CN112230042A - 一种冲击电流检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冲击电流检测电路，包括罗氏线圈、电流检测电路和单片机电路，所述罗氏线圈通过导线将待检位置和板载检测接口连接，雷击使所述罗氏线圈产生的信号自所述罗氏线圈的输出端通过端子接入PCB板载电流检测电路，信号自3Pin端子流入PCB后，两端经过1KΩ限流电阻，罗氏线圈的地与PCB的地线相接，罗氏线圈的正极经过5瓦1Ω的水泥电阻，分别经过跳线端子和470pF的电容，分别经1KΩ电阻后接入TDK ZJYS‑2共模电感，电感的另一端并联一个47Ω的金属采样电阻，电阻的两端分别接入第一级OPA2188AIDR双通道运算放大器的3脚A通道和5脚B通道。本发明在成本和可靠性上具有“成本较低、功能可靠”的特点。

Description

一种冲击电流检测电路
技术领域
本发明涉及冲击电流检测电路，属于防盗型远传电路设计技术领域。
背景技术
近年来，由于人们的生活生产对于电力的需求越来越高，我国的电网建设也越来越发达。随着输电铁塔数量的增加，输电线路受到雷击损坏的风险概率也大大增加。若不能处理雷击所产生的冲击电流，就会对电网系统的安全运行造成风险。如何及时准确的检测和计算雷击的冲击电流，是保证电网系统安全，保证生活生产用电稳定的重要环节之一。冲击电流的检测，由于雷击冲击电流的特性，具有“时间不固定、电流陡升快、冲击时间短、冲击频率不固定、冲击峰值大”的特点，精准捕捉检测冲击电流的难度较大。
发明内容
为解决及时准确的捕捉和计算冲击电流，本发明提出了一种冲击电流检测电路。
本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：
本发明所述的一种冲击电流检测电路，包括罗氏线圈、电流检测电路和单片机电路，所述罗氏线圈通过导线将待检位置和板载检测接口连接，雷击使所述罗氏线圈产生的信号自所述罗氏线圈的输出端通过端子接入PCB板载电流检测电路，信号自3Pin端子流入PCB后，两端经过1KΩ限流电阻，罗氏线圈的地与PCB的地线相接，罗氏线圈的正极经过5瓦1Ω的水泥电阻，分别经过跳线端子和470pF的电容，分别经1KΩ电阻后接入TDK ZJYS-2共模电感，电感的另一端并联一个47Ω的金属采样电阻，电阻的两端分别接入第一级OPA2188AIDR双通道运算放大器的3脚A通道和5脚B通道。
进一步，所述运算放大器的8脚电源接+5V，4脚负接-5V，分别并联100nF电容做滤波稳压后接地，放大器的1、2脚之间和6、7脚之间，分别并联一个20KΩ的电阻和10pF的电容，放大器的2脚和6脚之间串联一个10KΩ的电阻器，运算放大器的1、7脚输出端分别经过51Ω电阻后，分别并联22pF电容接地，串联1nF和49.9KΩ电阻，7脚输出端的信号直接接到第二级OPA2188AIDR双通道运算放大器的2脚，1脚输出端的信号经过对地并联的10pF电容和100KΩ电阻后，接到第二级OPA2188AIDR双通道运算放大器的3脚，第二级同前一级电源正负接法，8脚电源接+5V，4脚负接-5V，分别并联100nF电容做滤波稳压后接地。
进一步，所述1、2脚之间并联10pF电容和100KΩ电阻，1脚接51Ω，并联10nF电容到地，串联两个10nF电容，接到第二级OPA2188AIDR双通道运算放大器的5脚，同时并联100KΩ电阻到地，放大器6脚并100KΩ电阻接地，串联两个100KΩ电阻接到两个10nF电容之间，放大器7脚串联两个1KΩ电阻，经过200KΩ电阻接入第三级OPA2188AIDR双通道运算放大器的2脚，放大器的6脚与200KΩ电阻之间并联一个200KΩ电阻，并1nF电容接地。
进一步，所述放大器3脚经100KΩ电阻接地，8脚电源接+5V，4脚负接-5V，分别并联100nF电容做滤波稳压后接地，放大器1脚经反接1N4148二极管和100KΩ电阻后接放大器的6脚，放大器的5脚经49.9KΩ电阻接地，7脚经1KΩ电阻后对地并联22pF电容，使用两个1N4148串联两端接地中间接信号的方式将信号电压控制在0V~3.3V范围内，接入单片机引脚。
进一步，所述6脚经200KΩ和1KΩ电阻串联后接到第四级LM2902DR四通道运算放大器的3脚，运算放大器4脚电源接+5V对地并联100nF电容，11脚负接地，2脚与1脚间正接1N4148二极管，与6脚之间接10KΩ电阻，1脚与5脚间正接1N4148二极管，6脚和7脚短接，7脚经1KΩ电阻接入单片机引脚，并联22pF电容到地，1N4148二极管正接到3.3V电源，反接1N4148二极管到地，同时7脚经100KΩ电阻接LM2902DR的10脚，并联47pF电容到地，9脚并联100nF电容、100KΩ电阻、10KΩ电阻到地，接100KΩ电阻到3.3V电源，8脚输出经10KΩ电阻接入单片机，并联10pF电容、20KΩ电阻到地。
进一步，所述5脚对地并联1uF电容，串联51Ω的电阻到MMBT5551三极管的集电极，MMBT5551发射极接地，与基极之间接10KΩ电阻，基极经1KΩ电阻接MMBT5401三极管的集电极，MMBT5401的发射极接+5V，发射极与基极之间接10KΩ电阻，基极经3KΩ电阻接入单片机引脚。
进一步，所述第一级运算放大器OPA2188AIDR、第二级运算放大器OPA2188AIDR、第三级运算放大器OPA2188AIDR、第二运算放大器LM2902、第一三极管MMBT5551、第二三极管MMBT5401、限压保护二极管、放大器正常工作所需的阻容元件。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1、本发明在冲击电流的捕捉和测量上有着“捕捉及时、数值精准”之特点，在成本和可靠性上具有“成本较低、功能可靠”的特点。
2、本发明可以适用多种复杂的室内外环境测量，具有“质量稳定，效率高，安全性佳，使用寿命长”等特点，可以大大节省人力，原材料简单易获得，能耗低，可持续。控制简便自动化程度高，故障率低。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施案例对本发明进行深入地详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
实施例1
请参阅图1，本发明所述的一种冲击电流检测电路，包括罗氏线圈、电流检测电路和单片机电路，其特征在于：所述罗氏线圈通过导线将待检位置和板载检测接口连接，雷击使所述罗氏线圈产生的信号自所述罗氏线圈的输出端通过端子接入PCB板载电流检测电路，信号自3Pin端子流入PCB后，两端经过1KΩ限流电阻，罗氏线圈的地与PCB的地线相接，罗氏线圈的正极经过5瓦1Ω的水泥电阻，分别经过跳线端子和470pF的电容，分别经1KΩ电阻后接入TDK ZJYS-2共模电感，电感的另一端并联一个47Ω的金属采样电阻，电阻的两端分别接入第一级OPA2188AIDR双通道运算放大器的3脚A通道和5脚B通道。
其中，所述运算放大器的8脚电源接+5V，4脚负接-5V，分别并联100nF电容做滤波稳压后接地，放大器的1、2脚之间和6、7脚之间，分别并联一个20KΩ的电阻和10pF的电容，放大器的2脚和6脚之间串联一个10KΩ的电阻器，运算放大器的1、7脚输出端分别经过51Ω电阻后，分别并联22pF电容接地，串联1nF和49.9KΩ电阻，7脚输出端的信号直接接到第二级OPA2188AIDR双通道运算放大器的2脚，1脚输出端的信号经过对地并联的10pF电容和100KΩ电阻后，接到第二级OPA2188AIDR双通道运算放大器的3脚，第二级同前一级电源正负接法，8脚电源接+5V，4脚负接-5V，分别并联100nF电容做滤波稳压后接地。
其中，所述1、2脚之间并联10pF电容和100KΩ电阻，1脚接51Ω，并联10nF电容到地，串联两个10nF电容，接到第二级OPA2188AIDR双通道运算放大器的5脚，同时并联100KΩ电阻到地，放大器6脚并100KΩ电阻接地，串联两个100KΩ电阻接到两个10nF电容之间，放大器7脚串联两个1KΩ电阻，经过200KΩ电阻接入第三级OPA2188AIDR双通道运算放大器的2脚，放大器的6脚与200KΩ电阻之间并联一个200KΩ电阻，并1nF电容接地。
其中，所述放大器3脚经100KΩ电阻接地，8脚电源接+5V，4脚负接-5V，分别并联100nF电容做滤波稳压后接地，放大器1脚经反接1N4148二极管和100KΩ电阻后接放大器的6脚，放大器的5脚经49.9KΩ电阻接地，7脚经1KΩ电阻后对地并联22pF电容，使用两个1N4148串联两端接地中间接信号的方式将信号电压控制在0V~3.3V范围内，接入单片机引脚。
其中，所述6脚经200KΩ和1KΩ电阻串联后接到第四级LM2902DR四通道运算放大器的3脚，运算放大器4脚电源接+5V对地并联100nF电容，11脚负接地，2脚与1脚间正接1N4148二极管，与6脚之间接10KΩ电阻，1脚与5脚间正接1N4148二极管，6脚和7脚短接，7脚经1KΩ电阻接入单片机引脚，并联22pF电容到地，1N4148二极管正接到3.3V电源，反接1N4148二极管到地，同时7脚经100KΩ电阻接LM2902DR的10脚，并联47pF电容到地，9脚并联100nF电容、100KΩ电阻、10KΩ电阻到地，接100KΩ电阻到3.3V电源，8脚输出经10KΩ电阻接入单片机，并联10pF电容、20KΩ电阻到地。
其中，所述5脚对地并联1uF电容，串联51Ω的电阻到MMBT5551三极管的集电极，MMBT5551发射极接地，与基极之间接10KΩ电阻，基极经1KΩ电阻接MMBT5401三极管的集电极，MMBT5401的发射极接+5V，发射极与基极之间接10KΩ电阻，基极经3KΩ电阻接入单片机引脚。
其中，所述第一级运算放大器OPA2188AIDR、第二级运算放大器OPA2188AIDR、第三级运算放大器OPA2188AIDR、第二运算放大器LM2902、第一三极管MMBT5551、第二三极管MMBT5401、限压保护二极管、放大器正常工作所需的阻容元件。
上述放大器中，OPA2188为0漂移、低噪声、轨到轨输出、36V、零漂移运算放大器。采用自动归零技术，可在时间和温度范围内提供低偏移电压（最大值25µV）以及近似为零的漂移。这些微型的、高精度、低静态电流放大器提供高输入阻抗和摆幅为电源轨15mV之内的轨到轨输出。输入共模范围包括负电源轨。LM2902为四个独立的高增益频率补偿运算放大器组成，用于在宽电压范围内从单电源或分电源运行。MMBT5551为NPN型三极管，MMBT5401为PNP型三极管，与MMBT5551互补。
电流检测电路的输出端经上述电路处理为单片机引脚可以接收的信号后，接到单片机引脚输入端。
实施例2
上述方案中的LM2902运算放大器可以调整替换为LMX24，LMX24X，LMX24XX，LM2902，LM2902X，LM2902XX，LM2902XXX型号的同功能四运算放大器。罗氏线圈采集冲击电流信号的放大滤波等处理方式。

Claims (7)

1.一种冲击电流检测电路，包括罗氏线圈、电流检测电路和单片机电路，其特征在于：所述罗氏线圈通过导线将待检位置和板载检测接口连接，雷击使所述罗氏线圈产生的信号自所述罗氏线圈的输出端通过端子接入PCB板载电流检测电路，信号自3Pin端子流入PCB后，两端经过1KΩ限流电阻，罗氏线圈的地与PCB的地线相接，罗氏线圈的正极经过5瓦1Ω的水泥电阻，分别经过跳线端子和470pF的电容，分别经1KΩ电阻后接入TDK ZJYS-2共模电感，电感的另一端并联一个47Ω的金属采样电阻，电阻的两端分别接入第一级OPA2188AIDR双通道运算放大器的3脚A通道和5脚B通道。
2.根据权利要求1所述的冲击电流检测电路，其特征在于：所述运算放大器的8脚电源接+5V，4脚负接-5V，分别并联100nF电容做滤波稳压后接地，放大器的1、2脚之间和6、7脚之间，分别并联一个20KΩ的电阻和10pF的电容，放大器的2脚和6脚之间串联一个10KΩ的电阻器，运算放大器的1、7脚输出端分别经过51Ω电阻后，分别并联22pF电容接地，串联1nF和49.9KΩ电阻，7脚输出端的信号直接接到第二级OPA2188AIDR双通道运算放大器的2脚，1脚输出端的信号经过对地并联的10pF电容和100KΩ电阻后，接到第二级OPA2188AIDR双通道运算放大器的3脚，第二级同前一级电源正负接法，8脚电源接+5V，4脚负接-5V，分别并联100nF电容做滤波稳压后接地。
3.根据权利要求2所述的冲击电流检测电路，其特征在于：所述1、2脚之间并联10pF电容和100KΩ电阻，1脚接51Ω，并联10nF电容到地，串联两个10nF电容，接到第二级OPA2188AIDR双通道运算放大器的5脚，同时并联100KΩ电阻到地，放大器6脚并100KΩ电阻接地，串联两个100KΩ电阻接到两个10nF电容之间，放大器7脚串联两个1KΩ电阻，经过200KΩ电阻接入第三级OPA2188AIDR双通道运算放大器的2脚，放大器的6脚与200KΩ电阻之间并联一个200KΩ电阻，并1nF电容接地。
4.根据权利要求1所述的冲击电流检测电路，其特征在于：所述放大器3脚经100KΩ电阻接地，8脚电源接+5V，4脚负接-5V，分别并联100nF电容做滤波稳压后接地，放大器1脚经反接1N4148二极管和100KΩ电阻后接放大器的6脚，放大器的5脚经49.9KΩ电阻接地，7脚经1KΩ电阻后对地并联22pF电容，使用两个1N4148串联两端接地中间接信号的方式将信号电压控制在0V~3.3V范围内，接入单片机引脚。
5.根据权利要求1所述的冲击电流检测电路，其特征在于：所述6脚经200KΩ和1KΩ电阻串联后接到第四级LM2902DR四通道运算放大器的3脚，运算放大器4脚电源接+5V对地并联100nF电容，11脚负接地，2脚与1脚间正接1N4148二极管，与6脚之间接10KΩ电阻，1脚与5脚间正接1N4148二极管，6脚和7脚短接，7脚经1KΩ电阻接入单片机引脚，并联22pF电容到地，1N4148二极管正接到3.3V电源，反接1N4148二极管到地，同时7脚经100KΩ电阻接LM2902DR的10脚，并联47pF电容到地，9脚并联100nF电容、100KΩ电阻、10KΩ电阻到地，接100KΩ电阻到3.3V电源，8脚输出经10KΩ电阻接入单片机，并联10pF电容、20KΩ电阻到地。
6.根据权利要求1所述的冲击电流检测电路，其特征在于：所述5脚对地并联1uF电容，串联51Ω的电阻到MMBT5551三极管的集电极，MMBT5551发射极接地，与基极之间接10KΩ电阻，基极经1KΩ电阻接MMBT5401三极管的集电极，MMBT5401的发射极接+5V，发射极与基极之间接10KΩ电阻，基极经3KΩ电阻接入单片机引脚。
7.根据权利要求1所述的冲击电流检测电路，其特征在于：所述第一级运算放大器OPA2188AIDR、第二级运算放大器OPA2188AIDR、第三级运算放大器OPA2188AIDR、第二运算放大器LM2902、第一三极管MMBT5551、第二三极管MMBT5401、限压保护二极管、放大器正常工作所需的阻容元件。
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