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。
