CN111007310B - 智能物联网芯片及其电流检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能物联网芯片及其电流检测电路,所述电流检测电路包括第一处理模块、有效值获取模块、第二处理模块、过流信号输出模块和涓流信号输出模块;第一处理模块用于对电流信号进行采样并获取对应的数字信号;有效值获取模块用于得到电流有效值;第二处理模块用于在电流有效值大于第一阈值时生成第一控制指令;过流信号输出模块用于控制第一外接设备断电;第二处理模块用于在电流有效值小于第二阈值时生成第二控制指令;涓流信号输出模块用于控制第二外接设备断电。本发明保证了智能物联网芯片兼备过载/涓流指示和控制的功能,提高了用电可靠性,减少了现场维护的费用,大大地降低了集成系统的制造成本,与智能物联网系统兼容性高。
Description
技术领域
本发明涉及电路设计技术领域,特别涉及一种智能物联网芯片及其电流检测电路。
背景技术
物联网(IoT,Internet of things)即“万物相连的互联网”,是互联网基础上的延伸和扩展的网络,将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,实现在任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通。物联网是新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展产物,更是继互联网之后,改变人类生活形态的重大产业革命。目前,智能物联网芯片已经广泛应用于各个领域(如计量领域)。
但是,现有的智能物联网芯片存在集成度不够高,用电可靠性差,易造成对芯片功能造成损坏,甚至给人身安全带来伤害。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中智能物联网芯片存在集成度不够高,用电可靠性差,易造成对芯片功能造成损坏,甚至给人身安全带来伤害的缺陷,目的在于提供一种智能物联网芯片及其电流检测电路。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
本发明提供一种电流检测电路,所述电流检测电路包括第一处理模块、有效值获取模块、第二处理模块、过流信号输出模块和涓流信号输出模块;
所述第一处理模块、所述有效值获取模块和所述第二处理模块依次电连接,所述第二处理模块分别与所述过流信号输出模块和所述涓流信号输出模块电连接,所述过流信号输出模块与第一外接设备电连接,所述涓流信号输出模块与第二外接设备电连接;
所述第一处理模块用于对输入电流通道的电流信号进行采样,将所述电流信号转换为数字信号并发送至所述有效值获取模块;
所述有效值获取模块用于对所述数字信号进行计算处理得到电流有效值并发送至所述第二处理模块;
所述第二处理模块用于在所述电流有效值大于第一阈值时,生成第一控制指令并发送至所述过流信号输出模块;
所述过流信号输出模块用于根据所述第一控制指令输出过流控制信号以控制所述第一外接设备断电;
所述第二处理模块用于在所述电流有效值小于第二阈值时,生成第二控制指令并发送至所述涓流信号输出模块;
所述涓流信号输出模块用于根据所述第二控制指令输出涓流控制信号以控制所述第二外接设备断电。
较佳地,所述第二处理模块包括比较单元和指令生成单元;
所述比较单元用于将所述电流有效值与所述第一阈值和所述第二阈值进行比较,在所述电流有效值大于第一阈值时获取第一比较结果并发送至所述指令生成单元;
所述指令生成单元用于根据所述第一比较结果生成所述第一控制指令并发送至所述过流信号输出模块;
所述比较单元还用于在所述电流有效值小于所述第二阈值时获取第二比较结果并发送至所述指令生成单元;
所述指令生成单元用于根据所述第二比较结果生成所述第二控制指令并发送至所述涓流信号输出模块。
较佳地,所述过流信号输出模块包括第一计时器和第一信号输出单元;
所述第一计时器和所述第一信号输出单元电连接;
所述第一计时器用于在接收到所述第一控制指令后开始计时,并在计时达到第一设定时间时触发所述第一信号输出单元输出所述过流控制信号至所述第一外部设备;
在所述第一外部设备接收到所述过流控制信号、清除完过流事件并发送第一清除指令时,所述第一计时器还用于在接收到所述第一清除指令后重新开始计时,并在计时达到第二设定时间时触发所述过流信号输出模块进行初始化设置。
较佳地,所述涓流信号输出模块包括第二计时器和第二信号输出单元;
所述第二计时器用于在接收到所述第二控制指令后开始计时,并在计时达到第三设定时间时触发所述第二信号输出单元输出所述涓流控制信号至所述第二外部设备;
在所述第二外部设备接收到所述涓流控制信号、清除完涓流事件并发送第二清除指令时,所述第二计时器还用于在接收到所述第二清除指令后重新开始计时,并在计时达到第四设定时间时触发所述涓流信号输出模块进行初始化设置。
较佳地,在所述电流有效值大于所述第一阈值时,所述第二处理模块还用于生成过流指示信号;
在所述电流有效值小于所述第二阈值时,所述第二处理模块还用于生成涓流指示信号。
较佳地,所述第二处理模块还用于在生成所述过流指示信号的第五设定时间后发送所述过流指示信号;
所述第二处理模块还用于在生成所述涓流指示信号的第六设定时间后发送所述涓流指示信号。
较佳地,所述第一处理模块包括信号采样单元和模数转换单元;
所述信号采样单元与所述模数转换单元电连接;
所述信号采样单元用于对输入电流通道的电流信号进行采样,获取采样信号并发送至所述模数转换单元;
所述模数转换单元用于将所述采样信号转换为所述数字信号。
较佳地,所述有效值获取模块包括滤波器和计算单元;
所述滤波器分别与所述模数转换单元和所述计算单元电连接;
所述滤波器用于对所述模数转换单元发送的所述数字信号进行滤波处理并发送至所述计算单元;
所述计算单元用于对滤波处理后的所述数字信号采用全波信号、去直流的交流信号或去交流的直流信号的方式进行计算得到所述电流有效值。
本发明还提供一种智能物联网芯片,所述智能物联网芯片包括上述的所述电流检测电路。
较佳地,所述智能物联网芯片包括计量芯片、充电桩或插座,所述智能物联网芯片还可以包括其他需要计量用电量的设备,特别是关注电流的应用。
本发明的积极进步效果在于:
本发明中,通过对输入的模拟电流信号进行采样以及模数转换处理得到数字信号,然后采用全波信号、去直流的交流信号或去交流的直流信号等处理方式计算该数字信号对应的有效电流值,进而通过比较有效电流值和设定阈值判断发生过流或涓流;若发生过流则生成过流指示信号并控制过流输出信号输出过流控制信号以使得与其连接的设备断电;若发生涓流则生成涓流指示信号并控制涓流输出信号输出涓流控制信号以使得与其连接的设备断电,从而保证了智能物联网芯片具有过载以及涓流控制的功能,提高了用电可靠性,减少了现场维护的费用,大大地降低了集成系统的制造成本,与智能物联网系统兼容性高,应用场合广泛,另外还具有结构简单的优点。
附图说明
图1为本发明实施例1的电流检测电路的结构示意图。
图2为本发明实施例1的智能物联网芯片的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图1所示,本实施例的智能物联网芯片中的电流检测电路包括第一处理模块1、有效值获取模块2、第二处理模块3、过流信号输出模块4和涓流信号输出模块5。
第一处理模块1、有效值获取模块2和第二处理模块3依次电连接,第二处理模块3分别与过流信号输出模块4和涓流信号输出模块5电连接,过流信号输出模块4与第一外接设备电连接,涓流信号输出模块5与第二外接设备电连接。
第一处理模块1用于对输入电流通道的电流信号进行采样,将电流信号转换为数字信号并发送至有效值获取模块2。
具体地,第一处理模块1包括信号采样单元6和模数转换单元7,信号采样单元6与模数转换单元7电连接。
信号采样单元6用于对输入电流通道的电流信号进行采样,获取采样信号并发送至模数转换单元7,模数转换单元7用于将采样信号转换为数字信号,即获取采样电流值。
有效值获取模块2用于对数字信号(采样电流值)进行计算处理,得到其瞬间变化的电流有效值并发送至第二处理模块。
具体地,有效值获取模块2包括滤波器8和计算单元9,滤波器8分别与模数转换单元7和计算单元9电连接。
滤波器8用于对模数转换单元7发送的数字信号进行滤波处理并发送至计算单元9;其中,考虑到实际使用需求,需要系统具有快速的应急反应性能,因此需要选用响应时间较短的滤波器8,以缩短系统的反应整体反应时间,
计算单元9用于对滤波处理后的数字信号采用全波信号、去直流的交流信号或去交流的直流信号等方式进行计算得到电流有效值。优选地,采用全波信号的方式对数字信号进行处理计算得到电流有效值,能够有效地提高计算速度,缩短整体响应时间。
第二处理模块3用于在电流有效值大于第一阈值时,生成第一控制指令并发送至过流信号输出模块4,过流信号输出模块4用于根据第一控制指令输出过流控制信号以控制第一外接设备断电,如根据过流控制信号控制第一外接设备中的继电器断开。
第二处理模块3用于在电流有效值小于第二阈值时,生成第二控制指令并发送至涓流信号输出模块5,涓流信号输出模块5用于根据第二控制指令输出涓流控制信号以控制第二外接设备断电,如根据涓流控制信号控制第二外接设备中的继电器断开。
在电流有效值大于第一阈值时,第二处理模块3还用于生成过流指示信号,如通过过流指示灯闪烁的方式通知发生过流情况。
另外,第二处理模块3还用于根据用户的实际需求,在生成涓流指示信号的第五设定时间后发送过流指示信号,即延时发送过流指示信号。
在电流有效值小于第二阈值时,第二处理模块3还用于生成涓流指示信号,,如通过涓流指示灯闪烁的方式通知发生涓流情况。
另外,第二处理模块3还用于根据用户的实际需求,在生成涓流指示信号的第六设定时间后发送涓流指示信号,即延时发送涓流指示信号。
具体地,第二处理模块3包括比较单元10和指令生成单元11。
比较单元10用于将电流有效值与第一阈值和第二阈值进行比较,在电流有效值大于第一阈值时获取第一比较结果并发送至指令生成单元11,指令生成单元11用于根据第一比较结果生成第一控制指令并发送至过流信号输出模块4。
比较单元10还用于在电流有效值小于第二阈值时获取第二比较结果并发送至指令生成单元11,指令生成单元11用于根据第二比较结果生成第二控制指令并发送至涓流信号输出模块5。
过流信号输出模块4包括第一计时器12和第一信号输出单元13,第一计时器12和第一信号输出单元13电连接。
第一计时器12用于在接收到第一控制指令后开始计时,并在计时达到第一设定时间时触发第一信号输出单元13输出过流控制信号至第一外部设备;
在第一外部设备接收到过流控制信号、清除完过流事件并发送第一清除指令时,第一计时器还用于在接收到第一清除指令后重新开始计时,并在计时达到第二设定时间时触发过流信号输出模块进行初始化设置,即将第一计时器的计时恢复至预设的时间,将过流信号输出模块恢复到无过流状态并重新工作。
涓流信号输出模块5包括第二计时器14和第二信号输出单元15;
第二计时器14用于在接收到第二控制指令后开始计时,并在计时达到第三设定时间时触发第二信号输出单元15输出涓流控制信号至第二外部设备;
涓流信号输出模块5用于在第二外部设备接收到涓流控制信号、清除完涓流事件并发送第二清除指令时,第二计时器还用于在接收到第二清除指令后重新开始计时,并在计时达到第四设定时间时触发涓流信号输出模块进行初始化设置,即将第二计时器的计时恢复至预设的时间,将涓流信号输出模块恢复到无涓流状态并重新工作。
例如,对于电子设备而言,的不允许其超过额定电流,不然会烧坏电子设备。本实施例的电流检测电路可以用于检测负载的工作电流,当电流超过额定工作电流,使负载断开而起到保护作用。
涓流是线路与地之间的电流,本实施例的电流检测电路可以在涓流超过设定值时断开电路,起到保护电源和保护人身安全的作用。
另外,根据用电需求的不同,应用场景的不同,本实施例的电流检测电路可以检测单通道的电流信号,也可以用于检测多通道的电流信号,以保证单片智能物联网芯片可以实现对集成系统中多路电流的过流/涓流的监控并过流/涓流进行控制。
当在普通的智能物联网芯片中集成本实施例的电流检测电路时,单片智能物联网芯片可以实现带计量电能、对多路电流的过流/涓流的监控并过流/涓流进行控制。
本实施例中,通过对输入的模拟电流信号进行采样以及模数转换处理得到数字信号,然后采用全波信号、去直流的交流信号或去交流的直流信号等处理方式计算该数字信号对应的有效电流值,进而通过比较有效电流值和设定阈值判断发生过流或涓流;若发生过流则生成过流指示信号并控制过流输出信号输出过流控制信号以使得与其连接的设备断电;若发生涓流则生成涓流指示信号并控制涓流输出信号输出涓流控制信号以使得与其连接的设备断电,从而保证了智能物联网芯片具有过载以及涓流控制的功能,提高了用电可靠性,减少了现场维护的费用,大大地降低了集成系统的制造成本,与智能物联网系统兼容性高,另外还具有结构简单的优点。
实施例2
如图2所示,本实施例的智能物联网芯片包括实施例1的智能物联网芯片中的电流检测电路。
其中,智能物联网芯片包括但不限于计量芯片、充电桩或插座,还可以包括其他需要计量用电量的设备,特别是关注电流的应用。
本实施例的智能物联网芯片兼备过载以及涓流控制的功能,提高了现有的智能物联网芯片的可靠性和使用性能。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种智能物联网芯片中的电流检测电路,其特征在于,所述电流检测电路包括第一处理模块、有效值获取模块、第二处理模块、过流信号输出模块和涓流信号输出模块;
所述第一处理模块、所述有效值获取模块和所述第二处理模块依次电连接,所述第二处理模块分别与所述过流信号输出模块和所述涓流信号输出模块电连接,所述过流信号输出模块与第一外接设备电连接,所述涓流信号输出模块与第二外接设备电连接;
所述第一处理模块用于对输入电流通道的电流信号进行采样,将所述电流信号转换为数字信号并发送至所述有效值获取模块;
所述有效值获取模块用于对所述数字信号进行计算处理得到电流有效值并发送至所述第二处理模块;
所述第二处理模块用于在所述电流有效值大于第一阈值时,生成第一控制指令并发送至所述过流信号输出模块;
所述过流信号输出模块用于根据所述第一控制指令输出过流控制信号以控制所述第一外接设备断电;
所述第二处理模块用于在所述电流有效值小于第二阈值时,生成第二控制指令并发送至所述涓流信号输出模块;
所述涓流信号输出模块用于根据所述第二控制指令输出涓流控制信号以控制所述第二外接设备断电;
所述过流信号输出模块包括第一计时器和第一信号输出单元;
所述第一计时器和所述第一信号输出单元电连接;
所述第一计时器用于在接收到所述第一控制指令后开始计时,并在计时达到第一设定时间时触发所述第一信号输出单元输出所述过流控制信号至所述第一外接 设备;
在所述第一外接 设备接收到所述过流控制信号、清除完过流事件并发送第一清除指令时,所述第一计时器还用于在接收到所述第一清除指令后重新开始计时,并在计时达到第二设定时间时触发所述过流信号输出模块进行初始化设置;
所述涓流信号输出模块包括第二计时器和第二信号输出单元;
所述第二计时器用于在接收到所述第二控制指令后开始计时,并在计时达到第三设定时间时触发所述第二信号输出单元输出所述涓流控制信号至所述第二外接 设备;
在所述第二外接 设备接收到所述涓流控制信号、清除完涓流事件并发送第二清除指令时,所述第二计时器还用于在接收到所述第二清除指令后重新开始计时,并在计时达到第四设定时间时触发所述涓流信号输出模块进行初始化设置;
在所述电流有效值大于所述第一阈值时,所述第二处理模块还用于生成过流指示信号;
在所述电流有效值小于所述第二阈值时,所述第二处理模块还用于生成涓流指示信号;
所述第二处理模块还用于在生成所述过流指示信号的第五设定时间后发送所述过流指示信号;
所述第二处理模块还用于在生成所述涓流指示信号的第六设定时间后发送所述涓流指示信号。
2.如权利要求1所述的智能物联网芯片中的电流检测电路,其特征在于,所述第二处理模块包括比较单元和指令生成单元;
所述比较单元用于将所述电流有效值与所述第一阈值和所述第二阈值进行比较,在所述电流有效值大于第一阈值时获取第一比较结果并发送至所述指令生成单元;
所述指令生成单元用于根据所述第一比较结果生成所述第一控制指令并发送至所述过流信号输出模块;
所述比较单元还用于在所述电流有效值小于所述第二阈值时获取第二比较结果并发送至所述指令生成单元;
所述指令生成单元用于根据所述第二比较结果生成所述第二控制指令并发送至所述涓流信号输出模块。
3.如权利要求1所述的智能物联网芯片中的电流检测电路,其特征在于,所述第一处理模块包括信号采样单元和模数转换单元;
所述信号采样单元与所述模数转换单元电连接;
所述信号采样单元用于对输入电流通道的电流信号进行采样,获取采样信号并发送至所述模数转换单元;
所述模数转换单元用于将所述采样信号转换为所述数字信号。
4.如权利要求3所述的智能物联网芯片中的电流检测电路,其特征在于,所述有效值获取模块包括滤波器和计算单元;
所述滤波器分别与所述模数转换单元和所述计算单元电连接;
所述滤波器用于对所述模数转换单元发送的所述数字信号进行滤波处理并发送至所述计算单元;
所述计算单元用于对滤波处理后的所述数字信号采用全波信号、去直流的交流信号或去交流的直流信号的方式进行计算得到所述电流有效值。
5.一种智能物联网芯片,其特征在于,所述智能物联网芯片包括权利要求1至4中任意一项所述的智能物联网芯片中的所述电流检测电路。
6.如权利要求5所述的智能物联网芯片,其特征在于,所述智能物联网芯片包括计量芯片、充电桩或插座。
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GR01 | Patent grant | ||
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