CN103575968A - 一种非接触直流电流检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于非接触式测量技术领域,具体提供了一种非接触直流电流检测装置,包括U型导轨(T)、采样电容(C)、第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)、处理器(MCU)、显示器(LCD)、电机(M)、滑动杆(L);本发明通过直流电流通过时产生的磁场,闭合导体在磁场中运动产生磁通量的变化会产生感应电流的原理,来测量直流电流的大小,由于磁场本身存在于电流的周围,所以测量电路不需要接触到原电路,只需要测量出感应电流的大小,即可通过磁感应强度与距离的关系计算出直流电流的大小,实现直流电流的非接触式测量,具有很高的实用性。
Description
技术领域
本发明属于非接触式测量技术领域,具体提供了一种非接触直流电流检测装置,本发明不需要将测量电路接入到原电路中,而是通过测量感应电流实现电流测量,不干扰原电路的工作,具有很高的实用性。
背景技术
对于直流电流的检测,通用的方法是在原电路中加入采样电阻,通过测量采样电阻上的电压值,计算出原电路中的电流。这种测量方法的优点在于测量电路简单,而且可以准确的测量到原电路中的电流,缺点在于给原电路串入采样电阻,会额外增加原电路的功率消耗,尤其是在测量电流较大的电路时,功耗会比较大,对采样电阻的功率要求也就比较高,而且,对于一个正在工作的电路,要用传统的方法测量电流,就必须先断开原电路,然后串入采样电阻,而这种情况通常是不可取的。
针对上述情况,本发明一种非接触直流电流检测装置,就可以很好的解决上述问题。通过直流电流通过时产生的磁场,闭合导体在磁场中运动产生磁通量的变化会产生感应电流的原理,来测量直流电流的大小,由于磁场本身存在于电流的周围,所以测量电路不需要接触到原电路,只需要测量出感应电流的大小,即可通过磁感应强度与距离的关系计算出直流电流的大小,实现直流电流的非接触式测量,具有很高的实用性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中必须断开原电路,接入采样电阻才能测量电流的问题。
为此,本发明提供了一种非接触直流电流检测装置,包括U型导轨、采样电容、第一开关、第二开关、第三开关、处理器、显示器、电机、滑动杆,采样电容和第一开关串联接入U型导轨中,滑动杆放置在U型导轨上,可在U型导轨上滑动,滑动的过程中与U型导轨保持电气接触;电机通过传动装置与滑动杆相连接;第二开关和第三开关分别与采样电容的两端相连接;第一开关、第二开关、第三开关、显示器及电机均与处理器有电气连接。
上述一种非接触直流电流检测装置,所述的U型导轨和滑动杆的制作材料均为铜。
上述一种非接触直流电流检测装置,所述的第一开关和第三开关均为单刀双掷开关;第一开关的其中一个开关用于接通U型导轨,另外一个开关悬空;第三开关的其中一个开关接地,另外一个开关悬空。
上述一种非接触直流电流检测装置,所述的第二开关为单刀三掷开关,其中一个开关输出接入处理器的ADC管脚,一个开关接地,一个开关悬空。
上述一种非接触直流电流检测装置,处理器控制电机的转速,使滑动杆在固定的时间t内滑动到极限位置并停止。
本发明有益效果:本发明不需要将测量电路接入到原电路中,而是通过测量感应电流实现电流测量,不干扰原电路的工作,具有很高的实用性。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明一种非接触直流电流检测装置的结构示意图。
附图标记说明:T 、U型导轨;C、采样电容;K1、第一开关;K2、第二开关;K3、第三开关;MCU、处理器;LCD、显示器;M、电机;L、滑动杆。
具体实施方式
图1是一种非接触直流电流检测装置的结构示意图,包括U型导轨(T)、采样电容C、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、处理器MCU、显示器LCD、电机M、滑动杆L,其特征在于:采样电容C和第一开关K1串联接入U型导轨T中,滑动杆L放置在U型导轨T上,可在U型导轨T上滑动,滑动的过程中与U型导轨T保持电气接触;电机M通过传动装置与滑动杆L相连接;第二开关K2和第三开关K3分别与采样电容C的两端相连接;第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、显示器LCD及电机M均与处理器MCU有电气连接。
U型导轨T和滑动杆L的制作材料均为铜;第一开关K1和第三开关K3均为单刀双掷开关;第一开关K1的其中一个开关用于接通U型导轨T,另外一个开关悬空;第三开关K3的其中一个开关接地,另外一个开关悬空; 第二开关K2为单刀三掷开关,其中一个开关输出接入处理器MCU的ADC管脚,一个开关接地,一个开关悬空;处理器MCU控制电机M的转速,使滑动杆L在固定的时间t内滑动到极限位置并停止。
本发明的工作原理是:对于稳定的直流电流I而言,在其周围将产生稳定的磁场,其周围某点的磁感应强度B与改点到导线的中心距离r的关系为:
其中K为常数,可根据物理公式得到。
滑动杆由起始位置滑动至极限位置停止所用的时间为t,由于滑动杆的滑动位置固定,所以由滑动的长和宽,可以计算出滑动的面积s,所以感应电动势E为:
联立(1)式和(2)式可以得到:
即:
其中感应电动势E可以由电路测量得到,r靠近电流的导线的U型导轨边到远离电流导线的U型导轨边的积分,积分区间长度为U型导轨宽度。
从而,可以计算出电流I。
工作时,执行以下步骤:
步骤1:处理器MCU控制第一开关K1接通导轨,第二开关K2和第三开关K3均接向悬空脚;
步骤2:处理器MCU控制电机M,使滑动杆L由起始位置匀速滑向极限位置;滑动杆停止后,控制第一开关K1接向悬空脚;
步骤3:处理器MCU控制第二开关K2接向处理器MCU的ADC管脚,控制第三开关K3接地;
步骤4:处理器MCU完成测量与计算,将测量电流值I显示在显示屏LCD上;
步骤5:处理器MCU控制第二开关K2接地,目的是放掉电容C上的电荷;
步骤6:处理器MCU控制电机M复位,使滑动杆L回到初始位置;
步骤7:复位所有开关状态,等待下一次测量。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种非接触直流电流检测装置,包括U型导轨(T)、采样电容(C)、第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)、处理器(MCU)、显示器(LCD)、电机(M)、滑动杆(L),其特征在于:采样电容(C)和第一开关(K1)串联接入U型导轨(T)中,滑动杆(L)放置在U型导轨(T)上,可在U型导轨(T)上滑动,滑动的过程中与U型导轨(T)保持电气接触;电机(M)通过传动装置与滑动杆(L)相连接;第二开关(K2)和第三开关(K3)分别与采样电容(C)的两端相连接;第一开关(K1)、第二开关(K2)、第三开关(K3)、显示器(LCD)及电机(M)均与处理器(MCU)有电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种非接触直流电流检测装置,其特征在于:所述的U型导轨(T)和滑动杆(L)的制作材料均为铜。
3.根据权利要求1所述的一种非接触直流电流检测装置,其特征在于:所述的第一开关(K1)和第三开关(K3)均为单刀双掷开关;第一开关(K1)的其中一个开关用于接通U型导轨(T),另外一个开关悬空;第三开关(K3)的其中一个开关接地,另外一个开关悬空。
4.根据权利要求1所述的一种非接触直流电流检测装置,其特征在于:所述的第二开关(K2)为单刀三掷开关,其中一个开关输出接入处理器(MCU)的ADC管脚,一个开关接地,一个开关悬空。
5.根据权利要求1所述的一种非接触直流电流检测装置,其特征在于:处理器(MCU)控制电机(M)的转速,使滑动杆(L)在固定的时间t内滑动到极限位置并停止。
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