CN103269056A - 电流检测保护装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电流检测保护装置及方法，该装置包括电流检测器、电流保护电路、主控单片机、继电器控制电路和继电器；所述电流检测器的输入端与被检测电路串联，所述电流检测器的输出端通过所述电流保护电路连接到所述主控单片机的模数转换电路接口，所述主控单片机的输出端口通过所述继电器控制电路连接到所述继电器的输入端，所述继电器的输出端与用于向所述被检测电路供电的供电线路连接。具有结构简单、工作稳定性高、实用性高的优点；而且，在电流检测过程中，保护装置自身电路的功耗低，从而节约了用电成本，提高了电能利用率；一旦检测到异常电流时，自动切断被检测电路的供电线路，从而提高了被检测电路使用的安全性和抗风险能力。
Description
技术领域
本发明属于电流监测技术领域，具体涉及一种电流检测保护装置及方法。
背景技术
在现有的大部分用电电路中，通常使用康铜丝组合放大器作为电流检测器件，从而检测用电电路的电流。但是，使用康铜丝组合放大器检测电流时，当被检测电流过大时，康铜丝组合放大器的功耗也随之增大；并且，随着康铜丝组合放大器的功耗增大，康铜丝温度也不断升高，从而导致检测的电流稳定性低、检测结果不准确。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种电流检测保护装置及方法，具有自身功耗低、工作稳定性高的优点。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种电流检测保护装置，包括电流检测器、电流保护电路、主控单片机、继电器控制电路和继电器；所述电流检测器的输入端与被检测电路串联，所述电流检测器的输出端通过所述电流保护电路连接到所述主控单片机的模数转换电路接口，所述主控单片机的输出端口通过所述继电器控制电路连接到所述继电器的输入端，所述继电器的输出端与用于向所述被检测电路供电的供电线路连接。
优选的，所述电流保护电路包括串联的限流电阻、电流倒流保护电路和稳压滤波电路；所述限流电阻的输入端与所述电流检测器的输出端连接，所述限流电阻的输出端通过所述电流倒流保护电路连接到所述稳压滤波电路的输入端，所述稳压滤波电路的输出端连接到所述主控单片机的模数转换电路接口。
优选的，所述主控单片机为STC12C5201AD型号的芯片。
优选的，所述电流检测器为ACS712型号的芯片；和/或所述继电器控制电路为三极管。
优选的，还包括运行状态指示灯；所述运行状态指示灯与所述主控单片机连接。
优选的，所述主控单片机还内置有通信接口和预留外部接口；所述通信接口用于连接上位机。
本发明还提供一种应用上述电流检测保护装置的电流检测保护方法，包括以下步骤：
S1，当所述供电线路向所述被检测电路供电时，所述电流检测器实时检测所述被检测电路的原始电流信号；
S2，对检测到的所述原始电流信号进行稳压滤波处理，得到预处理后的电流信号，然后将所述预处理后的电流信号输出给所述主控单片机的模数转换电路接口；
S3，所述主控单片机对接收到的所述预处理后的电流信号进行模数转换处理，得到数字信号格式的电流信号；
S4，所述主控单片机判断所述数字信号格式的电流信号是否超过预设的极大值或小于预设的极小值，如果判断结果为是，则执行S5；
S5，所述主控单片机向所述继电器控制电路发出切断信号，由所述继电器控制电路断开所述继电器，进而切断所述供电线路。
优选的，S4中，如果所述主控单片机判断得出所述数字信号格式的电流信号超过预设的极大值，则控制所述运行状态指示灯显示第一颜色；如果所述主控单片机判断得出所述数字信号格式的电流信号小于预设的极小值，则控制所述运行状态指示灯显示第二颜色；如果所述主控单片机判断得出所述数字信号格式的电流信号在所述预设的极小值和所述预设的极大值之间，则控制所述运行状态指示灯显示第三颜色；其中，所述第一颜色、所述第二颜色和所述第三颜色各不相同。
优选的，还包括：所述主控单片机实时监测所述被检测电路的用电量值，并根据时钟芯片实时提供的用电量时间，记录所述被检测电路的用电量值与用电量时间的对应关系。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的电流检测保护装置，具有结构简单、工作稳定性高、实用性高的优点；而且，在电流检测过程中，保护装置自身电路的功耗低，从而节约了用电成本，提高了电能利用率；一旦检测到异常电流时，自动切断被检测电路的供电线路，从而提高了被检测电路使用的安全性和抗风险能力。
附图说明
图1为本发明提供的电流检测保护装置的结构示意图；
图2为本发明提供的电流检测保护装置的一种具体电路原理图；
图3为本发明提供的主控单片机的一种具体电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明：
如图1所示，本发明提供一种电流检测保护装置，包括电流检测器、电流保护电路、主控单片机、继电器控制电路和继电器；所述电流检测器的输入端与被检测电路串联，所述电流检测器的输出端通过所述电流保护电路连接到所述主控单片机的模数转换电路接口，所述主控单片机的输出端口通过所述继电器控制电路连接到所述继电器的输入端，所述继电器的输出端与用于向所述被检测电路供电的供电线路连接。其中，电流保护电路包括串联的限流电阻、电流倒流保护电路和稳压滤波电路；所述限流电阻的输入端与所述电流检测器的输出端连接，所述限流电阻的输出端通过所述电流倒流保护电路连接到所述稳压滤波电路的输入端，所述稳压滤波电路的输出端连接到所述主控单片机的模数转换电路接口。还包括运行状态指示灯；所述运行状态指示灯与所述主控单片机连接，通过运行状态指示灯灯色的变化情况，直观显示被检测电路电流是否正常。主控单片机还内置有通信接口和预留外部接口；所述通信接口用于连接上位机。另外，本发明中，继电器可以用可控硅进行替换，从而提高电路响应速度和转换速度。
如图2、图3，为电流检测保护装置的一种具体电路原理图，在图2中，电流检测器为ACS712型号的芯片，该种元器件的内阻很小，在进行电流检测时，能够有效的减少检测大电流时元器件自身的功耗；另外，在检测大电流时，该种元器件温度不会过高，进而不会降低元器件自身的工作稳定性。
继电器控制电路为三极管；图3中示出，主控单片机为STC12C5201AD型号的芯片。当被检测电路采用联网式灯具时，P1是串联在灯泡电路中的接线端口，K1为一个继电器，用于控制供电线路的通断。当P1接线端口有电流通过时，经过ACS712检测得到一个电压信号，该电压信号通过R2限流、D1二极管的保护(防止电流倒灌)后进入P11，其中，P11为主控单片机的AD转换端口，用于对接收到的电流信号进行模数转换。电容C1为稳定信号电压和滤波的功能。主控单片机再通过电流与电压的对应关系，计算出P1端口的电流值，实现电流的检测。主控单片机可以预设一个电流上限值和一个电流下限值，当检测到的电流值超过电流上限值或者低于电流下限值时，说明被检测电路发生了断路或短路情况，然后主控单片机通过单片机输出端口P10控制三极管的通断，最终控制继电器通断，达到被检测电路电流异常时，及时切断供电线路的作用。其中，R4是用于稳定三极管电压，C13是滤波防止干扰电路电平电压。
图3中，Y1晶振和C6、C5组成起振电路，用于向主控单片机提供时钟信号；S1是按键，可以进行人工控制；D3是LED，用于显示系统的运行状态；C9和R17组成复位电路；TXD、RXD是用于与电脑通信的接口；P11是AD转换端口，P10为单片机输出端口；A，B为预留接口。
本发明还提供一种电流检测保护方法，包括以下步骤：
S1，当所述供电线路向所述被检测电路供电时，所述电流检测器实时检测所述被检测电路的原始电流信号；
S2，对检测到的所述原始电流信号进行稳压滤波处理，得到预处理后的电流信号，然后将所述预处理后的电流信号输出给所述主控单片机的模数转换电路接口；
S3，所述主控单片机对接收到的所述预处理后的电流信号进行模数转换处理，得到数字信号格式的电流信号；
S4，所述主控单片机判断所述数字信号格式的电流信号是否超过预设的极大值或小于预设的极小值，如果判断结果为是，则执行S5；
本步骤中，主控单片机对数字信号格式的电流信号的异常情况进行判断，同时还通过控制运行状态指示灯的灯色，直观的显示被检测电路电流的运行状态；具体的，如果所述主控单片机判断得出所述数字信号格式的电流信号超过预设的极大值，则控制所述运行状态指示灯显示第一颜色；如果所述主控单片机判断得出所述数字信号格式的电流信号小于预设的极小值，则控制所述运行状态指示灯显示第二颜色；如果所述主控单片机判断得出所述数字信号格式的电流信号在所述预设的极小值和所述预设的极大值之间，则控制所述运行状态指示灯显示第三颜色；其中，所述第一颜色、所述第二颜色和所述第三颜色各不相同。
S5，所述主控单片机向所述继电器控制电路发出切断信号，由所述继电器控制电路断开所述继电器，进而切断所述供电线路。
在被检测电路电流异常时，通过主控单片机的控制，能够自动切断被检测电路的供电线路，减少被检测电路的损坏，从而提高了电路的使用安全性。
另外，主控单片机还具有被检测电路电量测量的功能，实现方式为：主控单片机实时监测所述被检测电路的用电量值，并根据时钟芯片实时提供的用电量时间，记录所述被检测电路的用电量值与用电量时间的对应关系。
本发明提供的电流检测保护装置可广泛应用于机房检测电路、云照明系统控制以及电量检测控制等系统中，从而实现对被检测电路的保护以及对电路电流的检测，并且，通过程序控制，可以实现电量的智能计算，用以测量电量使用量。以下介绍两种电流检测保护装置的具体应用场景：
第一种应用场景：对被检测电路的电流进行实时监测
将本发明提供的电流检测保护装置串联到被检测电路，然后通过通信接口连接到电脑或者是主机上，从而实现对被检测电路的电流的实时监测。
第二种应用场景：云照明系统电流监测
实施方式二：云照明系统监测
云照明系统具有多个灯泡节点，在每一个灯泡节点分别串联本发明提供的电流检测保护装置，从而检测每一个灯光的电流值，通过与电流检测保护装置连接的电脑的计算，可得到每一个灯泡的功耗及功率，根据一定的控制算法，可以控制各个灯光的电流使用情况，进而实现节能目的。
综上所述，本发明提供的电流检测保护装置，具有结构简单、工作稳定性高、实用性高的优点；而且，在电流检测过程中，保护装置自身电路的功耗低，从而节约了用电成本，提高了电能利用率；一旦检测到异常电流时，自动切断被检测电路的供电线路，从而提高了被检测电路使用的安全性和抗风险能力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种电流检测保护装置，其特征在于，包括电流检测器、电流保护电路、主控单片机、继电器控制电路和继电器；所述电流检测器的输入端与被检测电路串联，所述电流检测器的输出端通过所述电流保护电路连接到所述主控单片机的模数转换电路接口，所述主控单片机的输出端口通过所述继电器控制电路连接到所述继电器的输入端，所述继电器的输出端与用于向所述被检测电路供电的供电线路连接。
2.根据权利要求1所述的电流检测保护装置，其特征在于，所述电流保护电路包括串联的限流电阻、电流倒流保护电路和稳压滤波电路；所述限流电阻的输入端与所述电流检测器的输出端连接，所述限流电阻的输出端通过所述电流倒流保护电路连接到所述稳压滤波电路的输入端，所述稳压滤波电路的输出端连接到所述主控单片机的模数转换电路接口。
3.根据权利要求1所述的电流检测保护装置，其特征在于，所述主控单片机为STC12C5201AD型号的芯片。
4.根据权利要求1所述的电流检测保护装置，其特征在于，所述电流检测器为ACS712型号的芯片；和/或所述继电器控制电路为三极管。
5.根据权利要求1所述的电流检测保护装置，其特征在于，还包括运行状态指示灯；所述运行状态指示灯与所述主控单片机连接。
6.根据权利要求1所述的电流检测保护装置，其特征在于，所述主控单片机还内置有通信接口和预留外部接口；所述通信接口用于连接上位机。
7.一种应用权利要求1-6任一项所述电流检测保护装置的电流检测保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，当所述供电线路向所述被检测电路供电时，所述电流检测器实时检测所述被检测电路的原始电流信号；
S2，对检测到的所述原始电流信号进行稳压滤波处理，得到预处理后的电流信号，然后将所述预处理后的电流信号输出给所述主控单片机的模数转换电路接口；
S3，所述主控单片机对接收到的所述预处理后的电流信号进行模数转换处理，得到数字信号格式的电流信号；
S4，所述主控单片机判断所述数字信号格式的电流信号是否超过预设的极大值或小于预设的极小值，如果判断结果为是，则执行S5；
S5，所述主控单片机向所述继电器控制电路发出切断信号，由所述继电器控制电路断开所述继电器，进而切断所述供电线路。
8.根据权利要求7所述的电流检测保护方法，其特征在于，S4中，如果所述主控单片机判断得出所述数字信号格式的电流信号超过预设的极大值，则控制所述运行状态指示灯显示第一颜色；如果所述主控单片机判断得出所述数字信号格式的电流信号小于预设的极小值，则控制所述运行状态指示灯显示第二颜色；如果所述主控单片机判断得出所述数字信号格式的电流信号在所述预设的极小值和所述预设的极大值之间，则控制所述运行状态指示灯显示第三颜色；其中，所述第一颜色、所述第二颜色和所述第三颜色各不相同。
9.根据权利要求7所述的电流检测保护方法，其特征在于，还包括：所述主控单片机实时监测所述被检测电路的用电量值，并根据时钟芯片实时提供的用电量时间，记录所述被检测电路的用电量值与用电量时间的对应关系。
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