CN105699751A - 一种电流采集装置 - Google Patents

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Abstract

一种电流采集装置，涉及用于测量电流或者电压的装置领域。该电流采集装置，电源电路提供电压给电流采集电路中的传感器，电阻网络将电流传感器采集来的大电流变成模拟电压信号，模拟电压信号经过A/D转换电路微控制器进行处理变成数字电压信号，通过IIC协议传输到单片机电路获取电压信号，由上位机读取数据信息。该装置将一次采集到的大电流信号转换成小电压数字信号，实现对电流信息的监测，具有采集精度高、传输效率快、滤波效果好、安装方便的优点。

Description

一种电流采集装置
技术领域
本发明涉及用于测量电流或者电压的装置,特别涉及一种电流采集装置。
背景技术
电流采集需要对电流进行监测，根据一次采集到的大电流信号执行相应的动作，转换成电压信号。一般需要通过电流传感器，将大电流信号转换成小电压信号，将信号传输到显示端，方便调度人员监控和分析采集数据的变化情况。一般情况下，外部电流的范围较大，这样经过电流传感器转换的电压信号范围也较大；而A/D转换需要确保输入的信号满足一定的范围才能得到较高的采集精度。二者存在矛盾。同时，电流采集电路主要是完成电流电压等数据采集和转化，同时可按一定的通讯协议实现采集模块与计算机进行数据交换。但是现有的电流采集电路，数据传输率低、采集精度低等因素导致采集电路整体效率降低，无法实现电流信息采集和转化的实时性和有效性。因此，选择合适的电流采集电路，进而提高电流采集精度显得尤为重要。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种高精度电流采集电路，通过电流传感器，将一次采集到的大电流信号转换成小电压数字信号，实现对电流信息的监测，具有采集精度高、传输效率快、滤波效果好、安装方便的优点。
本发明所采用的技术方案是：一种电流采集装置，包括依次连接在一起的电流采集电路、电源电路及A/D转换电路，其中,
电流采集电路，用于获取电缆内的电流信号，
电源电路，用于为电流采集电路供电；
A/D转换电路，用于将获取的模拟电压信号转换成数字电压信号并将其上传给单片机；
其技术要点是：
所述的电流采集电路，包括：
传感器，用于采集电缆中的电流信号；
电阻网络，用于将电流传感器采集来的电流变成模拟电压信号；
所述的电源电路，包括：
电路板，用于为电流传感器提供工作电压；
π型滤波电路，用于将获取的工作电压转换为稳定的二组电压信号；
滤波电路，用于去除二组电压信号中的高频干扰信号和低频纹波。
所述的电阻网络包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，第二电阻与第三电阻串联后与第一电阻并联，第二电阻与第三电阻的连接点处连接电流采集电路的输入端，第一电阻一端接地，第一电阻与第二电阻连接的另一端还连接传感器的输出端。
所述的π型滤波电路包括：电解电容、高频电容及电感，第一电解电容、第二电解电容串联组成第一回路，第一高频电容与第二高频电容串联组成第二回路，第一电感与第三高频电容、第四高频电容、第二电感串联组成第三回路，第三电解电容与第四电解电容串联组成第四回路，第一回路、第二回路、第三回路、第四回路并联连接，第一电解电容与第二电解电容的连接处、第一高频电容与第二高频电容的连接处、第三高频电容与第四高频电容的连接处、第三电解电容与第四电解电容的连接处连接在一起并接地。
所述的滤波电路包括：并联在一起的第五电解电容和第五高频电容，该并联电路一端连接电路板的输入端。
本发明的优点及有益效果是：该电流采集装置，电源电路提供电压给电流采集电路中的传感器，电阻网络将电流传感器采集来的大电流变成模拟电压信号，模拟电压信号经过A/D转换电路微控制器进行处理变成数字电压信号，通过IIC协议传输到单片机电路获取电压信号，由上位机读取数据信息。该装置将一次采集到的大电流信号转换成小电压数字信号，实现对电流信息的监测，具有采集精度高、传输效率快、滤波效果好、安装方便的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
图1为发明本实施例提供的一种电流采集装置的电路原理图；
图中序号说明如下：1电流采集电路、10传感器、11电阻网络、2电源电路、20π型滤波网络、21滤波电路、22电路板、3A/D转换电路。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例中提供了一种电流采集装置，如图1所示，为本发明实施例中提供的一种电流采集装置，包括：
电流采集电路1，用于获取电缆内的电流信号，其进一步包括：
传感器10，用于采集电缆中的电流信号。在电流传感器10中心圆部分穿入待采集数据的电缆，对电缆中的大电流进行采集。电流传感器10的两电压输入端分别与π型滤波网络20中的两电压输出端连接，电流传感器10的另一个端口与电阻网络的一端连接。
电阻网络11，用于将电流传感器采集来的电流变成模拟电压信号。电阻网络包括电阻R1、电阻R2和电阻R3，电阻R2与电阻R3串联后与电阻R1并联，电阻R2与电阻R3的连接点处连接电流采集电路1的输入端（在本实施例中是指隔离电阻R4的一端）。电阻R1一端接地，电阻R1与电阻R2连接的另一端还连接传感器10的输出端。
电源电路2，用于为电流采集电路供电，其进一步包括：
电路板22，用于为电流传感器提供工作电压。本实施例中电路板的型号为MK1。
π型滤波电路20，用于将获取的工作电压转换为稳定的二组电压信号。所述π型滤波网络是一个水平对称结构，中心轴接地作为参考点，对轴两侧分别由电解电容、高频电容、电感滤波、高频电容、电解电容顺序连接组成，把不稳定的电压变成稳定的二组电压输出到电流采集电路的两个端口，为（电流）传感器10提供工作电压，具体电路结构如下：
电解电容C3、电解电容C4串联组成第一回路，高频电容C5与高频电容C6串联组成第二回路，电感L1与高频电容C7、高频电容C8、电感L2串联组成第三回路，电解电容C4与电解电容C5串联组成第四回路，第一回路、第二回路、第三回路、第四回路并联连接，电解电容C3与电解电容C4的连接处、高频电容C5与高频电容C6的连接处、高频电容C7与高频电容C8的连接处、电解电容C9与电解电容C10的连接处连接在一起并接地（该连线即为中心轴）。电感L1与电解电容C9连接点处连接-15V电压，电感L2与电解电容C10连接点处连接+15V电压。
滤波电路21，由电解电容C2和高频电容C1并联组成，该并联电路的一端接地，另一端输入直流电压，其目的是为了去掉电压信号中的高频干扰信号和低频纹波。
A/D转换电路3，用于将获取的模拟电压信号转换成数字电压信号并将其上传给单片机。所述A/D转换电路3由隔离电阻R4、A/D芯片U1、两个上拉电阻R5和R6组成。其中，隔离电阻R4一端连接电阻网络11中电阻R2和电阻R3的连接点处，隔离电阻R4另一端连接A/D芯片U1的AIN0通信接口。上拉电阻R5一端连接外接+5V电源，另一端连接A/D芯片U1的SCL端。上拉电阻R6一端连接外接+5V电源，另一端连接A/D芯片U1的SDA端。
A/D芯片U1的AIN1通信接口、GND引脚连接地；ADDR引脚、VDD引脚连接外部+5V电源，为A/D转换电路3提供工作电源；A/D芯片U1的SCL引脚、SDA引脚分别与单片机电路的SCL引脚、SDA引脚相连。
本实施例的电流采集装置的工作过程如下：电流采集电路根据一次采集到的大电流信号执行相应的动作，通过电源电路2提供电压给电流采集电路1中的传感器10，例如，采用电流传感器。电流传感器10与电阻网络11连接，将电流传感器10采集来的大电流变成模拟电压信号，模拟电压信号经过A/D转换电路3微控制器进行处理变成数字电压信号，通过IIC协议传输到单片机电路获取电压信号，由上位机读取数据信息。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种电流采集装置，包括依次连接在一起的电流采集电路、电源电路及A/D转换电路，其中,
电流采集电路，用于获取电缆内的电流信号，
电源电路，用于为电流采集电路供电；
A/D转换电路，用于将获取的模拟电压信号转换成数字电压信号并将其上传给单片机；
其特征在于：所述的电流采集电路，包括：
传感器，用于采集电缆中的电流信号；
电阻网络，用于将电流传感器采集来的电流变成模拟电压信号；
所述的电源电路，包括：
电路板，用于为传感器提供工作电压；
π型滤波电路，用于将获取的工作电压转换为稳定的二组电压信号；
滤波电路，用于去除二组电压信号中的高频干扰信号和低频纹波。
2.如权利要求1所述的电流采集装置，其特征在于，所述的电阻网络包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，第二电阻与第三电阻串联后与第一电阻并联，第二电阻与第三电阻的连接点处连接电流采集电路的输入端，第一电阻一端接地，第一电阻与第二电阻连接的另一端还连接传感器的输出端。
3.如权利要求1所述的电流采集装置，其特征在于，所述的π型滤波电路包括：电解电容、高频电容及电感，第一电解电容、第二电解电容串联组成第一回路，第一高频电容与第二高频电容串联组成第二回路，第一电感与第三高频电容、第四高频电容、第二电感串联组成第三回路，第三电解电容与第四电解电容串联组成第四回路，第一回路、第二回路、第三回路、第四回路并联连接，第一电解电容与第二电解电容的连接处、第一高频电容与第二高频电容的连接处、第三高频电容与第四高频电容的连接处、第三电解电容与第四电解电容的连接处连接在一起并接地。
4.如权利要求1所述的电流采集装置，其特征在于，所述的滤波电路包括：并联在一起的第五电解电容和第五高频电容，该并联电路一端连接电路板的输入端。
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