者刘盛强, 曲长萍 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司