电器漏电报警与保护电路的设计

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[摘 要]文章设计了一种电器漏电报警、保护电路。系统采用光电耦合器把交流电路与报警、保护电路隔离开，防止触电事故的发生；利用 NE555多谐振荡器驱动语音集成电路和发光二极管；在漏电发生时晶闸管和继电器能及时断开电源，防止事故的发生。

[关键词]NE555 晶闸管 光电耦合器 语音集成电路

中图分类号：TN407 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0222-01

1 引言

漏电是由电器外壳与相线接触后和大地之间产生一定的电位差形成多条电流通路造成。电器漏电现象不易觉察，加之电器产品质量参差不齐、电器老化、人们安全用电意识淡薄等原因，导致触电事故时有发生。因此，有必要设计一种电器漏电报警、保护电路，最大限度地降低用电事故的发生。

2 漏电报警、保护电路的实现

2.1 电路总体设计

系统主要包括光电耦合器、NE555多谐振荡器、语音集成电路、可控硅和继电器电路。其中光电耦合器用于隔离交流电路和报警、保护电路；NE555多谐振荡器用于控制语音集成电路和发光二极管进行有规律的报警；可控硅和继电器用于漏电发生时及时断开用电器电源。电路原理框图如图1所示。

当三孔插座的接地线有电流通过时，光电耦合器工作，触发振荡电路和断电保护电路，保护电路断开用电器电源。振荡电路输出脉冲触发声、光报警电路。

2.2 555振荡电路设计

555集成电路是一种将模拟与数字功能结合在同一芯片上的集成电路。它可以组成脉冲振荡电路、单稳、双稳和脉冲调试电路等。一般外接几个电阻、电容就能够设计成单稳态触发器、施密特触发器或多谐振荡器等脉冲产生变换电路。本设计中我们利用555设计成多谐振荡器，组成方波信号产生电路，以触发后面的声、光报警电路。电路如图2。

555集成芯片与电阻R1、R2、电容C1组成多谐振荡器。电路上电后，电容C1通过电阻R1和R2进行充电。此时，由于电容电压不能突变，故555处于置位状态，输出高电平。电容电压呈指数上升，当电压达到2/3Vcc时，RS触发器置位，经缓冲级倒相后输出低电平。当电容放电到1/3Vcc时，RS触发器复位，经缓冲级倒相后输出高电平。如此周而复始，形成无稳态多谐振荡。其中，电阻R1取、 R2取，电容C1取，周期为5s。

2.3 报警电路设计

报警电路选用NVC系列语音芯片NV020C。该芯片具有多种触发方式，如边沿触发、电平触发等，本设计采用电平触发。当电路接通电源时，由于电容的作用，芯片被瞬间触发。NVC芯片还内置一组PWM输出器，可直接驱动0.5W喇叭，且音质清晰，无需外接功放电路，一旦得电触发，便会发出内部烧录的声音。另外在555输出级上，连接一个低电平触发的发光二极管，555输出的低频振荡脉冲，在高电平时，语音芯片报警，低电平时发光二极管发光。电路如图3。

2.4 保护电路设计

保护电路主要包括晶闸管和继电器。晶闸管又称可控硅，是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件。可控硅不仅具有普通二极管的单向导电性，还可以对导通电流进行控制。具有以小电流（电压）控制大电流（电压）的作用。晶闸管在承受正向电压时，并不直接导通，只有在门极也承受正向电压时，晶闸管才导通。而一旦导通，就不再受门极的影响，只要有一定的正向电压，晶闸管就保持导通。本设计中利用晶闸管的可控性，与继电器连接后对漏电器进行断电保护。电器不漏电时，晶闸管呈截止状态，继电器自然吸合市电相线。电器漏电时，晶闸管导通，继电器上电动作，断开市电相线，从而切断用电器电源，避免事故发生。

2.5 电路总体设计

总体电路如图4所示。

当电器无漏电发生时，光电耦合器截止，报警和保护电路无法上电，电路不工作。当电器发生漏电时，光电耦合器导通，后续电路接通电源开始工作，555输出低频振荡脉冲，输出脉冲为高电平时，语音芯片开始工作，进行发声报警。脉冲为低电平时，发光二级管导通，进行发光报警。同时，晶闸管导通，继电器上电，断开电路相电，确保安全。

3 小结

本文设计的电路经过多次试验，能够实现电器漏电时的声、光报警与断电保护，能够最大限度地降低因电器漏电产生的安全隐患，具有一定的应用价值。

参考文献

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