CN209342800U - 一种电流检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电流检测仪，包括所述壳体、设置在所述壳体上的显示屏和网路通信接口以及设置在所述壳体内的电流检测电路，所述电流检测电路包括单片机、与单片机相接的网络通信模块以及依次连接的电流采集转换电路、锁存电路和滤波电路，所述锁存电路和滤波电路的输出端均与单片机的输入端相接，所述网络通信模块包括以太网模块和与以太网模块相接的隔离滤波器，所述隔离滤波器与网路通信接口相接，所述显示屏由单片机进行控制。本实用新型结构简单，设计合理，可准确地检测电流信号，且实现快速过流检测，便于远程监控，成本低，实用性强。

Description

一种电流检测仪

技术领域

本实用新型属于电流检测技术领域，具体涉及一种电流检测仪。

背景技术

近几年来，随着电力电子技术的飞速发展和集成控制电路的大量使用，快速、准确和安全地检测系统中各个电参数显得尤为重要。系统中主电路电流的检测和保护电路是影响系统可靠、稳定运行的关键之一。目前，市场上的电流监测设备主要为电流霍尔传感器。电流霍尔传感器有性能高、可靠性好、测量精确的优点，因此应用范围比较广，但是价格相对较贵。另外，目前的电流检测仪内一般未设置通信接口，不能使电流检测仪与监控计算机连接，实现对电流检测仪的监控。因此，现如今缺少一种结构简单、设计合理、成本低的电流检测仪，可准确地检测电流信号，且实现快速过流检测，便于远程监控，成本低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电流检测仪，其结构简单，设计合理，可准确地检测电流信号，且实现快速过流检测，便于远程监控，成本低，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种电流检测仪，其特征在于：包括所述壳体、设置在所述壳体上的显示屏和网路通信接口以及设置在所述壳体内的电流检测电路，所述电流检测电路包括单片机、与单片机相接的网络通信模块以及依次连接的电流采集转换电路、锁存电路和滤波电路，所述锁存电路和滤波电路的输出端均与单片机的输入端相接，所述网络通信模块包括以太网模块和与以太网模块相接的隔离滤波器，所述隔离滤波器与网路通信接口相接，所述显示屏由单片机进行控制；

所述电流采集转换电路包括芯片IR2175、三极管Q1、三极管Q2和用于采集检测电流的电阻R2，所述芯片IR2175的第1引脚分两路，一路与15V电源输出端相接，另一路与二极管D1的阳极相接；所述芯片IR2175的第2引脚分两路，一路为PWM信号输出端，另一路经电阻R7接15V电源输出端；所述芯片IR2175的第3引脚接地，所述芯片IR2175的第4引脚分两路，一路为过流信号输出端，另一路经电阻R3接15V电源输出端；所述芯片IR2175的第6引脚分两路，一路与二极管D1的阴极相接，另一路与电容C1的一端相接；所述芯片IR2175的第7引脚分三路，一路与电容C1的另一端相接，另一路与二极管D3的阴极相接，第三路与电阻R1的一端相接；所述三极管Q1的集电极分两路，一路接15V电源输出端，另一路与二极管D2的阴极相接；所述三极管Q1的发射极分五路，第一路与二极管D2的阳极相接，第二路与电阻R1的另一端相接，第三路与电阻R2的一端相接，第四路与三极管Q2的集电极相接，第五路与二极管D4的阴极相接；所述二极管D4的阳极与三极管Q2的发射极相接，所述三极管D3的阳极接地，所述三极管Q1的基极和三极管Q2的基极均与单片机相接。

上述的一种电流检测仪，其特征在于：所述锁存电路包括反相器U1A和反相器U1B，所述反相器U1A的输入端经电阻R6与过流信号输出端相接，所述反相器U1A的输出端与反相器U1B的输入端相接，所述反相器U1B的输出端分两路，一路与滑动电阻R4的一个固定端相接，另一路与单片机相接；所述滑动电阻R4的另一个固定端和所述滑动电阻R4的滑动端的连接端与开关S1的一端相接，所述开关S1的另一端接15V电源输出端。

上述的一种电流检测仪，其特征在于：所述滤波电路包括反相器U1C、反相器U1D和运放U2A，所述反相器U1C的输入端与PWM信号输出端相接，所述反相器U1C的输出端分两路，一路与电阻R25的一端相接，另一路与反相器U1D的输入端相接；所述运放U2A的反相输入端分两路，一路与电阻R10的一端相接，另一路经电容C16接地；所述电阻R10的另一端分两路，一路与电阻R25的另一端相接，另一路经电容C3接地；所述运放U2A的正相输入端分三路，一路经电阻R13接地，另一路经并联的电容C4和电容C15接地，第三路与电阻R12的一端相接；所述电阻R12的另一端分两路，一路经电阻R11与反相器U1D的输出端相接，另一路经电容C5接地；所述运放U2A的输出端分三路，一路经电容C2与运放U2A的反相输入端相接，另一路经可变电阻R8与运放U2A的反相输入端相接，第三路与单片机相接。

上述的一种电流检测仪，其特征在于：所述以太网模块包括芯片RTL8015AS，所述隔离滤波器包括芯片20F001N，所述网路通信接口为RJ45接口；

所述RTL8015AS的SA0引脚-SA4引脚分别与单片机相接，所述RTL8015AS的SA5引脚-SA7引脚和所述RTL8015AS的SA10引脚-SA19引脚均接地，所述RTL8015AS的SA8引脚-SA9引脚接均与5V电源输出端，所述RTL8015AS的SD0引脚-SD7引脚分别与单片机相接，所述RTL8015AS的RSTDRV引脚、IOWB引脚和IORB引脚分别与单片机相接，所述RTL8015AS的SMEMWB引脚、SMEMRB引脚和JP引脚均接5V电源输出端，所述RTL8015AS的IOCS16B引脚经电阻R20接地，所述RTL8015AS的AEN引脚接地，所述RTL8015AS的TPOUT+引脚分两路，一路经电容C20接地，另一路经电阻R21与芯片20F001N的TD+引脚相接；所述RTL8015AS的TPOUT-引脚分两路，一路经电容C21接地，另一路经电阻R22与芯片20F001N的TD-引脚相接；所述RTL8015AS的TPIN+引脚分两路，一路与电阻R23的一端相接，另一路与芯片20F001N的RD+引脚相接；所述RTL8015AS的TPIN-引脚分两路，一路与电阻R24的一端相接，另一路与芯片20F001N的RD-引脚相接；所述电阻R23的另一端、电阻R24的另一端经电容C22接地；所述芯片20F001N的TX+引脚与RJ45接口的TX+引脚相接，所述芯片20F001N的TX-引脚与RJ45接口的TX-引脚相接，所述芯片20F001N的RX+引脚与RJ45接口的RX+引脚相接，所述芯片20F001N的RX-引脚与RJ45接口的RX-引脚相接。

上述的一种电流检测仪，其特征在于：所述显示屏为LCD显示屏，所述LCD显示屏的VDD引脚接5V电源输出端，所述LCD显示屏的VSS引脚接地，所述LCD显示屏的VO引脚与滑动电阻R9的滑动端相接，所述LCD显示屏的引脚、E1引脚、E2引脚、R/W引脚、RS引脚均与单片机相接，所述LCD显示屏的D0-D7引脚分别与单片机相接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过设置电流采集转换电路，实现对被检测电流的实时采集，不需要A/D转换器就能自动将输入电流模拟信号转换成数字PWM信号输出，以便于直接与单片机相接获取电流检测值，同传统的霍尔电流传感器相比，具有温漂低、数字PWM输出、接口电路简单、无需线性隔离光耦及A/D转换器的优点。

2、本实用新型通过设置锁存电路，是为了对电流采集转换电路的过流信号输出端输出低电平脉冲信号时，将该低电平脉冲信号持续保持在低电平，便于处单片机能准确地获取低电平脉冲信号，可以实现快速过流检测。

3、本实用新型通过设置滤波电路，通过反相器对PWM信号进行幅值和差分处理，且设置两路二阶RC滤波电路对反相器的输出两路输出PWM信号分别进行RC滤波，然后由运算放大器求取两路输出PWM信号的差值，减少了PWM信号中的干扰信号，提高了电流检测的准确性。

4、本实用新型所述壳体上设置网络通信接口，所述壳体内设置以太网模块，网络通信接口与以太网模块相接，这样在电流检测仪上集成了网络通信接口，一方面便于通过网络通信接口接入互联网而与监控计算机无线连接，实现对电流检测仪的远程监控；另一方面，便于监控计算机与多个电流检测仪的连接，实现对多个电流检测仪的监控。

5、本实用新型设计新颖合理，准确高，响应速度快，成本低，实用性强，便于推广使用。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，可准确地检测电流信号，且实现快速过流检测，便于远程监控，成本低，实用性强。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型电流采集转换电路的电路原理图。

图3为本实用新型锁存电路的电路原理图。

图4为本实用新型滤波电路的电路原理图。

图5为本实用新型以太网模块与隔离滤波器的电路原理图。

图6为本实用新型显示屏的电路原理图。

附图标记说明:

1—电流采集转换电路； 2—锁存电路； 3—滤波电路；

4—显示屏； 5—以太网模块； 6—网络通信接口；

7—隔离滤波器； 8—单片机。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括所述壳体、设置在所述壳体上的显示屏4和网路通信接口6以及设置在所述壳体内的电流检测电路，所述电流检测电路包括单片机8、与单片机8相接的网络通信模块以及依次连接的电流采集转换电路1、锁存电路2和滤波电路3，所述锁存电路2和滤波电路3的输出端均与单片机8的输入端相接，所述网络通信模块包括以太网模块5和与以太网模块5相接的隔离滤波器7，所述隔离滤波器7与网路通信接口6相接，所述显示屏4由单片机8进行控制；

所述电流采集转换电路1包括芯片IR2175、三极管Q1、三极管Q2和用于采集检测电流的电阻R2，所述芯片IR2175的第1引脚分两路，一路与15V电源输出端相接，另一路与二极管D1的阳极相接；所述芯片IR2175的第2引脚分两路，一路为PWM信号输出端，另一路经电阻R7接15V电源输出端；所述芯片IR2175的第3引脚接地，所述芯片IR2175的第4引脚分两路，一路为过流信号输出端，另一路经电阻R3接15V电源输出端；所述芯片IR2175的第6引脚分两路，一路与二极管D1的阴极相接，另一路与电容C1的一端相接；所述芯片IR2175的第7引脚分三路，一路与电容C1的另一端相接，另一路与二极管D3的阴极相接，第三路与电阻R1的一端相接；所述三极管Q1的集电极分两路，一路接15V电源输出端，另一路与二极管D2的阴极相接；所述三极管Q1的发射极分五路，第一路与二极管D2的阳极相接，第二路与电阻R1的另一端相接，第三路与电阻R2的一端相接，第四路与三极管Q2的集电极相接，第五路与二极管D4的阴极相接；所述二极管D4的阳极与三极管Q2的发射极相接，所述三极管D3的阳极接地，所述三极管Q1的基极和三极管Q2的基极均与单片机8相接。

如图3所示，本实施例中，所述锁存电路2包括反相器U1A和反相器U1B，所述反相器U1A的输入端经电阻R6与过流信号输出端相接，所述反相器U1A的输出端与反相器U1B的输入端相接，所述反相器U1B的输出端分两路，一路与滑动电阻R4的一个固定端相接，另一路与单片机8相接；所述滑动电阻R4的另一个固定端和所述滑动电阻R4的滑动端的连接端与开关S1的一端相接，所述开关S1的另一端接15V电源输出端。

如图4所示，本实施例中，所述滤波电路3包括反相器U1C、反相器U1D和运放U2A，所述反相器U1C的输入端与PWM信号输出端相接，所述反相器U1C的输出端分两路，一路与电阻R25的一端相接，另一路与反相器U1D的输入端相接；所述运放U2A的反相输入端分两路，一路与电阻R10的一端相接，另一路经电容C16接地；所述电阻R10的另一端分两路，一路与电阻R25的另一端相接，另一路经电容C3接地；所述运放U2A的正相输入端分三路，一路经电阻R13接地，另一路经并联的电容C4和电容C15接地，第三路与电阻R12的一端相接；所述电阻R12的另一端分两路，一路经电阻R11与反相器U1D的输出端相接，另一路经电容C5接地；所述运放U2A的输出端分三路，一路经电容C2与运放U2A的反相输入端相接，另一路经可变电阻R8与运放U2A的反相输入端相接，第三路与单片机8相接。

如图5所示，本实施例中，所述以太网模块5包括芯片RTL8015AS，所述隔离滤波器7包括芯片20F001N，所述网路通信接口6为RJ45接口；

所述RTL8015AS的SA0引脚-SA4引脚分别与单片机8相接，所述RTL8015AS的SA5引脚-SA7引脚和所述RTL8015AS的SA10引脚-SA19引脚均接地，所述RTL8015AS的SA8引脚-SA9引脚接均与5V电源输出端，所述RTL8015AS的SD0引脚-SD7引脚分别与单片机8相接，所述RTL8015AS的RSTDRV引脚、IOWB引脚和IORB引脚分别与单片机8相接，所述RTL8015AS的SMEMWB引脚、SMEMRB引脚和JP引脚均接5V电源输出端，所述RTL8015AS的IOCS16B引脚经电阻R20接地，所述RTL8015AS的AEN引脚接地，所述RTL8015AS的TPOUT+引脚分两路，一路经电容C20接地，另一路经电阻R21与芯片20F001N的TD+引脚相接；所述RTL8015AS的TPOUT-引脚分两路，一路经电容C21接地，另一路经电阻R22与芯片20F001N的TD-引脚相接；所述RTL8015AS的TPIN+引脚分两路，一路与电阻R23的一端相接，另一路与芯片20F001N的RD+引脚相接；所述RTL8015AS的TPIN-引脚分两路，一路与电阻R24的一端相接，另一路与芯片20F001N的RD-引脚相接；所述电阻R23的另一端、电阻R24的另一端经电容C22接地；所述芯片20F001N的TX+引脚与RJ45接口的TX+引脚相接，所述芯片20F001N的TX-引脚与RJ45接口的TX-引脚相接，所述芯片20F001N的RX+引脚与RJ45接口的RX+引脚相接，所述芯片20F001N的RX-引脚与RJ45接口的RX-引脚相接。

如图6所示，本实施例中，所述显示屏4为LCD显示屏，所述LCD显示屏的VDD引脚接5V电源输出端，所述LCD显示屏的VSS引脚接地，所述LCD显示屏的VO引脚与滑动电阻R9的滑动端相接，所述LCD显示屏的引脚、E1引脚、E2引脚、R/W引脚、RS引脚均与单片机8相接，所述LCD显示屏的D0-D7引脚均与单片机8相接。

本实施例中，所述单片机8为STC12C5A48S2单片机。

本实施例中，所述反相器U1A、反相器U1B、反相器U1C和反相器U1D均为74HC04反相器，所述运放U2A为运行LM324。

本实施例中，所述LCD显示屏的引脚、E1引脚、E2引脚、R/W引脚、RS引脚分别与单片机8的P3.2、P3.3、P3.5、P2.5、P2.6和P2.7引脚相接，所述LCD显示屏的D0-D7引脚分别与单片机8的P0.0-P0.7引脚相接。

本实施例中，实际接线过程中，所述三极管Q1的基极与单片机8的P4.0引脚相接，所述三极管Q2的基极与单片机8的P4.1引脚相接，所述反相器U1B的输出端与单片机8的P4.2引脚相接，所述运放U2A的输出端与单片机8的P4.3引脚相接。

本实施例中，实际接线过程中，所述RTL8015AS的SA0引脚-SA4引脚分别与单片机8的P2.0-P2.4引脚相接，所述RTL8015AS的SD0引脚-SD7引脚分别与单片机8的P1.0-P1.7引脚相接，所述RTL8015AS的RSTDRV引脚、IOWB引脚和IORB引脚分别与单片机8的P3.4引脚、P3.7引脚、P3.6引脚相接。

本实施例中，实际使用过程中，由二极管D1和一个电容C1组成自举电源，当三极管Q2导通，芯片IR2175的第7引脚被下拉到0V时，电容C1通过二极管D1从电源芯片IR2175的第1引脚充电，电阻R1用来限制充电电流，在芯片IR2175的第6引脚和芯片IR2175的第7引脚产生高压端悬浮电压VBS供电。当三极管Q1导通，芯片IR2175的第7引脚被拉到高电压时，高压端悬浮电压VBS是浮动的，并且此时二极管D1被反向偏置。芯片IR2175的第3引脚到芯片IR2175的第7引脚连接有二极管D2，因此芯片IR2175的第7引脚即VS脚最多可以较芯片IR2175的第3引脚即COM脚低一个二极管的压降，以使芯片IR2175工作能输出PWM信号。

本实施例中，实际使用过程中，开关S1的设置，是为了对锁存电路2进行复位。

本实用新型使用时，将电阻R2的另一端串接在检测电流的电路中，电阻R2将检测电流转换为电压信号至芯片IR2175的第8引脚，实现对检测电流的实时采样；当检测电流较大，即芯片IR2175的第8引脚接收到的电压大于-260mV～+260mV时，芯片IR2175的第4引脚输出典型宽度为2μs、低电平的过流电流信号，该低电平的过流电流信号并发送至锁存电路2，锁存电路2对该低电平的过流电流信号持续保持在低电平，便于单片机8能准确地获取低电平的过流电流信号，可以实现快速过流检测。另外，芯片IR2175的PWM信号输出端经过反相器U1C和反相器U1D，通过反相器对PWM信号进行幅值和差分处理，且设置两路二阶RC滤波电路对反相器U1C和反相器U1D的输出两路输出PWM信号分别进行RC滤波，然后由运放U2A求取两路输出PWM信号的差值，减少了PWM信号中的干扰信号，并将滤波后的PWM信号发送至单片机8，单片机8对滤波后的PWM信号进行处理得到检测电流，提高了检测检测的准确性，单片机8控制显示屏4对电流值进行显示，单片机8将接收到的电流值通过以太网模块5、隔离滤波器7和网络通信接口6发送至监控计算机，便于对电流检测仪工作状态的远程监控，确保电流检测仪处于稳定安全工作状态，提高电流检测仪的安全性，实用性强。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种电流检测仪，其特征在于：包括壳体、设置在所述壳体上的显示屏(4)和网路通信接口(6)以及设置在所述壳体内的电流检测电路，所述电流检测电路包括单片机(8)、与单片机(8)相接的网络通信模块以及依次连接的电流采集转换电路(1)、锁存电路(2)和滤波电路(3)，所述锁存电路(2)和滤波电路(3)的输出端均与单片机(8)的输入端相接，所述网络通信模块包括以太网模块(5)和与以太网模块(5)相接的隔离滤波器(7)，所述隔离滤波器(7)与网路通信接口(6)相接，所述显示屏(4)由单片机(8)进行控制；

所述电流采集转换电路(1)包括芯片IR2175、三极管Q1、三极管Q2和用于采集检测电流的电阻R2，所述芯片IR2175的第1引脚分两路，一路与15V电源输出端相接，另一路与二极管D1的阳极相接；所述芯片IR2175的第2引脚分两路，一路为PWM信号输出端，另一路经电阻R7接15V电源输出端；所述芯片IR2175的第3引脚接地，所述芯片IR2175的第4引脚分两路，一路为过流信号输出端，另一路经电阻R3接15V电源输出端；所述芯片IR2175的第6引脚分两路，一路与二极管D1的阴极相接，另一路与电容C1的一端相接；所述芯片IR2175的第7引脚分三路，一路与电容C1的另一端相接，另一路与二极管D3的阴极相接，第三路与电阻R1的一端相接；所述三极管Q1的集电极分两路，一路接15V电源输出端，另一路与二极管D2的阴极相接；所述三极管Q1的发射极分五路，第一路与二极管D2的阳极相接，第二路与电阻R1的另一端相接，第三路与电阻R2的一端相接，第四路与三极管Q2的集电极相接，第五路与二极管D4的阴极相接；所述二极管D4的阳极与三极管Q2的发射极相接，所述三极管D3的阳极接地，所述三极管Q1的基极和三极管Q2的基极均与单片机(8)相接。

2.按照权利要求1所述的一种电流检测仪，其特征在于：所述锁存电路(2)包括反相器U1A和反相器U1B，所述反相器U1A的输入端经电阻R6与过流信号输出端相接，所述反相器U1A的输出端与反相器U1B的输入端相接，所述反相器U1B的输出端分两路，一路与滑动电阻R4的一个固定端相接，另一路与单片机(8)相接；所述滑动电阻R4的另一个固定端和所述滑动电阻R4的滑动端的连接端与开关S1的一端相接，所述开关S1的另一端接15V电源输出端。

3.按照权利要求1所述的一种电流检测仪，其特征在于：所述滤波电路(3)包括反相器U1C、反相器U1D和运放U2A，所述反相器U1C的输入端与PWM信号输出端相接，所述反相器U1C的输出端分两路，一路与电阻R25的一端相接，另一路与反相器U1D的输入端相接；所述运放U2A的反相输入端分两路，一路与电阻R10的一端相接，另一路经电容C16接地；所述电阻R10的另一端分两路，一路与电阻R25的另一端相接，另一路经电容C3接地；所述运放U2A的正相输入端分三路，一路经电阻R13接地，另一路经并联的电容C4和电容C15接地，第三路与电阻R12的一端相接；所述电阻R12的另一端分两路，一路经电阻R11与反相器U1D的输出端相接，另一路经电容C5接地；所述运放U2A的输出端分三路，一路经电容C2与运放U2A的反相输入端相接，另一路经可变电阻R8与运放U2A的反相输入端相接，第三路与单片机(8)相接。

4.按照权利要求1所述的一种电流检测仪，其特征在于：所述以太网模块(5)包括芯片RTL8015AS，所述隔离滤波器(7)包括芯片20F001N，所述网路通信接口(6)为RJ45接口；

所述RTL8015AS的SA0引脚-SA4引脚分别与单片机(8)相接，所述RTL8015AS的SA5引脚-SA7引脚和所述RTL8015AS的SA10引脚-SA19引脚均接地，所述RTL8015AS的SA8引脚-SA9引脚接均与5V电源输出端，所述RTL8015AS的SD0引脚-SD7引脚分别与单片机(8)相接，所述RTL8015AS 的RSTDRV引脚、IOWB引脚和IORB引脚分别与单片机(8)相接，所述RTL8015AS的SMEMWB引脚、SMEMRB引脚和JP引脚均接5V电源输出端，所述RTL8015AS的IOCS16B引脚经电阻R20接地，所述RTL8015AS的AEN引脚接地，所述RTL8015AS的TPOUT+引脚分两路，一路经电容C20接地，另一路经电阻R21与芯片20F001N的TD+引脚相接；所述RTL8015AS的TPOUT-引脚分两路，一路经电容C21接地，另一路经电阻R22与芯片20F001N的TD-引脚相接；所述RTL8015AS的TPIN+引脚分两路，一路与电阻R23的一端相接，另一路与芯片20F001N的RD+引脚相接；所述RTL8015AS的TPIN-引脚分两路，一路与电阻R24的一端相接，另一路与芯片20F001N的RD-引脚相接；所述电阻R23的另一端、电阻R24的另一端经电容C22接地；所述芯片20F001N的TX+引脚与RJ45接口的TX+引脚相接，所述芯片20F001N的TX-引脚与RJ45接口的TX-引脚相接，所述芯片20F001N的RX+引脚与RJ45接口的RX+引脚相接，所述芯片20F001N的RX-引脚与RJ45接口的RX-引脚相接。

5.按照权利要求1所述的一种电流检测仪，其特征在于：所述显示屏(4)为LCD显示屏，所述LCD显示屏的VDD引脚接5V电源输出端，所述LCD显示屏的VSS引脚接地，所述LCD显示屏的VO引脚与滑动电阻R9的滑动端相接，所述LCD显示屏的引脚、E1引脚、E2引脚、R/W引脚、RS引脚均与单片机(8)相接，所述LCD显示屏的D0-D7引脚均与单片机(8)相接。