CN205594063U - 一种适用于大功率电器的功率检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于大功率电器的功率检测电路，包括电流互感器、全波整流电路、ARM控制器和电源装置；所述电流互感器的输出端与全波整流电路的输入端连接；所述电流互感器输入端与待测大功率电器内部220V交流电压连接；所述全波整流电路的输出端与ARM控制器的输入端连接；所述电流互感器、全波整流电路、ARM控制器与电源装置相连接。本实用新型解决了现有电器无功率检测电路造成的安全隐患，以及使用传统测量方法效率低误差大的问题，检测结果误差小、准确性高。

Description

一种适用于大功率电器的功率检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种测量控制领域，具体地说是一种适用于大功率电器的功率检测电路。

背景技术

随着物联网普及以及其在智能家居方向的推广，越来越多的充电电器更多地投入使用，然而由于充电不当而引发的安全事故层出不穷，这说明对充电电器的功率进行安全检测也是很有必要。

在一些实际应用中，经常要对设备的功率的进行检测，已完成对设备数据的测量和控制。传统的测量方法是利用万用表，功率表来测量设备的电流，电压有效值，但是当测量高电压220V的时候,这种测量方法不仅效率低，危险而且误差很大。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种适用于大功率电器的功率检测电路，以解决现有电器无功率检测电路造成的安全隐患，以及使用传统测量方法效率低误差大等问题。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种适用于大功率电器的功率检测电路，其特征在于：该功率检测电路包括电流互感器、全波整流电路、ARM控制器和电源装置；所述电流互感器的输出端与全波整流电路的输入端连接；所述电流互感器输入端与待测大功率电器内部220V交流电压连接；所述全波整流电路的输出端与ARM控制器的输入端连接；所述电流互感器、全波整流电路、ARM控制器与电源装置相连接。

本实用新型至少检测一路大功率电器的交流电压，至少输出一路直流电压。

所述全波整流电路包括三个运算放大器，滤波电容，二极管和电阻；所述运算放大器为LM358。

优选的，所述电流互感器为DL-CT05C1.0微型交流电流互感器。

进一步，该功率检测电路包括电流互感器DL-CT05C1.0，第一运算放大器A1,第二运算放大器B1,第三运算放大器A2,第一电阻R1,第二电阻R2,第三电阻R3,第一电容C1，第一二极管D1，第二二极管D2，其中电器内部220V交流电压一端与所述电流互感器DL-CT05C1.0输入端连接，所述电流互感器DL-CT05C1.0输出端与第三电阻R3一端连接，第三电阻R3另一端与第三运算放大器A2输入负端、第一电阻R1一端连接，第一电阻另一端与第三运算放大器A2输出端连接，第三运算放大器A2输出端与第一运算放大器A1输入正端、第二二极管D2负端连接，第一运算放大器A1输入负端与第一二极管D1正端连接，第一运算放大器A1输出端与第一二极管D1负端连接，第一二极管D1负端连接与第一电容C1正端、第二运算放大器B1输入正端连接，第二运算放大器B1输入负端与第二二极管正端连接，第一电容C1负端与地连接。

与现有技术相比，本实用新型能解决现有电器无功率检测电路造成的安全隐患，以及使用传统测量方法效率低误差大等问题，线性度高，稳定性好，检测结果误差小、准确性高。

附图说明

图1是本实用新型的检测原理框图。

图2是本实用新型中电流互感器结构示意图。

图3是本实用新型的全波整流电路原理图。

图4是本实用新型的功率检测电路测试结果折线图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

一种适用于大功率电器的功率检测电路，该功率检测电路包括电流互感器、全波整流电路、ARM控制器和电源装置；所述电流互感器的输出端与全波整流电路的输入端连接；所述电流互感器输入端与待测大功率电器内部220V交流电压连接；所述全波整流电路的输出端与ARM控制器的输入端连接；所述电流互感器、全波整流电路、ARM控制器与电源装置相连接。全波整流电路包括三个运算放大器，滤波电容，二极管和电阻；所述运算放大器为LM358。电流互感器为DL-CT05C1.0微型交流电流互感器；该功率检测电路至少检测一路电器交流电压以及至少输出一路直流电压，其将所输入交流电压通过全波整流电路整流之后，输出直流电压。

参见图1，单路输出的适用于大功率电器的功率检测电路，包括电流互感器、全波整流电路和ARM控制器，电流互感器与电器交流电压220V相连接。电流互感器输入电流为5A，输出电流为5ma。具体原理如下所示。

参见图2，电流互感器由闭合的铁心和绕组组成，左边的一次绕组匝数W1很少，其匝数只有一匝或者几匝，因而它的阻抗很小。串联在要测量交流电路中，所以一次绕组有电路的全部电流流过，右边的二次绕组匝数W2很多，串联在全波整流电路中，形成闭合回路。左右线圈匝数和左右流经的电流满足如下关系：

I₁·W₁＝I₂·W₂

$\frac{I_1}{I_2}=K_i$

其中I₁,W₁分别表示一次绕组的电流和匝数，I₂,W₂表示二次绕组的电流和匝数，K_i称为变流比。可见要测量的电流I₁就等于二次绕组端所测得的电流与变流比K_i的乘积。

经过电流互感器处理的二次交流电，通过全波整流电路做AC-DC变换，送入ARM控制器，全波整流电路的电路图3所示。Iin是经过电流互感器的二次电流，首先二次交流电通过R3负载转换电阻输出电压，所产生的交流电压通过两组LM358做全波整流处理，运算放大器LM358D的两端加上+12V的单电源，所以输出的只有正向电压。利用IN4148二极管的单向导电性来整流，最后通过滤波电容C1做滤波处理，当整流电压大于电容电压时，电容充电，低于电容电压时，电容放电，从而起到抑平电压的作用，在电容充放电的过程中使输出电压Vout稳定。

参见图4，测试400W额定功率的电器，电流互感器输入端的交流电流为1.784A，通过整流电路和滤波电容产生的直流电压为0.464V，测试800W额定功率的电器，电流互感器输入端的交流电流为3.526A，经整流电路和滤波电容得到的直流电压为0.92V,由于滤波电容充放电的影响，实际测量中整流电路的测量速度不会很快，以上所有的测量数据都是通电一段时间后，电路稳定的实验结果。以下给出额定功率，电流，电压之间的转换关系，其中P_rating表示电器额定功率，U_live和I_out分别交流电压和电流的有效值。

P_rating＝U_live·I_out

横轴表示实验电器的额定功率，纵轴表示经过整流电路输出的直流电压，由图4可知直流电压和额定功率呈线性分布，如下给出直流电压和额定功率的比例关系。

$K=\frac{P_{rating}}{I_{{\mathrm{DC}}_{OUT}}}$

其中P_rating表示电器的额定功率，表示通过整流电路输出的直流电压，两者满足线性关系，K表示常数因子其值经计算约等于862.06。

通过上述具体实施方式看出一种适用于大功率电器的功率检测电路，解决现有电器无功率检测电路造成的安全隐患，以及使用传统测量方法效率低误差大等问题，且线性度高，稳定性好。

Claims (5)

1.一种适用于大功率电器的功率检测电路，其特征在于：该功率检测电路包括电流互感器、全波整流电路、ARM控制器和电源装置；所述电流互感器的输出端与全波整流电路的输入端连接；所述电流互感器输入端与待测大功率电器内部220V交流电压连接；所述全波整流电路的输出端与ARM控制器的输入端连接；所述电流互感器、全波整流电路、ARM控制器与电源装置相连接。

2.根据权利要求1所述的适用于大功率电器的功率检测电路，其特征在于：所述全波整流电路包括三个运算放大器、滤波电容、二极管和电阻。

3.根据权利要求2所述的适用于大功率电器的功率检测电路，其特征在于：所述运算放大器为LM358。

4.根据权利要求3所述的适用于大功率电器的功率检测电路，其特征在于：所述电流互感器为DL-CT05C1.0微型交流电流互感器。

5.根据权利要求4所述的适用于大功率电器的功率检测电路，其特征在于：该功率检测电路包括电流互感器DL-CT05C1.0，第一运算放大器A1,第二运算放大器B1,第三运算放大器A2,第一电阻R1,第二电阻R2,第三电阻R3,第一电容C1，第一二极管D1，第二二极管D2，其中待测大功率电器内部220V交流电压一端与所述电流互感器DL-CT05C1.0输入端连接，所述电流互感器DL-CT05C1.0输出端与第三电阻R3一端连接，第三电阻R3另一端与第三运算放大器A2输入负端、第一电阻R1一端连接，第一电阻另一端与第三运算放大器A2输出端连接，第三运算放大器A2输出端与第一运算放大器A1输入正端、第二二极管D2负端连接，第一运算放大器A1输入负端与第一二极管D1正端连接，第一运算放大器A1输出端与第一二极管D1负端连接，第一二极管D1负端连接与第一电容C1正端、第二运算放大器B1输入正端连接，第二运算放大器B1输入负端与第二二极管正端连接，第一电容C1负端与地连接。