CN205080178U

CN205080178U - 智能电流互感器

Info

Publication number: CN205080178U
Application number: CN201520550578.4U
Authority: CN
Inventors: 鲁阳; 李诚元
Original assignee: Nanjing Post and Telecommunication University
Current assignee: Nanjing Post and Telecommunication University; Nanjing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2025-07-27

Abstract

本实用新型公开了智能型电流互感器，包括：信号前端处理模块：是由电感线圈、整流电路以及变位器组成，将检测的火线穿过电感线圈的穿线孔，电感线圈将火线上的大电流转化成小电流送入整流电路。AD转换及控制模块：是由MSP430单片机构成；通过编程控制ADC12的开关以及编写算法将送入P6.0口的模拟电压信号转换成数字电压信号，转换结果存放在寄存器ADC12MEM0中，再通过串口UART0将结果送入蓝牙模块的RXD。蓝牙模块：可以使用蓝牙4.0模块；通过与手机或电脑实现和蓝牙连接，将RXD接收到的ADC转换结果发送到手机或电脑；电源模块：是由DCDC模块和超级电容组成；根据桥式整流电路正负端的电压选择合适的升压模块，将低电压升压到5V为超级电容进行充电。

Description

智能电流互感器

技术领域

本实用新型涉及一种智能电流互感器，属于电子技术领域。

背景技术

在发电、变电、输电、配电和用电的线路中，电流大小悬殊，从几安到几万安都有。为便于测量、保护和控制，需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压一般都比较高，如果直接测量是非常危险的。而电流互感器就起到电流变换和电气隔离作用。电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作，变压器的变换是电压，而电流互感器的变换是电流。电流互感器接被测电流的绕组(即：匝数为N1)，称为一次绕组或原边绕组或初级绕组；接测量仪表的绕组(即：匝数为N2)称为二次绕组或副边绕组或次级绕组。电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫：实际电流比K。电流互感器在额定电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示。Kn＝I1n/I2n

电流互感器(Currenttransformer简称CT)的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如：变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。

目前，市场上的电流互感器多为线圈式，主要是用作电流检测元件使用。同时，电流检测结果不能远程传输，依旧需要人工观察统计。而本实用新型能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本实用新型目的在于提供了一种智能型电流互感器。该互感器没有任何引脚，其内部由电流检测线圈、单片机、无线发射模块等组成，然后封装起来。其中间是穿线孔，可做成不同的大小。该电流互感器能够自己储能供电，并将电流检测结果发送到个人手机或电脑，能够实现实时监控、智能检测、远程传送等功能。该电流互感器还可以有很多扩展功能：和报警模块连接，可以有智能报警功能；安装在室内用电器上，可以组成用户用电安全监测网；在物联网中，也可以得到充分利用。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种智能型电流互感器，该电流互感器包括：信号前端处理模块、AD转换及控制模块、蓝牙模块和电源模块。

信号前端处理模块：是由电感线圈、整流电路以及变位器组成，将检测的火线穿过电感线圈的穿线孔，电感线圈将火线上的大电流转化成小电流送入整流电路；桥式整流电路将交流电流转化成直流电流，再通过由电容和电位器组成的采集电路；电位器将检测的电流信号转化成易于单片机处理的电压信号并将这个电压信号送入MSP430F149单片机ADC12的P6.0接口。

AD转换及控制模块：是由MSP430单片机构成；通过编程控制ADC12的开关以及编写算法将送入P6.0口的模拟电压信号转换成数字电压信号，转换结果存放在寄存器ADC12MEM0中，再通过串口UART0将结果送入蓝牙模块的RXD。

蓝牙模块：可以使用蓝牙4.0模块；通过与手机或电脑实现和蓝牙连接，将RXD接收到的ADC转换结果发送到手机或电脑；

电源模块：是由DCDC模块和超级电容组成；根据桥式整流电路正负端的电压选择合适的升压模块，将低电压升压到5V为超级电容进行充电，超级电容再与MSP430单片机和蓝牙模块的VCC端相连，为单片机和蓝牙模块进行供电。

本实用新型采用清洁能源超级电容，更换周期长且不会产生二次污染，符合节能减排的设计理念。

本实用新型贯彻低功耗设计理念，采用MSP430单片机以及蓝牙4.0模块。

本实用新型采用特色的人机交互，实现智能数据传输以及远程传输。

有益效果：

1、本实用新型实现了电流互感器的智能化，即：实现电流检测结果的智能化远程传输，无需人为使用电表检测，可以在远处收到检测信息。

2、本实用新型的低功耗、无污染，使用MSP430、HC09等超低功耗元件以及使用超级电容的无二次污染元件。

3、本实用新型自带充电模块，无需繁琐的外接引线，简单便捷。

4、本实用新型使用超级电容供电，相比于电池，持久时间长，工作周期长，无需频繁更换且不会造成环境污染，符合节能减排的设计理念。

5、本实用新型贯彻低功耗的设计理念，采用MSP430低功耗单片机和低功耗蓝牙模块。

6、本实用新型的特色人机交互，即：通过内部蓝牙模块，将实时监控的电流信息发送到手机或个人电脑中，同时可以通过截图，借助微信等软件实现更远距离的传输。

附图说明

图1为本实用新型的硬件结构示意图。

图2为本实用新型的信号前端处理结构示意图。

图3为本实用新型的桥式整流电路原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种智能型电流互感器，该电流互感器包括：信号前端处理模块、AD转换及控制模块、蓝牙模块和电源模块。

蓝牙模块：可以使用蓝牙4.0模块；通过与手机或电脑实现蓝牙连接，将RXD接收到的ADC转换结果发送到手机或电脑；

本实用新型具体包括：

1.信号前端处理电路的设计

如图2所示，本实用新型的信号前端处理电路包括：电感线圈、整流电路和信号采集电路。根据所要监测的电路选择电感线圈，再根据二次端电流、电压设计整流电路。

如图3所示，本实用新型的整流电路采用的是桥式整流电路，信号采集电路是将图1中RL改为合适大小的电位器，将电位器上的电压送入MSP430F149的ADC12采集口，可以通过调节电位器的变阻可以将采集电压调整到AD转换精度较高的大小。

2.AD转换及控制模块的设计

本实用新型的AD转换及控制模块采用的是MSP430F149单片机及其自带ADC12。采集到的电压信号送入ADC12采集口进行AD转换，再将转换后的数字信号通过串口送入蓝牙发送模块。

3.电源模块

本实用新型的电源模块采用的是超级电容进行储能与供电。选择超级电容的原因有工作持久，无需频繁更换且不会造成二次污染，符合节能减排的设计理念。根据电感线圈二次端电压，选择设计合适的升压模块，通过升压之后送给超级电容进行储能，再分别给MSP430单片机和蓝牙模块供电。

4.蓝牙模块

本实用新型的蓝牙模块采用的是蓝牙HC05模块，只需将蓝牙模块设置为从机模式，将经过AD转换过的数据发送到手机或电脑。现在，我们可以使用超低功耗的HC09模块。由于蓝牙模块只适用于短距离传输，最大传输距离只有10米左右，所以我们需要借助微信等软件，将数据进行截图传输到更远的终端。

本实用新型实际上还可以将主要模块都集中到一个板子上焊接并封装起来，这样能够省去复杂的接线，并且能够节省更多空间。

Claims

1.一种智能型电流互感器，其特征在于，所述电流互感器包括：信号前端处理模块、AD转换及控制模块、蓝牙模块和电源模块；

信号前端处理模块：是由电感线圈、整流电路以及变位器组成，将检测的火线穿过电感线圈的穿线孔，电感线圈将火线上的大电流转化成小电流送入整流电路；桥式整流电路将交流电流转化成直流电流，再通过由电容和电位器组成的采集电路；电位器将检测的电流信号转化成易于单片机处理的电压信号并将这个电压信号送入MSP430F149单片机ADC12的P6.0接口；

AD转换及控制模块：是由MSP430单片机构成；通过编程控制ADC12的开关将送入P6.0口的模拟电压信号转换成数字电压信号，转换结果存放在寄存器ADC12MEM0中，再通过串口UART0将结果送入蓝牙模块的RXD；

蓝牙模块：使用蓝牙4.0模块；通过与手机或电脑和蓝牙连接，将RXD接收到的ADC转换结果发送到手机或电脑；

2.根据权利要求1所述的一种智能型电流互感器，其特征在于：所述电流互感器自带充电模块，没有外部引线。

3.根据权利要求1所述的一种智能型电流互感器，其特征在于：所述电流互感器采用清洁能源超级电容。

4.根据权利要求1所述的一种智能型电流互感器，其特征在于：所述电流互感器采用MSP430单片机以及蓝牙4.0模块。

5.根据权利要求1所述的一种智能型电流互感器，其特征在于：所述电流互感器采用人机交互，实现智能数据传输以及远程传输。