CN115932354A - 电流表检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电流表检测电路，包括微型控制器U1、TF卡SD接口‑TypeA口电流检测电路、VA接口‑TypeA口电流检测电路、TypeC口电流检测电路、基准电压检测电路以及预留电压检测电路；通过采用本发明电路，在采集U盘TF卡时只需按正常插卡即可测试，相对传统电流表操作更加方便，可有效解决U盘TF卡在采集电流电压时的测量难题。

Description

电流表检测电路

技术领域

本发明涉及电流表技术领域，特别涉及电流表检测电路。

背景技术

电流表是指用来测量交、直流电路中电流的仪表；

电流表是根据通电导体在磁场中受磁场力的作用而制成的。电流表内部有一永磁体，在极间产生磁场，在磁场中有一个线圈，线圈两端各有一个游丝弹簧，弹簧各连接电流表的一个接线柱，在弹簧与线圈间由一个转轴连接，在转轴相对于电流表的前端，有一个指针。当有电流通过时，电流沿弹簧、转轴通过磁场，电流切割磁感线，所以受磁场力的作用，使线圈发生偏转，带动转轴、指针偏转。由于磁场力的大小随电流增大而增大，所以就可以通过指针的偏转程度来观察电流的大小；

然而，现有的电流表只能测量一个信号，使用表笔测试，在测试U盘TF卡电流时十分不方便，测量引脚在USB或SD金属公头卡槽内部，在U盘TF卡连接时被外层公母头金属壳完全包裹，表笔无法插入或点测，十分不便；

为此，提出电流表检测电路。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例希望提供电流表检测电路，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种电流表检测电路，包括微型控制器U1、TF卡SD接口-TypeA口电流检测电路、VA接口-TypeA口电流检测电路、TypeC口电流检测电路、基准电压检测电路以及预留电压检测电路；

其中，所述微控制器包括芯片U1，用于根据各检测电路计算电流电压；

所述TF卡SD接口-TypeA口电流检测电路包括芯片U8，用于检测TF卡SD接口电流、TypeA口电流，并将结果发送至微控制器；

所述VA接口-TypeA口电流检测电路包括芯片U9，用于检测VA接口电流、TypeA口电流，并将结果发送至微控制器；

所述TypeC口电流检测电路包括芯片U3，用于检测TypeC口电流，并将结果发送至微控制器；

所述基准电压检测电路包括芯片U4，用于检测芯片U8的TF卡SD接口电压、TypeA口电压、芯片U9的VA接口电压、TypeA口电压以及芯片U3的TypeC口电压并上传结果至微控制器；

所述预留电压检测电路包括芯片U5，用于连接预置外接探针引脚，检测电压并上传结果至微控制器。

进一步优选的：还包括显示电路；

所述显示电路包括显示屏LCD，用于显示测得的电流和电压。

进一步优选的：还包括测量精度切换电路；

所述测量精度切换电路包括按钮S1和S2；

其中，所述按钮S1用于控制切换不同测量精度；

所述按钮S2用于复位。

进一步优选的：还包括双向电平转换电路，所述双向电平转换电路包括芯片U7、U10，用于隔离干扰和转换电压。

进一步优选的：所述TF卡SD接口-TypeA口电流检测电路还包括：

电容C2、C5、C48、C49，用于滤波；

二极管D1、D6，用于抗干扰；

电阻R5、R6、R48、R49，用于取样，以及：

三极管Q2S、Q3S、Q4S，用于选择取样电阻。

进一步优选的：所述VA接口-TypeA口电流检测电路还包括：

电容C3、C4、C50、C51，用于滤波；

二极管D2、D7，用于抗干扰，以及：

电阻R9、R11、R48、R49，用于取样。

进一步优选的：所述TypeC口电流检测电路还包括：

二极管D5，用于抗干扰；

电阻R3，用于采集电流；

电阻R16、R17，用于预留，以及：

电阻R35、R36，用于TypeC需要。

进一步优选的：所述基准电压检测电路还包括：

电容C1、C6、C7、C14，用于滤波；

电阻R7、R8、R12、R13、R14、R15、R26、R27，用于在不同电压检测时进行取样。

进一步优选的：所述显示电路还包括PA6，用于控制LCD电源；

当电压异常时，PA6执行闪屏提示或切断电源中任意一种动作。

进一步优选的：所述双向电平转换电路还包括：

电阻R31、R32、R33、R34、R38、R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45，为上拉电阻。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

一、通过采用本发明电路，在采集U盘TF卡时只需按正常插卡即可测试，相对传统电流表操作更加方便，可有效解决U盘TF卡在采集电流电压时的测量难题；

二、通过采用本发明电路，输出数据为.csv格式，可直接作为Excel表格使用，节省统计数据的时间，解决数据收集问题；

三、通过采用本发明电路，1S单通道可以采集25组数据，效率高；

四、通过采用本发明电路，同时支持USB、USART串口输出，适应范围广。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明微控制器的电路图；

图2为本发明TF卡SD接口-TypeA口电流检测电路的电路图；

图3为本发明VA接口-TypeA口电流检测电路的电路图；

图4为本发明TypeC口电流检测电路的电路图；

图5为本发明基准电压检测电路的电路图；

图6为本发明预留电压检测电路的电路图；

图7为本发明显示电路的电路图；

图8为本发明测量精度切换电路的电路图；

图9为本发明双向电平转换电路的电路图；

图10为本发明智慧电流表PCB板的结构示意图；

图11为本发明测量电流电压的流程图一；

图12为本发明测量电流电压的流程图二；

图13为本发明的模块框架示意图一；

图14为本发明的模块框架示意图二；

图15为采用本发明USB/串口效果图；

图16为采用本发明输出EXCEL效果图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1-14所示，本发明实施例提供了一种电流表检测电路，包括微型控制器U1、TF卡SD接口-TypeA口电流检测电路、VA接口-TypeA口电流检测电路、TypeC口电流检测电路、基准电压检测电路以及预留电压检测电路；

其中，如图1所示，微控制器包括芯片U1，用于根据各检测电路计算电流电压，还包括电感L1，用于感应电压，以及电容C12和电容C13，用于滤波；

如图2所示，TF卡SD接口-TypeA口电流检测电路包括芯片U8，用于检测TF卡SD接口电流、TypeA口电流，并将结果发送至微控制器，TF卡SD接口-TypeA口电流检测电路还包括：

电容C2、C5、C48、C49，用于滤波，电容C2、C5、C48、C49分别连接在芯片U8的4、5、6、7引脚；

二极管D1、D6，用于抗干扰，二极管D1连接在芯片U8的4、5引脚，二极管D6连接在芯片U8的6、7引脚；

电阻R5、R6、R48、R49，用于取样，以及：

三极管Q2S、Q3S、Q4S，用于选择取样电阻，电阻R5的一端连接在芯片U8的4引脚，另一端与三极管Q2S和电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端连接在芯片U8到的7引脚，电阻R5、R48、R49并联；

如图3所示，VA接口-TypeA口电流检测电路包括芯片U9，用于检测VA接口电流、TypeA口电流，并将结果发送至微控制器，VA接口-TypeA口电流检测电路还包括：

电容C3、C4、C50、C51，用于滤波，电容C3、C4、C50、C51分别连接在芯片U9的4、5、6、7引脚；

二极管D2、D7，用于抗干扰，以及：

电阻R9、R11、R48、R49，用于取样，二极管D2连接在芯片U9的4、5引脚，二极管D7连接在芯片U9的6、7引脚，电阻R9、R11、R48、R49的一端分别连接在芯片U9的4、5、6、7引脚；

如图4所示，TypeC口电流检测电路包括芯片U3，用于检测TypeC口电流，并将结果发送至微控制器，TypeC口电流检测电路还包括：

二极管D5，用于抗干扰，二极管D5连接在芯片U3的6、7引脚；

电阻R3，用于采集电流；

电阻R16、R17，用于预留，以及：

电阻R35、R36，用于TypeC需要；

如图5所示，基准电压检测电路包括芯片U4，用于检测芯片U8的TF卡SD接口电压、TypeA口电压、芯片U9的VA接口电压、TypeA口电压以及芯片U3的TypeC口电压并上传结果至微控制器，基准电压检测电路还包括：

电容C1、C6、C7、C14，用于滤波；

电阻R7、R8、R12、R13、R14、R15、R26、R27，用于在不同电压检测时进行取样；

如图6所示，预留电压检测电路包括芯片U5，用于连接预置外接探针引脚，检测电压并上传结果至微控制器。

如图7所示，显示电路；

显示电路包括显示屏LCD，用于显示测得的电流和电压；

显示电路还包括PA6，用于控制LCD电源；

当电压异常时，PA6执行闪屏提示或切断电源中任意一种动作，以保护LCD。

如图8所示，测量精度切换电路；

测量精度切换电路包括按钮S1和S2；

其中，按钮S1用于控制切换不同测量精度；

按钮S2用于复位。

如图9所示，双向电平转换电路，双向电平转换电路包括芯片U7、U10，用于隔离干扰和转换电压；

双向电平转换电路还包括：

电阻R31、R32、R33、R34、R38、R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45，为上拉电阻。

本实施例中：本发明采用多通道同时采集数据，可通过LCD屏观测实时数据；在采集U盘TF卡时只需按正常插卡即可测试，无需为找不到夹子和测量点烦恼；1S单通道可以采集25组数据；同时支持USB、USART输出；输出数据为.csv格式，可通过WPS、EXCEL等软件直接打开(如图15-16)转换为折线图查看电流电压变化曲线；

本实施例中：MCU是STM32F103，ADC采样芯片型号为ADS1115；U3、U4、U5、U8、U9为ADC采样芯片，型号为ADS1115，MCU为微型控制器U1，型号为STM32F103。

在本实施例中，该设备上电的时候先初始化MCU(微型控制器U1)各个引脚，配置为相应功能，然后由ADC采样芯片ADS1115采集各个接口的电压和电流转换成所对应的数字量，再传输给MCU(STM32F103)，MCU根据采样电路计算出对应的电流电压，再将结果分别通过USB或串口发送给HOST，并将结果显示在LCD上面如图7所示。

其中ADS1115为市面上常见ADC采样芯片，采样精度为16bit，该芯片共有4个采样pin角，分别为A0、A1、A2、A3四个模拟量输入引脚(图2-6)，可分为单端模式和差分模式，单端模式只需要这4个引脚中的一个即可采集数据，所以单端模式可以4个引脚分别连接不同电路，采集4个不同电路的数据；差分模式需要同时用到两个引脚，可任意两个引脚组合；如图13中所标示的U3、U4、U5、U8、U9即为这款ADC采样芯片ADS1115。

其中各个采样芯片的作用如下：

U3为检测TypeC口电流；

U4为检测U8(TF卡电压)、U8(TypeA电压)、(TypeC电压)、U9(预留VA口电压)、基准电压；

U5为预留，连接预置外接探针引脚，可检测电压并上传至HOST

U8为检测TF卡SD接口电流、TypeA口电流

U9为预留，连接预置外接探针引脚，检测VA口电流并上传至HOST。

如图10所示，本发明还提供了根据本发明电路封装的PCB结构示意图，其中包括封装在PCB板上的：

TypeB：用于给设备供电，在没有接USART时也可通过此USB口传输数据。

TypeA、TypeC、TF卡接口：用作连接测试设备和HOST。

VA口：预留，可串联设备测试电流。

切换按钮S1/S2：用作切换测量电阻，调节测量精度，复位。

LCD屏：用作显示各个接口的实时电流和电压，以及当前处于什么测试精度。

USART口：通过此串口传输设备测试电流到HOST。

通过采用本发明电路输出数据为.csv格式，可直接作为Excel表格使用，节省统计数据的时间，解决数据收集问题；

在采集U盘TF卡时只需按正常插卡即可测试，相对传统电流表操作方便得多，可有效解决U盘TF卡在采集电流电压时的测量难题；

1S单通道可以采集25组数据；

同时支持USB、USART串口输出。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电流表检测电路，其特征在于，包括微型控制器U1、TF卡SD接口-TypeA口电流检测电路、VA接口-TypeA口电流检测电路、TypeC口电流检测电路、基准电压检测电路以及预留电压检测电路；

其中，所述微控制器包括芯片U1，用于根据各检测电路计算电流电压；

所述TF卡SD接口-TypeA口电流检测电路包括芯片U8，用于检测TF卡SD接口电流、TypeA口电流，并将结果发送至微控制器；

所述VA接口-TypeA口电流检测电路包括芯片U9，用于检测VA接口电流、TypeA口电流，并将结果发送至微控制器；

所述TypeC口电流检测电路包括芯片U3，用于检测TypeC口电流，并将结果发送至微控制器；

所述基准电压检测电路包括芯片U4，用于检测芯片U8的TF卡SD接口电压、TypeA口电压、芯片U9的VA接口电压、TypeA口电压以及芯片U3的TypeC口电压并上传结果至微控制器；

所述预留电压检测电路包括芯片U5，用于连接预置外接探针引脚，检测电压并上传结果至微控制器。

2.根据权利要求1所述的电流表检测电路，其特征在于：还包括显示电路；

所述显示电路包括显示屏LCD，用于显示测得的电流和电压。

3.根据权利要求1所述的电流表检测电路，其特征在于：还包括测量精度切换电路；

所述测量精度切换电路包括按钮S1和S2；

其中，所述按钮S1用于控制切换不同测量精度；

所述按钮S2用于复位。

4.根据权利要求1所述的电流表检测电路，其特征在于：还包括双向电平转换电路，所述双向电平转换电路包括芯片U7、U10，用于隔离干扰和转换电压。

5.根据权利要求1所述的电流表检测电路，其特征在于：所述TF卡SD接口-TypeA口电流检测电路还包括：

电容C2、C5、C48、C49，用于滤波；

二极管D1、D6，用于抗干扰；

电阻R5、R6、R48、R49，用于取样，以及：

三极管Q2S、Q3S、Q4S，用于选择取样电阻。

6.根据权利要求1所述的电流表检测电路，其特征在于：所述VA接口-TypeA口电流检测电路还包括：

电容C3、C4、C50、C51，用于滤波；

二极管D2、D7，用于抗干扰，以及：

电阻R9、R11、R48、R49，用于取样。

7.根据权利要求1所述的电流表检测电路，其特征在于：所述TypeC口电流检测电路还包括：

二极管D5，用于抗干扰；

电阻R3，用于采集电流；

电阻R16、R17，用于预留，以及：

电阻R35、R36，用于TypeC需要。

8.根据权利要求1所述的电流表检测电路，其特征在于：所述基准电压检测电路还包括：

电容C1、C6、C7、C14，用于滤波；

电阻R7、R8、R12、R13、R14、R15、R26、R27，用于在不同电压检测时进行取样。

9.根据权利要求2所述的电流表检测电路，其特征在于：所述显示电路还包括PA6，用于控制LCD电源；

当电压异常时，PA6执行闪屏提示或切断电源中任意一种动作。

10.根据权利要求3所述的电流表检测电路，其特征在于：所述双向电平转换电路还包括：

电阻R31、R32、R33、R34、R38、R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45，为上拉电阻。

Images