CN106093551A - 一种电流采集设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电流采集设备及方法，其中，电流采集设备包括依次电连接的上位机、继电器切换电路、电流传感器和A/D转换芯片，继电器切换电路包括电连接的第一继电器和第二继电器；第一继电器的输入端与上位机电连接、电源端与外电源电连接、输出端分别与第二继电器的输入端和电流传感器的输入端电连接；第二继电器的输入端与上位机电连接、电源端与外电源电连接、输出端与电流传感器电连接；电流传感器的输出端与A/D转换芯片电连接，与现有技术相比，通过设置第一继电器、第二继电器和电流传感器，实现电流采集量程档位间的切换，操作简单方便，同时兼具精度高、采集范围广且成本低廉的优点，具有较高的实用与推广价值。

Description

一种电流采集设备及方法

技术领域

本发明涉及信号采集领域，特别是涉及一种电流采集设备及方法。

背景技术

电流采集设备可用于模拟量信号的数字化，并提供给上位机进行分析处理；也可用于对开关量信号的采集，经组态软件判断后控制开关量的输出；还可实现异地分布设备的远程控制，比如电流采集设备常应用在机房监控、电力监控、工业自动化、环保检测、智能家居和物联网等场合。因此，电流采集设备凭借自身的诸多优势，获得越来越多人们的青睐。

目前，市场上的电流采集设备，小到小型家电产品中的电流数据采集卡、电流采集单元，大到电力系统中应用的电流采集模块，电流采集设备尺寸多样，且采集的电流信号精度也各有不同，这也导致电流采集设备的价格差别很大。

然而，虽然目前市场上电流采集设备种类繁多，但大多数电流采集设备的采集精度、采集范围和成本之间的矛盾都未得到很好地解决：通常采集精度高、范围广的电流采集设备，其成本也较高，严重影响了电流采集设备的进一步推广使用，因此寻求一种采集范围广、精度较高且成本较低的电流采集设备，十分必要。

发明内容

本发明实施例中提供了一种电流采集设备及方法，以解决现有技术中的电流采集设备不能同时满足精度高、采集范围广及成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种电流采集设备，包括依次电连接的上位机、继电器切换电路、电流传感器和A/D转换芯片，其中，

所述继电器切换电路用于选择相应量程、采集并发送待测电流信号至所述电流传感器，所述继电器切换电路包括电连接的第一继电器和第二继电器；

所述第一继电器的输入端与所述上位机电连接、电源端与外电源电连接、输出端分别与所述第二继电器的输入端和所述电流传感器的输入端电连接；

所述第二继电器的输入端与所述上位机电连接、电源端与外电源电连接、输出端与所述电流传感器电连接；

所述电流传感器的电源端与外电源电连接、输出端与所述A/D转换芯片电连接。

优选的，所述第一继电器和第二继电器为小型中间继电器，所述电流传感器为高精度电流传感器。

优选的，所述电流传感器的电源端之间连接有滤波电路。

优选的，所述滤波电路包括串联连接的第一电容器、第二电容器和第三电容器，其中，所述第一电容器和第二电容器的连接处接地，所述第一电容器和第三电容器的连接处与所述电流传感器的电源端一端电连接，所述第二电容器和第三电容器的连接处与所述电流传感器的电源端另一端电连接。

优选的，所述电流传感器的电源端之间还连接有连接器。

优选的，所述连接器为P12V型连接器。

与本发明实施例提供的电流采集设备相对应的，本发明还提供了一种电流采集方法实施例，包括：

上位机发送采集通道切换控制信号；

第一继电器和第二继电器根据所述采集通道切换控制信号，选择相应量程、采集并发送待测电流信号至电流传感器；

所述电流传感器根据所述待测电流信号，生成电压信号、并将所述电压信号发送至A/D转换芯片。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的电流采集设备及方法，其中，电流采集设备包括：依次电连接的上位机、继电器切换电路、电流传感器和A/D转换芯片，其中，继电器切换电路包括电连接的第一继电器和第二继电器；第一继电器的输入端与上位机电连接、电源端与外电源电连接、输出端分别与第二继电器的输入端和电流传感器的输入端电连接；第二继电器的输入端与上位机电连接、电源端与外电源电连接、输出端与电流传感器电连接；电流传感器的输出端与A/D转换芯片电连接。与现有技术相比，本发明实施例提供的电流采集设备，通过设置第一继电器、第二继电器和电流传感器，实现电流采集量程档位间的切换，操作简单方便，同时兼具精度高、采集范围广且成本低廉的优点，具有较高的实用与推广价值。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电流采集设备的电路原理图；

图2为本发明实施例提供的一种电流采集设备中第一继电器、第二继电器和电流传感器的电路接线图；

图3为本发明实施例提供的一种电流采集方法的流程示意图；

符号表示为：

101-第一继电器，102-第二继电器，200-电流传感器，C1-第一电容器，C2-第二电容器，C3-第三电容器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种电流采集设备，可参见图1，为本发明实施例提供的一种电流采集设备的电路原理图。

本发明实施例公开的电流采集设备，包括依次电连接的上位机、继电器切换电路、电流传感器200和A/D转换芯片。

其中，上位机用于接收人工选择的电流采集通道信号，并产生相应的采集通道切换控制信号，发送至继电器切换电路。

继电器切换电路用于接收该采集通道切换控制信号，并根据该采集通道切换控制信号选择相应量程、采集并发送待测电流信号至上述电流传感器200，在该电流传感器200中对待测电流信号进行进一步处理。上述继电器切换电路包括电连接的第一继电器101和第二继电器102。

上述第一继电器101可以采用小型中间继电器。该第一继电器101的输入端与上位机电连接，用于接收上位机发送的控制信号，如采集通道切换控制信号等；该第一继电器101的电源端与外电源电连接，利用外电源对该第一继电器101进行供电；该第一继电器101的输出端分别与上述第二继电器102的输入端和上述电流传感器200的输入端电连接，用于构建不同的电流采集量程，并可根据该采集通道切换控制信号，选择合适的量程对待测电流信号进行采集并将该待测电流信号发送至电流传感器200进行进一步处理。

上述第二继电器102可以采用小型中间继电器。该第二继电器102用于保持整体回路的输入端与输出端为通路，防止开路情况出现。该第二继电器102的输入端与上位机电连接，用于接收上位机发送的控制信号，如采集通道切换控制信号等；该第二继电器102的电源端与外电源电连接，利用外电源对该第二继电器102进行供电；该第二继电器102的输出端与电流传感器200电连接，用于将第二继电器102采集的待测电流信号发送至电流传感器200，以便进行进一步处理。

上述电流传感器200采用高精度电流传感器。该电流传感器200的电源端与外电源电连接，利用外电源对该电流传感器200进行供电；该电流传感器200的输出端与上述A/D转换芯片电连接，使该待测电流信号在电流传感器200中转换为电压信号后，输出至A/D转换芯片，进行模数转换等操作，从而获得待测电流信号的电压值。

为了更方便理解本发明实施例提供的电流采集设备的电流采集过程，下面进行举例说明。这里第一继电器101和第二继电器102均采用LONGO-HH52P型继电器，电流传感器200采用WBI411S07型电流传感器，该类型的电流传感器200上引脚9(Ia9端)和引脚11(Ia1端)分别为9匝线圈和单匝线圈的标识，引脚10(Ia1[9])为线圈中间端的标识。这里利用LONGO-HH52P型继电器以及WBI411S07型电流传感器时，电流采集设备所提供的电流测量量程为0.5A和5A。当然，测量量程、第一继电器101、第二继电器102及电流传感器200的选择并不以此为限，还可以是其他类型，在此不做赘述。

可参见图2，为本发明实施例提供的一种电流采集设备中第一继电器、第二继电器和电流传感器的电路接线图。

本发明实施例提供的电流采集设备中的第一继电器101、第二继电器102和电流传感器200在连接时，第一继电器101的引脚1、引脚8和第二继电器102的引脚8分别电连接至上位机，第一继电器101的引脚9和第二继电器102的引脚12分别与电流传感器200的引脚10电连接，第一继电器101的引脚12与电流传感器200的引脚9电连接，第一继电器101的引脚13和第二继电器102的引脚13分别外接+24V电源，电流传感器200的引脚1和引脚2分别外接+12V和-12V电源，电流传感器200的引脚3接地，电流传感器200的引脚4电连接至A/D转换芯片。

本发明实施例提供的电流采集设备在使用时，首先通过人工预判待测电流信号大小，选择合适的电流测量量程，控制上位机对继电器切换电路发送采集通道切换控制信号；继电器切换电路接收该采集通道切换控制信号，第一继电器101和第二继电器102根据该采集通道切换控制信号，选择相应量程，如当选择0.5A电流量程时，第一继电器101和第二继电器102均动作，这样电流传感器200上引脚9和引脚11接入电路，即电流传感器上9匝线圈和单匝线圈共同接入电路，实现了利用最大测量值为0.5A的电流测量量程对该待测电流信号进行采集。

当选择5A电流量程时，第二继电器102动作，此时电流传感器200上仅引脚11接入电路，待测电流信号通过单匝线圈与电流传感器200连接，实现了利用最大测量值为5A的电流测量量程对该待测电流信号进行采集。

第一继电器101或第二继电器102采集待测电流信号后，将采集到的待测电流信号发送至电流传感器200；在该电流传感器200中将该待测电流信号转换为电压信号，并将该电压信号发送至A/D转换芯片；A/D转换芯片对该电压信号进行模数转换等处理，并将处理后的电压信号发送至输出设备进行简单处理并显示该待测电流信号。需要说明的是，将电压信号转化为电流信号的操作，为本领域技术人员在信号处理时的常规操作，具体不做赘述。另外，这里的输出设备可以是信号系统中常用的信号输出设备，如计算机或带显示信号功能的其他设备等。

本发明实施例提供的电流采集设备，通过第一继电器101、第二继电器102和电流传感器200等的连接，实现了根据待测电流信号值的大小，自由切换测量量程，具有量程切换方便，电流采集范围广，测量结果误差小、测量精度高等的优点，同时，本发明实施例提供的电流采集设备所用芯片和元件均十分常见，在市场上容易购买，且价格便宜，故该电流采集设备的性价比较高，具有巨大的实用价值和推广价值。

进一步的，作为一种优选方案，本发明实施例所提供的电流采集设备，在电流传感器200的电源端之间还可以连接有滤波电路，用于电源滤波。

进一步的，该滤波电路可以为包括串联连接的第一电容器C1、第二电容器C2和第三电容器C3的电路。其中，第一电容器C1和第二电容器C2的连接处接地，第一电容器C1和第三电容器C3的连接处与电流传感器200的电源端一端电连接，第二电容器C2和第三电容器C3的连接处与电流传感器200的电源端另一端电连接。该滤波电路可以使外接电源，如直流电压+12V，-12V，其中残留的交流杂波和高次谐波通过回路入地，达到消除杂波的目的，能够有效实现电源滤波。此处，电容的取值可以根据实际需要确定，如第一电容器C1、第二电容器C2和第三电容器C3的电容为220μF。

进一步的，作为一种优选方案，本发明实施例提供的电流采集设备，在电流传感器200的电源端之间还可以设置有连接器，用于为外接线路提供更多接口。

进一步的，该连接器可以为P12V型连接器。具体连接关系可以为该连接器的引脚1与电流传感器200的电源端一端电连接、引脚4与电流传感器200的电源端另一端电连接、引脚2和引脚3接地。

与本发明实施例提供的电流采集设备相对应的，本发明还提供一种电流采集方法实施例。具体可参见图3，为本发明实施例提供的一种电流采集方法的流程示意图。

本发明实施例提供的一种电流采集方法，包括：

S100，上位机发送采集通道切换控制信号；

具体为：人工对待测电流信号进行预判，选择合适的电流测量量程，控制上位机产生并向继电器切换电路发送采集通道切换控制信号。

S200，第一继电器和第二继电器根据采集通道切换控制信号，选择相应量程、采集并发送待测电流信号至电流传感器；

具体为，继电器切换电路中的第一继电器和第二继电器接收该采集通道切换控制信号，并根据该采集通道切换控制信号，选择与该待测电流信号相适应的采集测量量程、对该待测电流信号进行采集并将采集到的待测电流信号发送至电流传感器。

S300，电流传感器根据该待测电流信号，生成电压信号、并将电压信号发送至A/D转换芯片；

具体为：该电流传感器接收该待测电流信号，并根据该待测电流信号转换为电压信号，并将该电压信号发送至A/D转换芯片，由该A/D转换芯片对该电压信号进行模数转换等进一步处理，最终由该A/D转换芯片将处理后的电压信号发送至输出设备进行简单处理并显示该待测电流信号。需要说明的是，将电压信号转化为电流信号的操作，为本领域技术人员在信号处理时的常规操作，具体不做赘述。另外，这里的输出设备可以是信号系统中常用的信号输出设备，如计算机或带显示信号功能的其他设备等。

本发明实施例提供的电流采集方法，可以根据待测电流信号值的大小，自由切换测量量程，具有量程切换方便，电压采集范围广，测量结果误差小、测量精度高等的优点，具有巨大的实用价值。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于装置实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电流采集设备，其特征在于，包括依次电连接的上位机、继电器切换电路、电流传感器(200)和A/D转换芯片，其中，

所述继电器切换电路用于选择相应量程、采集并发送待测电流信号至所述电流传感器(200)，所述继电器切换电路包括电连接的第一继电器(101)和第二继电器(102)；

所述第一继电器(101)的输入端与所述上位机电连接、电源端与外电源电连接、输出端分别与所述第二继电器(102)的输入端和所述电流传感器(200)的输入端电连接；

所述第二继电器(102)的输入端与所述上位机电连接、电源端与外电源电连接、输出端与所述电流传感器(200)电连接；

所述电流传感器(200)的电源端与外电源电连接、输出端与所述A/D转换芯片电连接。

2.根据权利要求1所述的电流采集设备，其特征在于，所述第一继电器(101)和第二继电器(102)为小型中间继电器，所述电流传感器(200)为高精度电流传感器。

3.根据权利要求2所述的电流采集设备，其特征在于，所述电流传感器(200)的电源端之间连接有滤波电路。

4.根据权利要求3所述的电流采集设备，其特征在于，所述滤波电路包括串联连接的第一电容器(C1)、第二电容器(C2)和第三电容器(C3)，其中，所述第一电容器(C1)和第二电容器(C2)的连接处接地，所述第一电容器(C1)和第三电容器(C3)的连接处与所述电流传感器(200)的电源端的一端电连接，所述第二电容器(C2)和第三电容器(C3)的连接处与所述电流传感器(200)的电源端的另一端电连接。

5.根据权利要求3或4所述的电流采集设备，其特征在于，所述电流传感器(200)的电源端之间还连接有连接器。

6.根据权利要求5所述的电流采集设备，其特征在于，所述连接器为P12V型连接器。

7.一种电流采集方法，其特征在于，包括：

上位机发送采集通道切换控制信号；

第一继电器和第二继电器根据所述采集通道切换控制信号，选择相应量程、采集并发送待测电流信号至电流传感器；

所述电流传感器根据所述待测电流信号，生成电压信号、并将所述电压信号发送至A/D转换芯片。