CN212780986U - 高精度电流检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种高精度电流检测装置，包括：精密电流采样模块，与控制模块连接，用于将电流信号转换为电压信号，并发送至控制模块；精密基准电压源模块，与控制模块连接，用于转换电压，为控制模块的模数转换提供输出基准参考电压；控制模块，与显示模块连接，用于对输入电压进行模数转换，采集数字电压信号并取均值；显示模块，用于显示数字电压信号的均值。本实用新型实施例提供的高精度电流检测装置，可以精确检测出毫安级的电流信号，进而对仪表回路和电气设备的故障进行准确区分及确定。

Description

高精度电流检测装置

技术领域

本实用新型实施例涉及电流检测技术领域，尤其涉及一种高精度电流检测装置。

背景技术

变频器的远程DCS设定毫安信号后，直接送入变频器的速度给定通道，当变频器输入通道出现故障或者给定电流信号回路出现故障时，设备不能正常运转，或者运行转速与给定信号不相符，由于信号电流微弱且存在信号干扰，现场维修人员采用万用表不能及时准确地判断故障，不能区分是仪表回路故障还是电气设备(变频器)故障。因此，开发一种高精度电流检测装置，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型实施例提供了一种高精度电流检测装置。

首先，本实用新型的实施例提供了一种高精度电流检测装置，包括：精密电流采样模块，与控制模块连接，用于将电流信号转换为电压信号，并发送至控制模块；精密基准电压源模块，与控制模块连接，用于转换电压，为控制模块的模数转换提供输出基准参考电压；控制模块，与显示模块连接，用于对输入电压进行模数转换，采集数字电压信号并取均值；显示模块，用于显示数字电压信号的均值。

在上述实施例内容的基础上，本实用新型的实施例提供了一种高精度电流检测装置，所述精密电流采样模块，包括：接线端子，与控制模块连接，用于提供电源端子及输入电流端子；低通滤波器，与接线端子连接，用于滤除高频干扰信号；高精度采样电阻，与接线端子连接，用于将毫安电流转换为电压信号。

在上述实施例内容的基础上，本实用新型的实施例提供了一种高精度电流检测装置，所述精密基准电压源模块，包括：基准参考电压限制芯片，与控制模块连接，用于将5伏电压转换为3伏电压，为控制模块的模数转换提供3 伏的输出基准参考电压。

在上述实施例内容的基础上，本实用新型的实施例提供了一种高精度电流检测装置，所述控制模块为单片机，与显示模块的驱动电路连接，用于对输入电压进行模数转换，采集数字电压信号并取均值，将数字电压信号的均值发送至显示模块的驱动电路。

在上述实施例内容的基础上，本实用新型的实施例提供了一种高精度电流检测装置，所述显示模块包括：驱动电路，与显示电路连接，用于接收单片机发送的数字电压信号的均值，并根据所述数字电压信号的均值对显示电路进行驱动；显示电路，用于接收驱动电路发送的驱动信号，并进行相应的显示。

在上述实施例内容的基础上，本实用新型的实施例提供了一种高精度电流检测装置，所述接线端子的型号为HEADER4。

在上述实施例内容的基础上，本实用新型的实施例提供了一种高精度电流检测装置，所述低通滤波器由若干电容器构成，所述若干电容器的两端均与接线端子连接。

在上述实施例内容的基础上，本实用新型的实施例提供了一种高精度电流检测装置，所述基准参考电压限制芯片的型号为ADR443BRZ。

在上述实施例内容的基础上，本实用新型的实施例提供了一种高精度电流检测装置，所述单片机的型号为PIC16F877A-I/P。

在上述实施例内容的基础上，本实用新型的实施例提供了一种高精度电流检测装置，所述驱动电路的型号为ULN2003A，所述显示电路为LED显示器。

本实用新型实施例提供的高精度电流检测装置，通过采用精密电流采样模块进行电流的精密采样，精密基准电压源模块对控制模块的输出电压进行限定，控制模块对输入电压进行转换并取均值，最后将均值电压在显示模块上进行显示，可以精确检测出毫安级的电流信号，进而对仪表回路和电气设备的故障进行准确区分及确定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的高精度电流检测装置原理示意图；

图2为本实用新型实施例提供的高精度电流检测装置结构示意图。

本实用新型实施例的实现、功能特点及优点将在具体实施方式中结合附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后…)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，本实用新型提供的各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本实用新型实施例提供了一种高精度电流检测装置，参见图1，该高精度电流检测装置包括：精密电流采样模块，与控制模块连接，用于将电流信号转换为电压信号，并发送至控制模块；精密基准电压源模块，与控制模块连接，用于转换电压，为控制模块的模数转换提供输出基准参考电压；控制模块，与显示模块连接，用于对输入电压进行模数转换，采集数字电压信号并取均值；显示模块，用于显示数字电压信号的均值。

本实用新型实施例提供的高精度电流检测装置，通过采用精密电流采样模块进行电流的精密采样，精密基准电压源模块对控制模块的输出电压进行限定，控制模块对输入电压进行转换并取均值，最后将均值电压在显示模块上进行显示，可以精确检测出毫安级的电流信号，进而对仪表回路和电气设备的故障进行准确区分及确定。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的高精度电流检测装置，所述精密电流采样模块，包括：接线端子，与控制模块连接，用于提供电源端子及输入电流端子；低通滤波器，与接线端子连接，用于滤除高频干扰信号；高精度采样电阻，与接线端子连接，用于将毫安电流转换为电压信号。具体地，精密电流采样模块由高精度采样电阻(精度达到万分之二)串联在电流回路中，将电流信号转换为电压信号，送入单片机(即控制模块) 输入端口，由于单片机输入端口由运算放大器组成，其输入阻抗很大，因此电流采样不会引起原来电流信号的衰减。具体可以参见图2中的接线端子①、低通滤波器②及高精度采样电阻③。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的高精度电流检测装置，所述精密基准电压源模块，包括：基准参考电压限制芯片，与控制模块连接，用于将5伏电压转换为3伏电压，为控制模块的模数转换提供3伏的输出基准参考电压。具体地，精密基准电压源模块作为单片机模数转换(A/D转换) 的基准电压源，采样集成电路为ADR443，其输入电压范围为3-18V(具体可以为5V)，输出电压为3V(即限制单片机的输出电压不能大于3V)，电压误差在±6Mv之间，具有很高的电源精度，保证了A/D转换的精度。具体可以参见图2中的基准参考电压限制芯片④。

信号取样采用高精度采样电阻以及采用的精密基准电压源模块集成电路作为基准低压，保证了检测精度。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的高精度电流检测装置，所述控制模块为单片机，与显示模块的驱动电路连接，用于对输入电压进行模数转换，采集数字电压信号并取均值，将数字电压信号的均值发送至显示模块的驱动电路。具体地，单片机控制电路采用美国微芯公司的PIC16F877A芯片，采样电路进行低通滤波，通过软件算法运算将模拟电压信号转换为数字信号，此数字信号经单片机的控制端口，送入LED显示装置进行十进制实时显示。软件上利用单片机的定时器对输入电压进行采集，采用平均值滤波算法，将采样16次的数值进行平均值计算。其中，平均值滤波算法是现有技术中比较常用的滤波算法。在滤波时,将N个周期的采样值计算平均值。当N取值较大时,滤波后的信号比较平滑,但是灵敏度差，相反N取值较小时,滤波平滑效果差,但灵敏度好。由于平均值滤波算法是现有技术，故此处不再赘述。具体可以参见图2中的单片机⑤。

硬件上采用低通滤波器，软件上采用平均值滤波技术，进一步保证了检测的精度。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的高精度电流检测装置，所述显示模块包括：驱动电路，与显示电路连接，用于接收单片机发送的数字电压信号的均值，并根据所述数字电压信号的均值对显示电路进行驱动；显示电路，用于接收驱动电路发送的驱动信号，并进行相应的显示。具体可以参见图2中的驱动电路⑦和显示电路⑧。采用单片机控制及四位高亮 LED显示，稳定可靠，运行效果良好，连续运行两年未发生故障。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的高精度电流检测装置，所述接线端子的型号为HEADER4。具体可以参见图2中的接线端子①。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的高精度电流检测装置，所述低通滤波器由若干电容器构成，所述若干电容器的两端均与接线端子连接。具体可以参见图2中的两个电容器构成的低通滤波器②。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的高精度电流检测装置，所述基准参考电压限制芯片的型号为ADR443BRZ。具体可以参见图2中的基准参考电压限制芯片④

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的高精度电流检测装置，所述单片机的型号为PIC16F877A-I/P。具体可以参见图2中的单片机⑤。

在上述实施例的基础上，本实用新型实施例中提供的高精度电流检测装置，所述驱动电路的型号为ULN2003A，所述显示电路为LED显示器。具体可以参见图2中的驱动电路⑦和显示电路⑧。

本实用新型实施例中提供的高精度电流检测装置，其整体面貌可以参见图2。图2中，①为接线端子，其中1、2为电源端子，3、4为输入电流端子。②为由两个电解电容器组成的低通滤波器，可有效滤除高频干扰信号。③为高精度采样电阻，将毫安电流信号转换为电压信号。④为基准参考电压限制芯片，具体型号为ADR443BRZ。⑤为单片机，采集输入信号，并进行A/D转换及软件滤波，输出到外围电路。⑥为单片机晶振电路。⑦为驱动电路(具体为一芯片)，型号为ULN2003。⑧为显示电路，具体为带两位小数点的四位LED 显示器。

具体实施时采用Altium Designer软件设计电路图纸，并生成印刷线路板 (PCB)，将PCB文件发送制作厂家，制作PCB板。依据PCB板上的元件型号及数量购买元件，将元件焊接在PCB上。编写单片机软件，利用定时器进行循环采样，反复调试，直至完成各项功能。将软件下载单片机中，在接线端子上接入电源及输入信号，进行调试运行，直至完成各项要求。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

在本专利中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高精度电流检测装置，其特征在于，包括：

精密电流采样模块，与控制模块连接，用于将电流信号转换为电压信号，并发送至控制模块；

精密基准电压源模块，与控制模块连接，用于转换电压，为控制模块的模数转换提供输出基准参考电压；

控制模块，与显示模块连接，用于对输入电压进行模数转换，采集数字电压信号并取均值；

显示模块，用于显示数字电压信号的均值。

2.根据权利要求1所述的高精度电流检测装置，其特征在于，所述精密电流采样模块，包括：

接线端子，与控制模块连接，用于提供电源端子及输入电流端子；

低通滤波器，与接线端子连接，用于滤除高频干扰信号；

高精度采样电阻，与接线端子连接，用于将毫安电流转换为电压信号。

3.根据权利要求1所述的高精度电流检测装置，其特征在于，所述精密基准电压源模块，包括：基准参考电压限制芯片，与控制模块连接，用于将5伏电压转换为3伏电压，为控制模块的模数转换提供3伏的输出基准参考电压。

4.根据权利要求1所述的高精度电流检测装置，其特征在于，所述控制模块为单片机，与显示模块的驱动电路连接，用于对输入电压进行模数转换，采集数字电压信号并取均值，将数字电压信号的均值发送至显示模块的驱动电路。

5.根据权利要求4所述的高精度电流检测装置，其特征在于，所述显示模块包括：

驱动电路，与显示电路连接，用于接收单片机发送的数字电压信号的均值，并根据所述数字电压信号的均值对显示电路进行驱动；

显示电路，用于接收驱动电路发送的驱动信号，并进行相应的显示。

6.根据权利要求2所述的高精度电流检测装置，其特征在于，所述接线端子的型号为HEADER4。

7.根据权利要求6所述的高精度电流检测装置，其特征在于，所述低通滤波器由若干电容器构成，所述若干电容器的两端均与接线端子连接。

8.根据权利要求3所述的高精度电流检测装置，其特征在于，所述基准参考电压限制芯片的型号为ADR443BRZ。

9.根据权利要求4所述的高精度电流检测装置，其特征在于，所述单片机的型号为PIC16F877A-I/P。

10.根据权利要求5所述的高精度电流检测装置，其特征在于，所述驱动电路的型号为ULN2003A，所述显示电路为LED显示器。

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