断路器硬件功能模块的设计

1　电源模块设计

本研究的电源采用直接接入零火线，通过lnk306芯片进行转化，通过调整电阻值来获得控制模块所需要的13V电压，实现了220V到13V的直接转换[6]，从而无需另外给予断路器单独供电，由于微处理系统需要5V的电压供电，通过78M05芯片来转化。

2　信号采样模块的设计

本研究通过在零火线上各用一个零序电流互感器，采集零火线上的实时电流，将其转换为可控单片机识别的电压信号，通过LM358的放大倍数调整采样的精度。

3　微处理系统模块的设计

微处理系统模块主要包括Atmega16单片机[7]，JTAG口，3盏显示不同情况的灯，通过JTAG口可以进行程序的烧入和修改，3盏灯的变化可以显示此时线路的状况。

4　控制模块的设计

因为是大电流的控制，传统意义上的继电器就不能用了，这里用双向晶闸管来实现，它能通过大电流，而且双向晶闸管可以很方便地闭合和断开，由于大电流的操作危险性高，笔者用了光耦来进行隔离，笔者通过一个三极管作为开关，通过单片机控制三极管的导通和断开，而实现光耦的导通与断开，从而实现了用小电流控制大电流的目的。本研究通过双向晶闸管来代替传统断路器的脱扣器还可以避免产生由于线路通断产生的高压电弧。电弧的产生是由于断路器切断通有电流的回路时，只要电源电压大于10V～20V，电流大于80mA～100mA，在动、静触头分开瞬间，触头间隙就会出现电弧。此时，触头虽然已经分开，但是电路中的电流还在继续流通，只有熄灭电弧，电路才真正断开。如果用双向晶闸管代替传统的脱扣器，就能避免电弧的产生。首先，晶闸管是一个无触点的开关，不存在触头;其次，双向晶闸管的断开需要在线路中的电压过零点时才能断开，也就是说晶闸管的断开瞬间，线路中是没有电流的，这样就能避免电弧的产生。最后，双向晶闸管的介质是半导体，对于电弧的产生也有一定的抑制作用。所以，本研究通过采用双向晶闸管，线路中可以成功避免电弧的产生。在一系列的测验中，晶闸管承受了20A～3000A电流的冲击，都没有电弧的产生，同时晶闸管本身没有出现损坏，安全性非常高。

5　无线通信模块的设计

最后笔者要将产品应用于家用电器中，并将和电表绑定，这样不但可以保护家用电器，而且还可以便于供电局对电表的管理，无线覆盖范围是200m，可以在每个小区设置一个终端，通过这个终端来控制这个小区的所有断路器的控制，通过终端发出命令，无线模块接受命令，并把命令传递给微处理系统，微处理系统接受命令，并执行相应的操作。

6　界面显示模块的设计

为方便用户的操作，笔者将设计人性化的界面显示，笔者用液晶1602来作为显示屏，配以9个数字键来执行相应的操作，在显示屏中，笔者将有以下功能：平时，界面将显示当前线路中的漏电流值和过载值，如果笔者需要对其操作，开始时，笔者将进行设备连接状况的自我检测，如果连接正常，界面上将显示其正常，然后进入主页面，主页面中有以下几项：①漏电流值设置;②过载电流值设置;③密码设置;④删除记录;⑤联网设置;⑥自检。