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1. 背景与挑战

在智能家居与工业自动化场景中,电气安全是核心关切。传统漏电保护依赖物理断路器(RCCB/RCBO),动作后需人工现场合闸,无法满足远程运维与自动恢复的需求。芯步AC5-10A智能通断器提供了开放的HTTP接口,使开发者能够构建软硬结合的“智能漏电保护系统”——即在物理保护的基础上,通过软件算法实现漏电检测与远程分闸控制。

本方案的目标是指导开发者如何利用AC5-10A的开放接口及开关量输入(Di)接口,二次开发实现漏电保护逻辑,填补物理断电与智能控制的鸿沟。

2. 硬件核心特性分析

AC5-10A模块为实现漏电保护提供了两个关键特性

特性规格/功能描述在漏电保护中的作用
控制能力额定电流MAX 10A,支持100-250V AC,感性负载350W / 阻性负载2200W作为执行单元,接收指令切断电路。
输入接口提供1路开关量输入核心创新点:外接漏电电流感应开关(零序电流互感器),作为漏电触发信号源。
通信方式WiFi 2.4GHz,支持HTTP接口控制,无需网关实现远程控制与状态查询的低成本组网。
控制协议支持 power(通)、point(断)、reset 等指令提供精确的电路通断控制逻辑。

现有能力的局限与机遇:模块本身不具备漏电电流检测芯片,需要利用其开关量输入口外接传感器;模块本身无漏电“自动重合闸”逻辑,需二次开发实现。

3. 技术架构方案

整体方案采用“传感器采集 → 边缘/云端逻辑判断 → 设备执行”的闭环架构。

  • 感知层:AC5-10A 的开关量输入口连接零序电流互感器。当线路漏电超阈值(如30mA)时,互感器输出电平翻转。

  • 传输层:AC5-10A 通过 WiFi 将状态变化推送到服务器;或由服务器主动轮询状态。

  • 决策层:业务服务器接收到输入口状态变化的信号后,执行漏电保护逻辑(判断是否真的漏电、是否延时、是否告警)。

  • 执行层:服务器调用 AC5-10A 的 HTTP 接口,下发 power: offpoint 指令分闸断电。

4. 硬件接线改造方案

要赋予AC5-10A漏电检测能力,需要对该模块进行二次开发级的硬件改装

  1. 断开原有电路:将AC5-10A串联在受控负载的火线上。

  2. 接入漏电传感器:将零序电流互感器穿过火线(L)和零线(N)。当无漏电时,互感器无输出;当发生漏电(有人触电或线路绝缘损坏),火线与零线电流矢量和不为零,互感器次级感应出电压。

  3. 信号整形与接入:互感器输出的微弱信号需经过一个信号处理板(比较器电路)整定为高低电平信号,输出端连接到AC5-10A预留的 “开关量输入”(Di)接口

    • 设定逻辑:正常时 Di=0,漏电时 Di=1(或相反,可通过软件取反)。

  4. 取电:信号处理板可由AC5-10A的电源模块取电(需注意电压匹配,通常为3.3V或5V)。

*注:此项改造需要基础的电子电路知识,直接在市面上购买“漏电感应开关模块”(成品),其直接输出开关量信号,可直接接入AC5-10A的DI口。*

5. 软件逻辑开发与接口调用

这是实现智能控制的核心,采用以下逻辑部署在云端服务器或本地网关中。

5.1 状态监测与上报

AC5-10A支持上报开关量输入状态的变化。服务器需要监听设备上报的Di状态。

  • 接口方向:设备 → 服务器(通过设备主动上报或服务器轮询设备状态API)。

5.2 核心保护逻辑(伪代码)

5.3 具体HTTP接口调用示例

当服务器决定断电时,向AC5-10A发送指令。根据芯步规范,请求格式如下

  • URL: http://[设备IP或云平台API地址]/control

  • Method: POST

  • Headers: Content-Type: application/json

  • Body:

  • 重置/合闸:在故障排除后,可调用 command: "reset"command: "power" 并携带 status: "on" 恢复供电。

5.4 私有化部署与低延迟优化

针对漏电保护对延迟的敏感性:

  • 方案一(推荐):利用芯步支持的私有化部署与自建消息服务器。将MQTT Broker部署在本地局域网,AC5-10A直连本地服务器,端到端控制延迟可控制在50ms以内。

  • 方案二:云端轮询。虽然HTTP轮询有延迟(秒级),但在非精密工业场景(如普通充电桩、家庭插座)足够应对人体触电保护(脱扣时间<0.1s要求较严格,需配合硬件瞬动),二次开发主要用于“事后跳闸保护线路”和“防触电预警”。

6. 高级功能优化

  1. 自动重合闸逻辑:在特定场景(如无人值守基站、冷藏柜),需要自动恢复供电。

    • 逻辑:漏电跳闸后,服务器记录时间 T0。

    • 等待 30s 后,发送 power: on 尝试合闸。

    • 如果 Di 状态恢复高电平(再次触发漏电),立即再次跳闸并永久闭锁,标记“线路故障,禁止自动恢复”,需人工检修。

  2. 电能与温度关联分析:虽然AC5-10A主要提供通断功能,但在二次开发中,可结合输入端电压/负载电流估算(若API提供),若检测到电流异常波动但未触发漏电,可作为绝缘下降的预警。

  3. 定时自检功能:利用HTTP接口,每周定时执行一次“分闸-合闸”测试,配合外围电路检测脱扣机构是否卡死,确保漏电保护功能长期有效。

7. 总结

本方案利用芯步AC5-10A的 “开关量输入+HTTP可控输出” 特性,优雅地解决了普通智能插座无法实现漏电保护的痛点:

  • 硬件层面:通过外扩零序电流互感器,将物理世界的漏电信号转化为设备的数字电平输入。

  • 软件层面:利用开放的HTTP API,开发者可以构建自定义的“感知-决策-执行”逻辑,实现比传统漏保更智能的报警、自恢复和数据分析功能。

这种解耦的二次开发方式,极大降低了自研硬件的时间成本,使开发者可以专注于漏电检测算法与业务逻辑的实现,快速落地具备电气安全能力的物联网产品。