虚拟仪器的双功能电路断续器检测系统设计【字数：18646】

虚拟仪器的双功能电路断续器检测系统设计[160515107480928x]

近年来随着家电设备的大量普及，用电安全成了至关重要的一个话题，如何才能尽可能的保证用电的安全是现在研究的重要主题。本文以接地故障保护（GFCI）和电弧故障保护(AFCI)为基础，构建了一虚拟仪器为功能测试软件同时可以测试这两种功能的双功能电路断续器测试系统。该测试系统主要为了测试产品在接收到电弧故障波形和漏电流信号后能够在规定时间内完成跳闸，预防触电危险，保证人们日常生活中的用电安全。硬件上，主要以工控机为核心控制，并装配有NI PCIe-6323板卡，连接通讯交流电压源和信号发生器；软件上主要以LabVIEW为主要测试软件，并以TTStand为载体的应用软件来完成本次双功能电路断续器测试系统的设计。系统完成后就去了工厂进行生产测试，能够满足客户测试需求，特别是测试时间方面，客户要求测完一个产品所需时间要一分三十秒，该系统同时测完两块产品所需时间为一分钟，大大缩短了测试时间，提高了生产效率。
Key Words: GFCI AFCI DFCI LabVIEW TTStand 目录
1 绪论 1
1.1 课题背景和意义 1
1.2 国内外对本课题研究的现状 1
1.3 课题研究的主要内容及章节安排 2
2 双功能电路断续器检测系统总体设计 4
2.1 待测产品说明 4
2.2 客户需求 5
2.3 客户需求分析 6
2.4 总体方案设计 6
3 硬件设计 9
3.1 工控机 9
3.2 NI PCIe6323 9
3.3 交流电压源（程控电源） 11
3.4 信号发生器 11
3.5 不间断电源（UPS） 12
3.6 Feasa LED Analyser 13
3.7 烧录器 14
3.8 通讯 15
3.8.1 网口通讯 15
3.8.2 RS232串口通讯 15
3.9 电路设计 16
3.9.1 主电路 16
3.9.2 十六路 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072& 
继电器模块 19
3.9.3 电流传感器Itsr6np电路 21
3.9.4 PCIe6323板卡电路设计 22
3.9.5 传感器接线电路 23
3.10 机台和夹具 24
3.10.1 机台整体硬件系统 24
3.10.2 夹具 25
4 软件设计 27
4.1 软件系统总体设计 27
4.1.1双功能电路断续器原理及方法 27
4.1.2 用户界面 27
4.1.3 程序主界面 28
4.2 软件系统模块设计 29
4.2.1 电源供给VI 29
4.2.2 DO控制VI 31
4.2.3 DI模块采集信号VI 32
4.2.4 电流传感器采集信号VI 33
4.2.5 SDG2042X信号发生器程序VI 35
4.2.6 扫描枪扫入SN程序 38
4.2.7 创建TXT文件Log 39
5 调试及结果 41
6 总结与评析 48
致谢 50
参考文献 51
1 绪论
课题背景和意义
近年来，随着家电设备的大量普及，用电安全成了至关重要的一个话题，如何才能请可能的保证用电的安全是现在研究的重要主题。2014年《国家电气法规》规定了许多15和20安培厨房和洗衣电路的接地故障和电弧故障电路保护。通用电气的双功能电路断续器以简单实用且经济高效的解决方案提供接地故障保护和组合电弧故障保护。
双功能电路断续器检测是将接地故障断路器和电弧故障断路器技术相结合而产生的新型的检测技术：
接地故障保护可防止接地故障，是防止电击的有效手段。接地故障断路器通过检测电流何时在其预定路径之外的某处“泄漏”来实现这一点。如果你的身体为这种“泄漏”提供了通往地面的路径，你可能会被烧伤、惊吓甚至触电。
电弧故障保护可防止损坏或火灾，这些损坏或火灾可能是由电线老化、连接不良和电线绝缘破裂引起的电弧和火花造成的。由于每年有超过67，000起家庭火灾造成超过485人死亡，2300人受伤，电弧故障保护提供的额外安全保护是降低这一风险的重要一步。
因为虚拟仪器技术强大的功能，方便快捷的编程界面，在测试系统领域已经有了广泛的应用。基于虚拟仪器技术的双功能电路断续器测试系统能够有效地应对复杂的测试要求，降低测试系统的成本而且还可以很好地提高测试的效率，在测试系统领域中正在逐渐成为主流的发展趋势。
鉴于用电安全是至关重要的一个话题，如何才能保证用电的安全是现在研究的重要主题。于是以用电安全为主要目的，本课题设计以虚拟仪器技术为核心，设计一套测试系统能够对产品进行故障电弧检测，保证在电路中有故障电弧存在的情况下自动跳闸来确保人们的用电安全。本系统为双工位测试，这样可也很快的测试产品的合格情况，极大的提高工业生产效率，减少人工成本，也更好的降低用电风险。
国内外对本课题研究的现状
为了保护用电安全，迫切需要研究一种用于检测线路中故障的双功能电路断续器保护装置。
西方国家已将故障电弧断路器用电标准和功能要求草案纳入了美国电工委员会和国家法律，必须由美国保险商实验室（Underwriter Laboratories Inc，简称UL公司）认证合格后才能在美国市场销售。据西方国家有关人士透露，目前 AFCI 新产品市场供不应求，相关产品均具有较高的灵敏度和科技含量。
但是国内以前针对故障断续器的研究比较少是因为由故障电弧和接地故障引发的火灾不多而且没有引起人们的足够重视。国内主要研究的是工业和科研方面的，如射击断续器，主要是发动机点火测试的，但在日常生活的用电安全方面没有太多的研究。如今随着经济的发展、人们生活水平的提高，工业和家庭用电量持续增加，电气火灾中由故障电弧和接地故障引发的火灾比例越来越越高，人们逐渐认识到其危害。但是故障电弧和接地故障防护技术的研究也才刚刚起步，要想市场化生产还需要一定的时间。

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