CN103575968B - 一种非接触直流电流检测装置 - Google Patents

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

一种非接触直流电流检测装置

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：

（1）

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：

（2）

联立（1）式和（2）式可以得到：

（3）

即：

（4）

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 (3)

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；

所述的U型导轨（T）和滑动杆（L）的制作材料均为铜；

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。

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。

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：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。