CN104062489A - 一种基于无线单片机的电流检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于无线单片机的电流检测装置及检测方法，即在需要检测设备或元件电流的地方安置传感器节点，并由监控中心对采集的电流数据进行统一、实时的监测和控制，克服传统电流检测方法里非实时、漏检、误检等缺点。无线传感器节点以低功耗的无线单片机芯片为核心，利用闭环式霍尔电流传感器，融合计算机技术和无线网络技术，对电流进行实时数据采集、A/D转换、分析存储与无线通信，能够实现低成本、低功耗和较高的检测精度，提高了工作效率，保证了设备制造及运行的安全性，具有良好的应用和发展前景。

Description

一种基于无线单片机的电流检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及电流检测技术领域，尤其涉及一种基于无线单片机的电流检测装置及检测方法。

背景技术

如今在各种电子设备或元件的生产及使用过程中，元件所承载的电流变化量已成为判断元件性能的重要参数。传统电流检测方法主要依靠电流表计，利用人工手操方式进行间歇采集，存在非实时、漏检、误检等缺点，尤其一些特殊工况不利于现场人工测量，所以已不能适应当今生产技术发展的需要。

申请号为201310474597.9的专利涉及一种用于配电系统的异常过电流在线检测装置，包括电流信号采集电路、集成电参数检测单元电路、单片机系统电路，每一相的电流互感器两端分别通过一个负载电阻连接电流信号输出端，另有两个负载电阻与电流互感器并联，两个整形电容在电流信号输出端之间并联，从两个负载电阻的连接节点引出基准电压信号，从两个整形电容的连接节点引出接地信号，对应连接集成电参数检测单元电路，三相电流信号输出分别接入集成电参数检测单元电路的输入端，所述集成电参数检测单元电路的输出端连接单片机系统电路，但该发明局限性较大，仅适用于变配电场合，所以需要一种适用范围较广的、成本低、精度高的电流检测装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无线单片机的电流检测装置，它基于传感器采集和无线单片机控制传输的原理，能够实现低成本、低功耗和较高的检测精度，提高工作效率，保证设备制造及运行的安全性。

本发明的另一个目的是提供一种基于无线单片机的电流检测方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种基于无线单片机的电流检测装置，包括数据发送单元和多个数据汇聚接收节点，数据发送单元由下位单片机以及与之通过接口电路相连的电流传感器、数据存储器组成, 数据汇聚接收节点由上位单片机以及与之相连的电平转换电路组成。

所述上位单片机与下位单片机为具有无线收发功能的单片机芯片。

所述电流传感器为闭环式霍尔电流传感器。

所述数据存储器为电可擦可编程存储器。

所述接口电路包括双向串行总线。

所述电平转换电路包括标准串行接口芯片。

一种基于无线单片机的电流检测方法,包括如下步骤：

1) 确定电流测量点，并在各电流测量点处安置数据发送单元，即无线传感节点；

2) 对电流数据进行实时采集与存储，并处理转换为待发送数字信号；

3) 建立数据发送单元与接收单元之间的无线互联与数据传输；

4) 将接收单元中的上位数据汇聚节点与控制计算机通过串行通信接口互联，实现对电流数据的检测与处理。

本发明以低功耗无线单片机为核心，利用霍尔电流传感器，融合计算机技术和无线传输技术，对电流进行实时数据采集、A/D转换、分析存储与无线通信，能够实现低成本、低功耗和高检测精度，提高了工作效率，保证了设备制造及运行的安全性，具有良好的应用和发展前景。

附图说明

图1是本发明组成结构图。

图2是本发明无线收发流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于无线单片机的电流检测装置及检测方法，装置包括数据发送单元1和多个数据汇聚接收节点2，数据发送单元1由下位单片机3以及与之通过接口电路相连的电流传感器4、数据存储器5组成, 数据汇聚接收节点2由上位单片机6以及与之相连的电平转换电路7组成，检测方法包括如下步骤：

1) 确定电流测量点，并在各电流测量点处安置数据发送单元，即无线传感节点；

数据发送单元由下位单片机、电流传感器、数据存储器与接口电路组成，单片机为具有无线收发功能的单片机芯片，电流传感器为闭环式霍尔电流传感器，数据存储器为电可擦可编程存储器，接口电路由双向串行总线连接。

发送单元中的电流传感器采用串行两线接口，采集电流信息并保存于数据存储器中，数据存储器通过双向串行接口总线与下位单片机通用I/O引脚连接，实现数据互联。

接收单元中的数据汇聚节点由上位单片机与电平转换电路组成，通过对单片机通用引脚的设置，实现UART的RXD、TXD功能，将收发引脚与电平转换芯片连接实现电平匹配，用于与上位计算机的通信。

2) 对电流数据进行实时采集与存储，并处理转换为待发送数字信号；

传感器单元主要负责电流信息的采集，它将电流信号转换为电压信号，所采集电压信号由存储器进入单片机，经内置线性A/D转换器，通过软件控制采样时间，实行启动/停止模式进行数据转换，得到待发送数字信号。

3) 建立数据发送单元与接收单元之间的无线互联与数据传输；

由于所选取单片机内置了高频率的无线收发器，所以通过单片机设置，即可实现上、下位无线单片机之间的发送、接收和监听等功能，单片机的数据发送和接受均采用数据包形式，无线发送时，除了传输地址码和有效数据外，还进行前导码与效验码CRC的检测，具体无线收发流程见图2。

4) 将接收单元中的上位数据汇聚节点与控制计算机通过串行通信接口互联，实现对电流数据的检测与处理。

上位汇聚节点将传感器节点发送来的数据进行汇聚和储存，并等待计算机的命令，准备好与计算机之间的通信，当数据通过RS232串行通信传输到计算机之后，通过与计算机数据库的比对，分析采样电流状态，即得出检测结论，由计算机做出相应的控制操作。

本发明以低功耗无线单片机为核心，利用霍尔电流传感器，融合计算机技术和无线传输技术，对电流进行实时数据采集、A/D转换、分析存储与无线通信，能够实现低成本、低功耗和较高的检测精度，提高了工作效率，保证了设备制造及运行的安全性，具有良好的应用和发展前景。

下面通过具体实施例对装置和方法进行说明，例如利用基于无线单片机的电流检测装置测量PCB板电镀设备的电镀电流，电流检测装置中的上、下位单片机采用NRF9E5系列无线单片机，电流传感器为TBC-LTA系列霍尔电流传感器，数据存储器为EEPROM存储器24C256,接口电路由IIC总线连接，电平转换由MAX232标准串行接口芯片完成。

首先将数据发送单元，即无线传感节点，安放于电镀电流的测量点处，TBC-LTA系列传感器采用串行两线接口，采集电流信息并保存于数据存储器EEPROM中，数据存储器通过IIC接口总线与下位单片机NRF9E5的通用I/O引脚连接，实现数据互联。

NRF9E5内置线性A/D转换器，可以通过软件控制采样时间，实行启动/停止模式，数据转换后得到待发送数字信号。NRF9E5无线单片机内置了NRF905的433MHz、868MHz、915MHz收发器，使单片机之间可以完成无线发送、接收和监听等功能，最后将各个节点的电流数据通过RS232串行通信传输到计算机，分析采样电流状态。

在利用本装置进行电流检测传输的同时，计算机的外部还可以连接一些报警或控制设备。在计算机对本装置的采样电流进行分析，并得出检测结论后，如果检测电流达到临界报警值，就对外部报警设备输出报警信号，并控制外部执行设备对电流进行微调，直至报警状态消失，从而完成反馈控制过程。

Claims (7)

1.一种基于无线单片机的电流检测装置，其特征在于：包括数据发送单元和多个数据汇聚接收节点，数据发送单元由下位单片机以及与之通过接口电路相连的电流传感器、数据存储器组成, 数据汇聚接收节点由上位单片机以及与之相连的电平转换电路组成。

2.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于：所述上位单片机与下位单片机为具有无线收发功能的单片机芯片。

3.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于：所述电流传感器为闭环式霍尔电流传感器。

4.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于：所述数据存储器为电可擦可编程存储器。

5.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于：所述接口电路包括双向串行总线。

6.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于：所述电平转换电路包括标准串行接口芯片。

7.一种基于无线单片机的电流检测方法,包括如下步骤：

确定电流测量点，并在各电流测量点处安置数据发送单元，即无线传感节点；

对电流数据进行实时采集与存储，并处理转换为待发送数字信号；

建立数据发送单元与接收单元之间的无线互联与数据传输；

将接收单元中的上位数据汇聚节点与控制计算机通过串行通信接口互联，实现对电流数据的检测与处理。