CN114910681A - 无线式电流检测装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无线式电流检测装置及系统，本系统配合中继器和服务器一起使用，无线式电流检测装置感应导线而产生感应电流信号；电流检测信号处理单元接收感应电流信号产生电流检测信号；充电储能单元接收感应电流信号产生一电能给予中控单元供电运行；中控单元的无线通信模块，其借助天线单元形成双向信号传输，本发明的装置使用于用电设备上而感应通电的导线进行测量时，即获得自身运行的电源，中控单元接收电流检测信号后，借助中继器回传电力开关设备的设备电源信号至中控单元，进而计算出功率值回传于服务器，除了获取正确且同步的电功率，提升测量精准度，也可对本发明的装置进行校正。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线式电流检测装置及系统，特别涉及一种具有功率相位角检测功能的无线式电流检测装置及系统。
背景技术
现有市售的变流器(Current Transformer，简称CT)，或称电流传感器，其磁感应线圈的部分必须以有线方式接入电流传感器上，使用上受空间方面的限制较大，而且，目前电流传感器都是必须额外连接电源才能使用，当现场没有电源可以提供时，在检测电流的准备工作上就会遇到困难。此外，以无线感应进行测量的电流传感器在测量使用三相功率的用电设备时，其交流电的功率测量就必须以三组电流传感器来分别量出电流值后，再配合事后以电压一起计算(电压的取得可能是用其它设备手动测量用电设备取得或用电设备显示的电压数据)，才能测量出三相电功率，测量使用上不仅准备过程耗时，测量得出电功率的结果也耗时，且时常有测量不同步、不准确、不实时的问题。
发明内容
有鉴于此，根据本发明的一实施例，提出了一种无线式电流检测装置，其适用于一用电设备的一通电的导线上，所述无线式电流检测装置包括：一电流磁感应单元，感应所述导线产生一感应电流信号；一电流检测信号处理单元，电连接所述电流磁感应单元，所述电流检测信号处理单元接收所述感应电流信号以产生电流检测信号；一充电储能单元，电连接所述电流磁感应单元，所述充电储能单元接收所述感应电流信号以提供一电能；一中控单元，接收所述充电储能单元提供的所述电能，以进行运行，且所述中控单元电连接所述电流检测信号处理单元，所述中控单元予以接收所述电流检测信号，所述中控单元具有一无线通信模块；以及一天线单元，电连接所述无线通信模块，所述天线单元形成双向信号传输。
特别地，所述电流检测信号处理单元包括一放大器、一模数转换器和一数字信号处理器，所述模数转换器分别电连接所述放大器与所述数字信号处理器。
其中，所述中控单元为微控制器(MCU)或处理器(CPU)。所述导线为一设备负载导线。
根据本发明的又一实施例，提出了一种无线式电流检测系统，其具有无线式电流检测装置，所述无线式电流检测系统包括：一中继器，与所述天线单元通信连接，所述中继器接收所述天线单元传输的信号，所述中继器连接一电力开关设备，所述中继器接收所述电力开关设备的一设备电源信号，所述设备电源信号经由所述中继器与所述天线单元其及所述无线通信模块通信连接，而将所述设备电源信号传输至所述无线式电流检测装置的所述中控单元；其中，通过所述中控单元将所述设备电源信号与所述电流检测信号计算产生一功率信号，将所述功率信号经由所述无线通信模块及其所述天线单元传输于所述中继器，再由所述中继器传输于一服务器作数据处理。
特别地，所述设备电源信号为电压与相位信号，所述电流检测信号为电流与相位信号。
特别地，所述电流磁感应单元感应所述用电设备的一负载导线的电流。
特别地，所述导线为多条导线，所述用电设备为多个用电设备，让每个所述无线式电流检测装置计算产生的所述功率信号，进行同步传输。
特别地，所述中控单元包括一定时模块，借助所述定时模块的定时计时，定时传输所述功率信号，或借助所述定时模块的定时计时，使得所述电流磁感应单元系定时感应所述导线产生所述感应电流信号，或所述中继器定时将所述设备电源信号经由所述中继器与所述天线单元及其所述无线通信模块通信连接，而将所述设备电源信号传输至所述无线式电流检测装置的所述中控单元。
其中，所述中继器为无线存取装置(Access Point)。
因此本发明不仅可用勾表的形式直接外挂于通电的导线上测量电流，而且本发明不需要额外再连接电源线，就可透过自身以感应电流的方式获取电源而进行工作。本发明可定时检测(负载的)电流并得知相位，配合中继器定时所回传电力开关设备的电压及相位信号一起作计算，传输至中继器及其服务器得知电功率的结果，本发明只要单一组使用就能获取(单相)电功率，不需要再多接设其它的电流检测器，在计算得知电功率的过程也不需要繁琐的人工计算，借助自动化检测让电功率的得知变的更及时与便利。
为了能更进一步了解本发明为达成既定目的所采取的技术、方法及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明及附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明之用，而并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1是基于本发明的一实施例的无线式电流检测系统的方块图。
图2是基于本发明的一实施例的无线式电流检测系统所使用的无线式电流检测装置的细部方块图。
图3是基于本发明的一实施例的无线式电流检测系统使用单组无线式电流检测装置的仿真示意图。
图4是基于本发明的一实施例的无线式电流检测系统使用多组无线式电流检测装置的仿真示意图。
具体实施方式
以下是透过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“无线式电流检测装置及系统”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可透过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，对于本领域具有通常知识及普通技能的技术人员来说，在不付出过多努力的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
其中，请参阅图1及图2，图1为呈现基于本发明一实施例的无线式电流检测系统的方块图，图2为呈现基于本发明一实施例的无线式电流检测系统所使用的无线式电流检测装置的细部方块图。
如图1、图2所示，分别提供一种无线式电流检测系统，具有无线式电流检测装置11，所述无线式电流检测系统例如包括但不限于：一无线式电流检测装置11、一中继器13以及一服务器14。
无线式电流检测装置11例如包括但不限于：一电流磁感应单元110、一电流检测信号处理单元112、一充电储能单元111、一中控单元113和一天线单元114。所述电流磁感应单元110可感应产生感应电流，所述电流磁感应单元110的原理本领域技术人员应可理解，由线圈或导体的磁感应达成，甚至不排除以线圈、导体、电感器或电容器来组成，在此不予赘述。所述电流检测信号处理单元112电连接所述电流磁感应单元110。
较佳的，所述电流检测信号处理单元112包括一放大器1121、一模数转换器(ADC)1122和一数字信号处理器(DSP)1123，所述模数转换器1122分别电连接所述放大器1121与所述数字信号处理器1123，其中所述放大器1121可接收所述感应电流信号经信号放大，再经所述模数转换器1122转换信号的类型，最后再由所述数字信号处理器1123作信号处理而生成一电流检测信号。其中所述放大器1121可为可编程增益放大器(PGA)，但不以此限制。
所述充电储能单元111电连接所述电流磁感应单元110，所述充电储能单元111接收所述感应电流信号以产生提供一电能，其中所述充电储能单元111可包括充电电路及其电容，电容可为超级电容，借以储电后生成所述供电用的电能，但不以此为限。
所述中控单元113可为微控制器(MCU)或处理器(CPU)，但也不以此为限制，其接收所述电流检测信号与所述充电储能单元提供的所述电能，以所述电能供所述中控单元113运行，所述中控单元113电连接所述电流检测信号处理单元112。
请继续配合参阅图3，图3为呈现基于本发明一实施例的无线式电流检测系统使用单组无线式电流检测装置的仿真示意图，当无线式电流检测装置11外挂使用于一用电设备21的一通电的导线100上时，所述电流磁感应单元110感应产生一感应电流信号，此感应电流信号可为持续性感测或单次的信号，当所述中控单元113借助所述充电储能单元提供的所述电能而运行时，中控单元113控制所述电流检测信号处理单元112，进而使所述电流检测信号处理单元112接收所述感应电流信号进行信号处理或转换而形成所述电流检测信号，所述中控单元113予以接收所述电流检测信号，予以储存电流及相位信息，所述中控单元113包括一无线通信模块1131，当所述中控单元113为微控制器(MCU)或处理器(CPU)时，所述无线通信模块1131不排除可整合或原先整合于微控制器(MCU)或处理器(CPU)内，但不以此为限制。
所述天线单元114电连接所述无线通信模块1131，借以使所述天线单元114形成双向信号传输，其中所述天线单元114可包括天线匹配器(图中未示)调整阻抗匹配及其输出功率。
因此本发明外挂使用于所述导线100上感应检测电流时不需要额外再连接电源线，而由无线式电流检测装置11外挂于通电的导线100上作电流检测时，就可透过自身以感应电流的方式来获取电源，从而进行电流检测的工作，解决了普遍的电流检测器必须连接电源线的问题。
当无线式电流检测装置11感应导线100的电流并获得电流数据后，进而可使所述中继器13与所述天线单元114通信连接，所述中继器13可接收所述天线单元114传输的信号，由图3可知，其中本发明无线式电流检测系统运行时，所述中继器13连接一电力开关设备12，所述电力开关设备12提供所述用电设备21运行时的用电，而接有所述导线100。
其中所述中继器13与所述电力开关设备12之间的连接为有线或无线连接。所述中继器13接收所述电力开关设备12的一设备电源信号，所述设备电源信号为交流电源，所述设备电源信号经由所述中继器13与所述天线单元114及其所述无线通信模块1131通信连接，而将所述设备电源信号传输至所述无线式电流检测装置11的所述中控单元113。
较佳的，通过所述中控单元113将所述设备电源信号与所述电流检测信号计算产生一功率信号，其中所述设备电源信号为电压与相位信号，所述电流检测信号为电流与相位信号，两者的运算就可直接算出功率值(包含电压、电流及相位信息)。进而，将所述功率信号经由所述无线通信模块1131及其所述天线单元114传输于所述中继器13，再由所述中继器13传输于所述服务器14作数据处理。
由图3可知，在本实施例中，借助单一组无线式电流检测装置11构成的无线式电流检测系统，就能进行所述导线100(尤其是有三相电源线)的电流检测并计算出功率值。其中，所述电流磁感应单元110还可感应所述用电设备21的一负载导线的电流，但不以此为限，只要用电设备21上的所有线路均可进行检测，例如用电设备21电源端的电流，而非仅限于负载端的电流。
较佳的，进一步配合如图4，图4为呈现基于本发明一实施例的无线式电流检测系统使用多组无线式电流检测装置的仿真示意图。当所述用电设备21为多个用电设备21时，连接所述导线100为多条导线100，让每个所述无线式电流检测装置11都可计算产生个别的所述单相功率信号(例如整体是三相功率信号)，进行同步传输至所述服务器14，其传输的原理由前述可知，于此不再赘述。因此，将得出功率值的结果同步传输到所述服务器14，就能快速得知多个所述用电设备21的使用情况，而不会有检测不同步或数据不正确的问题。
尤其本发明的一特点，其中所述中控单元113包括一定时模块1132，当所述中控单元113为微控制器(MCU)或处理器(CPU)时，所述定时模块1132不排除可整合或原先整合于微控制器(MCU)或处理器(CPU)内，且不以此为限制。当借助所述中控单元113设定定时模块1132的定时计时，可定时传输所述功率信号，使得所述电流检测信号经由与所述中继器13所回传的设备电源信号一起计算后，将所述功率信号经由所述无线通信模块1131及所述天线单元114与所述中继器13通信连接后，将所述功率信号定时回传于所述中继器13，然后进而传输于所述服务器14，达成自动化的检测。
其中本发明检测电流时，借助所述中控单元113设定所述定时模块1132，使得所述电流磁感应单元110定时感应所述导线100产生所述感应电流信号，并形成所述电流检测信号，最终回传于所述中控单元113，同样可达成自动化检测。
〔实施例的可能技术效果〕
综上可知，因此本发明不仅可用勾表的形式直接外挂使用于导线100上测量电流，而且测量电流时，本发明不需要额外再连接电源线，就可透过自身以感应电流的方式获取电源而进行本发明无线式电流检测装置的运行。本发明可定时检测(负载的)电流并得知相位，配合中继器13定时所回传电力开关设备12的电压及相位信号一起作计算，计算后，传输至中继器13及其服务器14得知电功率的相关结果，本发明只要单一组使用就能获取(单相)电功率，不需要再多接设其它的电流检测器，在计算得知电功率的过程也不需要繁琐的人工计算，可排除人工计算，借助自动化检测让电功率的得知变的更及时与便利。此外，当为多台用电设备21时，本发明也可以通过无线式电流检测装置以多台、多组使用的形式定时的检测与回传电流及相位信息以及借助中继器13定时回传电力开关设备12的设备电源信号并一起经计算，而将计算出的电功率相关结果同步回传于服务器14，以获取正确且同步的电功率相关信息。甚至通过这些正确同步的信息，以对后续使用的无线式电流检测装置11作校正，提升测量电功率的精准度。
最后需要说明的是，于前述说明中，尽管已将本发明技术的概念以多个示例性实施例具体地示出与阐述，然而在此项技术的领域中普通技术人员将理解，在不背离由本申请的权利要求所界定的本发明技术的概念的范围的条件下，可对其作出形式及细节上的各种变化。
Claims (10)
1.一种无线式电流检测装置，适用于一用电设备的一通电的导线上，其特征在于，包括：
一电流磁感应单元，感应所述导线产生一感应电流信号；
一电流检测信号处理单元，电连接所述电流磁感应单元，所述电流检测信号处理单元接收所述感应电流信号以产生电流检测信号；
一充电储能单元，电连接所述电流磁感应单元，所述充电储能单元接收所述感应电流信号以提供一电能；
一中控单元，接收所述充电储能单元提供的所述电能，以进行运行，且所述中控单元电连接所述电流检测信号处理单元，所述中控单元予以接收所述电流检测信号，所述中控单元具有一无线通信模块；以及
一天线单元，电连接所述无线通信模块，所述天线单元形成双向信号传输。
2.如权利要求1所述的无线式电流检测装置，其特征在于，所述电流检测信号处理单元包括一放大器、一模数转换器和一数字信号处理器，所述模数转换器分别电连接所述放大器与所述数字信号处理器。
3.如权利要求1所述的无线式电流检测装置，其特征在于，所述中控单元为微控制器或处理器。
4.如权利要求1所述的无线式电流检测装置，其特征在于，所述导线为一设备负载导线。
5.一种无线式电流检测系统，其特征在于，包括：
一具有权利要求1至4中任一项所述的无线式电流检测装置；以及
一中继器，与所述天线单元通信连接，所述中继器接收所述天线单元传输的信号，所述中继器连接一电力开关设备，所述中继器接收所述电力开关设备的一设备电源信号，所述设备电源信号经由所述中继器与所述天线单元及其所述无线通信模块通信连接，而将所述设备电源信号传输至所述无线式电流检测装置的所述中控单元；
其中，通过所述中控单元将所述设备电源信号与所述电流检测信号计算产生一功率信号，将所述功率信号经由所述无线通信模块及其所述天线单元传输于所述中继器，再由所述中继器传输于一服务器作数据处理。
6.如权利要求5所述的无线式电流检测系统，其特征在于，所述设备电源信号为电压与相位信号，所述电流检测信号为电流与相位信号。
7.如权利要求5所述的无线式电流检测系统，其特征在于，所述中继器为无线存取装置。
8.如权利要求5所述的无线式电流检测系统，其特征在于，所述电流磁感应单元系感应所述用电设备的一负载导线的电流。
9.如权利要求5所述的无线式电流检测系统，其特征在于，所述导线为多条导线，所述用电设备为多个用电设备，让每个所述无线式电流检测装置计算产生的所述功率信号，进行同步传输。
10.如权利要求5所述的无线式电流检测系统，其特征在于，所述中控单元包括一定时模块，借助所述定时模块的定时计时，定时传输所述功率信号，或借助所述定时模块的定时计时，使得所述电流磁感应单元系定时感应所述导线产生所述感应电流信号，或所述中继器定时将所述设备电源信号经由所述中继器与所述天线单元及其所述无线通信模块通信连接，而将所述设备电源信号传输至所述无线式电流检测装置的所述中控单元。
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