蔡方廷　曲娜　丛作明　宁文双

【摘 要】本文以MSP430单片机为核心，设计了一款剩余电流火灾探测系统，对电气线路中的剩余电流进行监测，能够很好地做到电气火灾的控制。该系统可以将检测到的剩余电流值与预定的报警定值进行比对，当大于预设值时，监测系统将发出声光报警信号并显示剩余电流值，提醒用户做出应对，防止电气火灾。

【关键词】电气火灾；MSP430；剩余电流探测

1 引言

剩余电流，是指低压配电线路中各相（含中性线）电流矢量和不为零的电流。通俗讲当用电侧发生了事故，电流从带电体通过人体流到大地，使主电路进出线中的电流I相和I中的大小不相等，此时电流的瞬时矢量合成有效值称为剩余电流。

国外发达国家在电气火灾的预警工作方面一直抱有极高的重视。在1978年日本就发布规章制度要求所有建筑面积达到150平米以上的公共场所都要安装具有自动报警功能的剩余电流式火灾探测器。 欧美各国针对电气火灾的危害国际电工委员会制定标准，明确要求需要采用两级或三级剩余电流保护装置。我国在电气火灾探测报警系统方面的研究工作比发达国家要晚。

2 硬件设计

本文剩余电流式火灾探测器是以MSP430单片机为核心进行硬件电路设计，选用Proteus软件进行硬件电路原理图制作和仿真。系统主要由电源功能模块、核心单片机、剩余电流采集模块、人机界面模块组成，如图1所示。

单片机是整个剩余电流探测报警系统核心，它决定着整个系统是否能够正常运行。系统的工作原理是：线路上产生剩余电流，电流互感器采集信号并转换成电压信号，经过信号处理电路滤波、放大、电平抬升后得到满足A/D转换的标准信号，转换得到剩余电流的交流有效值，然后将该有效值转换并在液晶上显示。每当采集端采集一个有效值，单片机都会将采集的有效值与报警定值做比较，如果剩余电流超过报警定值，将触发声光报警。

3 软件设计

系统软件基本的设计思路为：装置通电后，程序运行，首先对程序中使用到的端口及功能模块函数进行初始化，然后在进行装置自检操作，装置自检的目的是检查声光信号等是否正常，确保剩余电流报警后这些指示信息正常。MSP430单片机对剩余电流传感器采集到的交流電压信号进行A/D转换，最后通过等间隔的定时中断得到每周波的交流电压有效值，然后需要将计算得到的交流电压有效值按照计算公式转换得到真实的剩余电流有效值。最后通过剩余电流报警程序将检测值与报警定值比较，以确定是否触发声光报警信号，同时将剩余电流报警动作值送入液晶显示屏进行显示。各个模块相互作用，使探测报警功能更加完善，提高监测实时性。

4 总结

本文设计了以MSP430单片机为核心的剩余电流式电气火灾探测系统，能够实现剩余电流信号探测、声光报警、剩余电流实时显示等功能。本系统构造简易、使用方便并且很智能，具有一定的实用价值。由于实现了对低压线路中剩余电流的实时监测，因此可以应用于住宅建筑、公共场合等多方面的电气安全防范。

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