CN103326311B - 便携式直流监测保护器 - Google Patents
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Abstract
便携式直流监测保护器，包括测量模块、显示模块、键盘模块、时钟模块、控制模块、微处理器模块以及为各模块供电的电源转换模块，其中，测量模块由直流电压测量电路、直流电流测量电路和A/D转换器构成，A/D转换器接该两个测量电路的输出端，A/D转换器的输出端接微处理器模块，微处理器模块同时又接显示模块、键盘模块、时钟模块和控制，本发明采用便携式设计，精度高，操作简单方便、结构原理简单，可以用于直流设备，能长时间测量直流设备的功耗、电压和电流，并能设置电压电流阈值，在超过阈值时，通过控制模块主动切断电源，保护设备和设备电源。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携式直流监测保护器。
背景技术
目前，交流功耗计技术已经很成熟，并得到了广泛地普及。但是，在应用直流设备的时候，有时候需要计算直流设备的功耗，以便于设计相应的应用方案。例如，对于太阳能板，在不同时间和不同地区的存储电能的功耗时不同的，为了设计相应存储电能的方案，需要测量太阳能板的功耗；对于放置在野外需要电池直流供电的检测设备，也需要测量并估计其功耗，以便及时更换电池。
在实际的产品研发和用户的应用中，直流设备的功耗通常也是一项必须考虑的因素，这就需要一种简单易于操作的直流功耗测量设备能够方便测量出设备的功耗。
同时，在设备工作的时候，有时候，由于意外故障，电压或者电流会发生变化，超过设备的正常工作电压和电流，这不止需要设备自身具有自保护功能，更需要有一个监测控制设备能够增强保护力度，对于没有自保护功能的设备，更需要这样的设备；在实际应用中，对于蓄电池来说，如果电池输出电压低于一定值，电池就会损耗得厉害，减少电池使用寿命，这就需要停止供电，保护电池。
但是，目前市场上还没有直接可以简单操作，同时用于进行直流设备功耗检测、设备保护的仪器。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种便携式直流监测保护器，可以同时进行直流设备功耗的测量和设备的保护。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
便携式直流监测保护器，包括测量模块、显示模块、键盘模块、时钟模块、控制模块、微处理器模块以及为各模块供电的电源转换模块；
所述测量模块由直流电压测量电路、直流电流测量电路和A/D转换器构成，A/D转换器接该两个测量电路的输出端，所述A/D转换器的输出端接微处理器模块；
其中，所述直流电压测量电路包括分压电阻R1、分压电阻R2以及运算放大器U1，分压电阻R1的一端接所述测量模块中电压正极V+即电压测量端，另端接分压电阻R2的一端和运算放大器U1的输入端，分压电阻R2的另端接所述测量模块中电压负极V-，运算放大器U1的输出端接A/D转换器；
所述直流电流测量电路包括采样电阻R0和运算放大器U2，采样电阻R0的一端接地，另端接所述测量模块中设备输出端A即电流测量端和运算放大器U2的输入端，运算放大器U2的输出端接A/D转换器；其中，所述便携式直流监测保护器和被测设备的地线共地；
所述显示模块用于显示计算所得总功耗和积分总时间，以及显示时钟模块时间值；
所述键盘模块用于清除已保存在微处理器内部可编程ROM中的总功耗和积分总时间值，或者将当前总功耗和积分总时间保存在微处理器内部可编程ROM中，同时也用于调整时钟模块的时间；
所述时钟模块由时钟芯片和外部电路构成，作为时钟计时，配合微处理器内部定时器TIMER计算总功耗积分总时间；
所述微处理器模块用于对瞬时直流电压和瞬时直流电流进行积分求得瞬时功耗，并与之前总功耗叠加产生当前总功耗，所述微处理器模块接显示模块、键盘模块、时钟模块和控制模块，所述微处理器模块包括微处理器、晶振电路和复位电路，其中微处理器内置有定时器TIMER；
所述控制模块包括接在被测设备与电源之间的一个可控开关，其中设备电源正极从可控开关K+端输入，从可控开关K-输出，最后输入到设备正极；当设备工作电压或者电流超过预设阈值范围时，微处理器模块向控制模块输出驱动信号控制关闭可控开关，切断设备电源，保护设备和设备电源。
所述总功耗的计算公式是其中W是总功耗，Ut是t时刻的电压值，It是t时刻的电流值；Ui是第i次采样的电压值，Ii是第i次采样的电流值，Δti是第i次的积分时间步长。
所述微处理器模块在计算瞬时功耗时，积分的时间步长大于等于采样时间，时间步长、瞬时电压值和瞬时电流值的乘积，即瞬时功耗；采样周期通过定时器TIMER计算，采样时间越少，积分时间步长越接近采样时间，所得瞬时功耗越精确。总功耗是每次瞬时功耗的积分值，本次总功耗等于本次瞬时功耗和之前总功耗的叠加，这就保证了设备的精度。
所述微处理器在第一次发出采样指令的同时，读取时钟模块的当前时间作为积分初始时间，每次功耗积分完成时，再次读取时钟模块时间，时间差就是积分总时间，同时也是定时器TIMER定时的积分步长的总和。
所述便携式直流监测保护器在机械结构上采用便携设计，包括外壳7，在外壳7上设置电源插座1、电源开关2、显示屏3、按键4、被测设备接线插槽5以及可控开关接线插槽6，显示屏3设置于中央位置，电源插座1和电源开关2设置在显示屏3的上方，按键4设置在显示屏3的下方，被测设备接线插槽5设置在最底的右端，可控开关接线插槽6设置在最底的左端，可控开关接线插槽6中插有可控开关，可控开关的K+极与被测设备接线插槽5的电压正极相连接。。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)本发明在测量并显示被测设备电压、电流，积分总时长和积分总功耗值的同时，可以设置电流、电压的最大和最小阈值，当被测设备电流、电压出现异常，不在阈值范围内时，主动切断被测设备供电电源，起到保护作用。
(2)本发明可以在菜单提示下，及时将积分总时长和积分总功耗值保存在微处理器内部可编程ROM，可以进行清空操作。
(3)本发明操作简单方便、结构原理简单，体积小，便于携带，可以用于直流设备，能长时间测量直流设备的功耗、电压和电流，并能保护设备在正常电压电流范围内工作，具有良好市场前景。
附图说明
图1是本发明的电原理框图。
图2是本发明机械机构示意与接线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述的便携式直流监测保护器，包括测量模块、显示模块、键盘模块、时钟模块、控制模块、微处理器模块以及为各模块供电的电源转换模块。
其中，测量模块由直流电压测量电路、直流电流测量电路和A/D转换器构成，A/D转换器接该两个测量电路的输出端，A/D转换器的输出端接微处理器模块，微处理器模块同时又接显示模块、键盘模块、时钟模块和控制模块。
具体地，直流电压测量电路包括分压电阻R1、分压电阻R2以及运算放大器U1，分压电阻R1的一端接所述测量模块中电压正极V+(电压测量端)，另端接分压电阻R2的一端和运算放大器U1的输入端，分压电阻R2的另端接所述测量模块中电压负极V-，运算放大器U1的输出端接A/D转换器；直流电流测量电路包括采样电阻R0和运算放大器U2，采样电阻R0的一端接地，另端接所述测量模块中设备输出端A(电流测量端)和运算放大器U2的输入端，运算放大器U2的输出端接A/D转换器；其中，所述便携式直流监测保护器和被测设备的地线共地。
电源转换模块由相应的稳压芯片、电压转换芯片和稳压电路构成，主要给各模块提供所需的各种伏值的电压；其电压输入是经过电源适配器转换的一定的直流电压或者是电池直接供电，再根据所述便携式直流监测保护器各模块电压要求转换成相应电压。
时钟模块由时钟芯片和外部电路构成，主要功能是作为时钟计时，配合微处理器内部定时器TIMER计算总功耗积分总时间。时钟模块的时间可以在键盘操作控制下，按照显示模块指示调整和校准为准确北京时间，用于所述便携式直流监测保护器总功耗的积分时间的计算。
控制模块由控制电路和可控开关构成，主要是根据阈值设置，当设备电压或者电流不在阈值范围时，切断电源和设备，保护设备和电源。其中可控开关可以通过继电器等电子器件实现，当然也可以通过其他方式实现，这里简述原理。
微处理器模块主要由微处理器、晶振电路和复位电路等外部电路构成。
如图2所示，本发明在机械结构上采用便携式设计，在设备外壳7上设置电源插座1、电源开关2、显示屏3、按键4、被测设备接线插槽5以及可控开关接线插槽6，显示屏3设置于中央位置，电源插座1和电源开关2设置在显示屏3的上方，按键4设置在显示屏3的下方，被测设备接线插槽5设置在最底的右端，可控开关接线插槽6这样在设置在最底的左端，使用的时候，便于放置和接线。当便携式直流监测保护器电源接通电源插槽1，打开电源开关2，显示屏就开始工作；通过按键4可以执行相应操作。
根据以上结构，本发明所述便携式直流监测保护器的接线和测试方法是：
如图2所示，首先，对于被测设备的电源9，被测设备电源9的正极(+)连接所述测量模块中被测设备接线插槽5中的电压正极V+(电压测量端)，同时被测设备电源9的正极(+)连接所述控制模块中的可控开关接线插槽6的K+端，被测设备电源9的负极(-)接接所述测量模块被测设备接线插槽5中的电压负极V-；对于被测设备8，被测设备8的电源输入正极(+)连接所述控制模块中的可控开关接线插槽6的K-端，被测设备8的电源输入负极(-)连接所述测量模块被测设备接线插槽5中的设备输出端A(电流测量端)。
接着，打开所述便携式直流监测保护器，通过显示屏3的提示和按键4的操作进入设置阈值参数，设置电压和电流的最大和最小工作电压，这样，当设备处于阈值范围时，微处理器正常测定电压、电流，并且计算设备功耗。当电流或者电压不在阈值范围内时，会通过所述控制模块的可控开关切断电源，保护设备和电源；微处理器模块预设的公式计算得到直流功耗，其中W是总功耗，Ut是t时刻的电压值，It是t时刻的电流值；Ui是第i次采样的电压值，Ii是第i次采样的电流值，Δti是第i次的积分时间步长。
本发明便携式直流监测保护器，可以在野外通过电池供电，在有交流电源时通过电源适配器供电，也可以通过直流电源供电；在不同的应用环境，可以按照具体环境安装在被测设备上。
以上描述了本发明的基本原理、基本特征和基本的实施方案，并且这里通过了说明而不是限制的方式进行了阐述。对于本领域内的技术人员来说，很显然的是，在本质上不脱离所附权利要求书限定的发明精神和范围的前提下，可以做出许多其他实施案例。
Claims (3)
1.便携式直流监测保护器，其特征在于：包括测量模块、显示模块、键盘模块、时钟模块、控制模块、微处理器模块以及为各模块供电的电源转换模块；
所述测量模块由直流电压测量电路、直流电流测量电路和A/D转换器构成，A/D转换器接该两个测量电路的输出端，所述A/D转换器的输出端接微处理器模块；
其中，所述直流电压测量电路包括分压电阻R1、分压电阻R2以及运算放大器U1，分压电阻R1的一端接所述测量模块中电压正极V+即电压测量端，另端接分压电阻R2的一端和运算放大器U1的输入端，分压电阻R2的另端接所述测量模块中电压负极V-，运算放大器U1的输出端接A/D转换器；
所述直流电流测量电路包括采样电阻R0和运算放大器U2，采样电阻R0的一端接地，另端接所述测量模块中设备输出端A即电流测量端和运算放大器U2的输入端，运算放大器U2的输出端接A/D转换器；其中，所述便携式直流监测保护器和被测设备的地线共地；
所述显示模块用于显示计算所得总功耗和积分总时间，以及显示时钟模块时间值；
所述键盘模块用于清除已保存在微处理器内部可编程ROM中的总功耗和积分总时间值，或者将当前总功耗和积分总时间保存在微处理器内部可编程ROM中，同时也用于调整时钟模块的时间；
所述时钟模块由时钟芯片和外部电路构成，作为时钟计时，配合微处理器内部定时器TIMER计算总功耗积分总时间；
所述微处理器模块用于对瞬时直流电压和瞬时直流电流进行积分求得瞬时功耗，并与之前总功耗叠加产生当前总功耗，所述微处理器模块接显示模块、键盘模块、时钟模块和控制模块，所述微处理器模块包括微处理器、晶振电路和复位电路，其中微处理器内置有定时器TIMER；
所述控制模块包括接在被测设备与电源之间的一个可控开关，其中设备电源正极从可控开关K+端输入，从可控开关K-输出，最后输入到设备正极；当设备工作电压或者电流超过预设阈值范围时，微处理器模块向控制模块输出驱动信号控制关闭可控开关，切断设备电源，保护设备和设备电源；
所述总功耗的计算公式是其中W是总功耗，Ut是t时刻的电压值，It是t时刻的电流值；Ui是第i次采样的电压值，Ii是第i次采样的电流值，Δti是第i次的积分时间步长；
所述微处理器模块在计算瞬时功耗时，积分的时间步长大于等于采样时间，时间步长、瞬时电压值和瞬时电流值的乘积，即瞬时功耗；采样周期通过定时器TIMER计算，所述微处理器在第一次发出采样指令的同时，读取时钟模块的当前时间作为积分初始时间，每次功耗积分完成时，再次读取时钟模块时间，时间差就是积分总时间，同时也是定时器TIMER定时的积分步长的总和。
2.根据权利要求1所述的便携式直流监测保护器，其特征在于：所述可控开关为继电器。
3.根据权利要求1所述的便携式直流监测保护器，其特征在于：其在机械结构上采用便携设计，包括外壳(7)，在外壳(7)上设置电源插座(1)、电源开关(2)、显示屏(3)、按键(4)、被测设备接线插槽(5)以及可控开关接线插槽(6)，显示屏(3)设置于中央位置，电源插座(1)和电源开关(2)设置在显示屏(3)的上方，按键(4)设置在显示屏(3)的下方，被测设备接线插槽(5)设置在最底的右端，可控开关接线插槽(6)设置在最底的左端，可控开关接线插槽(6)中插有可控开关，可控开关的K+极与被测设备接线插槽(5)的电压正极相连接。
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Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
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| CN111638441A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-08 | 硅谷数模(苏州)半导体有限公司 | 芯片功耗的测试电路及方法、芯片 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102207520A (zh) * | 2011-03-31 | 2011-10-05 | 华立仪表集团股份有限公司 | 一种电动汽车用电计量系统及计量方法 |
| CN202153235U (zh) * | 2011-07-08 | 2012-02-29 | 武汉阿迪克电子有限公司 | 双向直流电能表 |
| CN202631607U (zh) * | 2012-04-13 | 2012-12-26 | 英利能源（中国）有限公司 | 一种便携式光伏组件直流电能测试表 |
| CN202710656U (zh) * | 2012-07-20 | 2013-01-30 | 南京威阳科技有限公司 | 一种直流电能表 |
| CN202794334U (zh) * | 2012-09-21 | 2013-03-13 | 郑州三晖电气股份有限公司 | 一种宽量程直流标准电能表 |
| CN103076491A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-05-01 | 浙江中碳科技有限公司 | 交直流通用的供电线路检测方法及检测电路和装置 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102207520A (zh) * | 2011-03-31 | 2011-10-05 | 华立仪表集团股份有限公司 | 一种电动汽车用电计量系统及计量方法 |
| CN202153235U (zh) * | 2011-07-08 | 2012-02-29 | 武汉阿迪克电子有限公司 | 双向直流电能表 |
| CN202631607U (zh) * | 2012-04-13 | 2012-12-26 | 英利能源（中国）有限公司 | 一种便携式光伏组件直流电能测试表 |
| CN202710656U (zh) * | 2012-07-20 | 2013-01-30 | 南京威阳科技有限公司 | 一种直流电能表 |
| CN202794334U (zh) * | 2012-09-21 | 2013-03-13 | 郑州三晖电气股份有限公司 | 一种宽量程直流标准电能表 |
| CN103076491A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-05-01 | 浙江中碳科技有限公司 | 交直流通用的供电线路检测方法及检测电路和装置 |
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