故障電弧探測器功能模組 AFD_Module LS01
本產品為符合GB14287.4 標準AFD故障電弧檢測模塊,通過和外部電路的配合,可以對線路中的串聯故障電弧、并聯故障電弧進行有效的檢測,同時有效避免非故障電弧的誤報警。
本產品使用3.3V電源供電,要求紋波<50mV。典型工作電流70mA,最大工作電流80mA。
本產品已通過EMC測試。
HS_A, HS_B 互感器H輸入引腳
LS_A,LS_B 互感器L輸入引腳
VCC 電源,供電電壓3.3V
GND 地
KEY1 測試/設置按鍵
KEY2 MCU復位按鍵
KEY3 備用按鍵
BUZZ 蜂鳴器報警備用
LED 輸出燈
ARC_FAULT 故障電弧輸出信號
DE 預留
TXD,RXD UART接口
圖3 模塊原理框圖
互感器H和互感器L對負載線路中的信號進行采樣。將采樣信號進行特殊處理得到特征模擬信號,通過MCU的AD處理單元,特征模擬信號轉化為特征數字信號。此數字信號經由MCU和電弧檢測模塊間的復雜算法,來判斷負載電路中是否有故障電弧發生。當發生故障電弧時,輸出相應的信號。
模塊提供:
LED interface,用于發光二極管輸出表達。
KEY interface,按鍵控制,用于必要的輸入操作控制。
同時此模塊可提供I2C和UART等接口進行通信,可以與外部電路進行通訊或將報警信息上傳給監控設備,從而有效預防故障電弧火災的發生。
模塊工作可分為兩個階段:校準階段和一般工作階段。此兩階段工作時,需要由VCC和GND引腳輸入3.3V電源電壓,HS和LS連接傳感器,LED和KEY有關引腳連接對應外圍器件。
校準階段:每個模塊連接匹配的傳感器后,首先需要進行校準。校準過程主要通過有關按鍵的控制驅動,并由LED顯示表達。
模塊按鍵引腳自帶電平上拉。在等待校準狀態時,當KEY1按鍵引腳輸入低,觸發校準動作。校準時,以5A標準純阻性電流作為校準標稱值,待校準完成,對應LED和ARC_FAULT引腳輸出高電平。
一般工作階段:模塊正常探測電弧狀態。
KEY1按鍵引腳為自檢按鈕,自檢正常是ARC_FAULT引腳輸出高電平,表示電路和軟件工作正常。
如果正常工作時,主電路發生故障電弧,模塊探測出后,同樣地,ARC_FALUT輸出高電平。
在ARC_FAULT輸出高電平的狀態,按KEY2按鍵,電路復位,消除報警狀態,ARC_FAULT引腳輸出低。直到再次探測出故障電弧,或者再次按KEY1按鍵自檢。
模塊測試板說明書
功能:用于直接對模塊進行評估/測試/開發調試。
圖4 模塊測試板
模塊引腳和模塊測試板元件引腳主要對應關系
KEY3------------- S1_1
KEY2 RESTART----- S1_2復位
KEY1 TEST /SET--- S1_3 測試
LED-------------- D1_1黃燈
ARC_FAULT-------- D1_2紅燈
模塊測試板準備
- 測試板可檢測、校準一個模塊。
- J4接入5v電源電壓,給電路供電。
3.KS1,5V電源開關。 D0,電源工作指示燈。
4.也可以通過J5接3.3v電源供電,同時KS1不起作用。
5.U3為模塊接口
6.互感器接口,HS接黃色接互感器,LS接黑色互感器L
7.D1_1黃燈,標定指示燈。
8.D1_2紅燈,故障電弧輸出指示燈。
9.S1_3測試按鍵,S1_2復位按鍵。
10.DB模塊1RS232接口,可進行串口通訊。
模塊校準過程
- 初始校準:之前未曾校準過
測試板初始上電,黃燈短亮長暗閃爍,表示未曾校準過。
給互感器加5A電流,按KEY1鍵,進入校準步驟1。校準步驟1完成,黃燈亮。校準步驟2完成,黃燈紅燈全亮。
- 再次校準:之前已校準過,再次校準
首先,給互感器加5A電流,并按住KEY1鍵,然后再給測試板上電,進入校準過程。步驟1完成,黃燈亮;接著自動進入校準步驟2,完成后黃燈紅燈全亮。
電弧探測操作說明
1.測試狀態:按KEY1測試按鍵,紅燈亮,按KEY2復位鍵,模塊復位,紅燈滅,清除報警輸出。
2.檢測狀態:
互感器串入檢測線路,當有實際電弧產生時, 電弧信號產生,報警輸出紅燈亮,此時按KEY2復位鍵,紅燈滅,清除報警輸出,繼續檢測故障電弧。