單片機(jī)顧名思義即單片微型計算機(jī)，它將CPU、ROM、RAM、TIMER/COUNTER、輸入/輸出接口(I/O)等集成在大規(guī)模集成電路芯片上制成。最近幾年，MICROCHIP公司生產(chǎn)的單片機(jī)以其簡單的指令系統(tǒng)、超快的指令周期、強(qiáng)大的外圍接口等功能，大部分電子工程師都用到了自己的設(shè)計中。
電動機(jī)保護(hù)器實(shí)現(xiàn)的功能主要包括：三相電流顯示、聲音報警、故障脫扣、故障記憶、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、缺相保護(hù)、相失衡保護(hù)、相序保護(hù)、過欠壓保護(hù)等。用傳統(tǒng)的模擬線路要實(shí)現(xiàn)如此綜合的功能，其線路將會變得非常復(fù)雜，整個裝置的體積也會非常龐大。因此目前一些模擬電子式電動機(jī)保護(hù)器能實(shí)現(xiàn)的功能都比較單一。例如：過流保護(hù)器、缺相保護(hù)器、漏電保護(hù)器等，而單片機(jī)的出現(xiàn)，使得電動機(jī)保護(hù)器的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍，在智能化、功能多樣化、小型化、模塊化、性能可靠性等方面達(dá)到前所未有的水平。
用單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電動機(jī)保護(hù)的功能，在硬件方面主要由三相電流信號采樣、漏電流采樣、電壓信號采樣、鍵盤接口、顯示部分、控制輸出、報警輸出、通信接口等幾部分構(gòu)成，下面分別對其中的關(guān)鍵部分作簡要分析。
一、 三相電流采樣部分
這部分設(shè)計直接關(guān)系到電流的采樣精度。因此，必須通過理論分析、反復(fù)實(shí)驗方能確定。這部分線路可采用整流線路，也可采用直接交流比例變換電路，采用哪種線路則直接決定了程序是采用直流采樣還是交流采樣，程序設(shè)計將完全不同。
若采用直流采樣則線路需采用整流線路，整流線路包括半波整流、橋式全波整流、精密半波整流、精密全波整流等幾種形式，二極管半波整流和橋式全波整流都存在二極管的導(dǎo)通壓降影響整流線路線性的問題，特別是在信號電壓較低的時候，影響更大。為了減小二極管導(dǎo)通壓降的影響，應(yīng)選擇肖特基二極管作整流器件，如IN5819，但需要注意的是IN5819耐壓值較低(只有40V)，因而采樣電壓信號不宜過大。這種線路的優(yōu)點(diǎn)是避免了整流二極管正向?qū)▔航档挠绊?，但同時增加了線路的復(fù)雜程度，而且還需要為放大器**正負(fù)電源，增加了電源部分的成本。在實(shí)際使用中應(yīng)權(quán)衡利弊，綜合考慮才能作出選擇。
在一些比較高檔的儀器儀表中，人們普遍采用交流采樣。采樣方式是按一定周期(稱為采樣周期)連續(xù)實(shí)時采樣被測信號一個完整的波形(對于正弦波只需采樣半個周期即可)，然后將采樣得到的離散信號進(jìn)行真有效值運(yùn)算，從而得到電流信號的真有效值，這樣就避免了被測信號波形畸變對采樣值的影響。
交流采樣的關(guān)鍵技術(shù)有幾個方面：1.采樣周期應(yīng)遠(yuǎn)小于被測信號周期，這對于工頻電流信號是不成問題的，因為目前單片機(jī)的處理速度已經(jīng)足夠。2.要從硬件上避免采樣信號畸變，這就需要從幾個方面來努力:①保證電流互感器在測量范圍內(nèi)輸出的電壓信號波形失真小。②電流互感器的采樣信號到單片機(jī)輸入接口往往需要比例放大，這就要求信號變換電路失真要小。③防止噪聲干擾，一般的做法是在單片機(jī)輸入口加一個高頻旁路電容。交流采樣線路中除去了阻容濾波電容，因而在響應(yīng)速度方面比直流采樣有極大改善，特別對于那些對響應(yīng)特性要求較高的隨動系統(tǒng)非常有益。盡管交流采樣有很多直流采樣無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但因其會增加軟件編程的難度并要占據(jù)較大的存儲空間而在一些較簡單的小型系統(tǒng)中較少使用。
