CN215116490U - 一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置，该装置包括电流采集电路、电压采集电路和检测控制器，检测控制器设有控制芯片，控制芯片上设有ADC采样模块，ADC采样模块上设有用于采集电流的电流采样接口和用于采集电压的电压采样接口；电流采集电路设有电流采样电阻，电流采样电阻通过精密放大器与ADC采样模块上的电流采样接口连接；电压采集电路设有电压采样电阻，电压采样电阻与ADC采样模块上的电压采样接口连接，电流采样电阻和电压采样电阻构成了对被测移动设备的电压进行分压的电阻分压电路。采用本实用新型所述的装置和方法具有数字化、集成化、接口灵活、可扩展性好等性能特点，具有较强的实用价值。

Description

一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种电压、电流、功耗动态检测装置，特别涉及一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置。

背景技术

随着移动装备(例如机器人等)研发，低功耗的设计方式自然成了大势所趋，通过监测产品动态工作过程，优化高功耗工作点设计及异常功耗监测就能达到产品高效率、高可靠低功耗的设计目的。

在移动设备研制调试工作中，电压、电流、功耗动态检测是产品调试的重要环节，而移动装备的动态运动中无法采用常规电压、电流、功率测量仪表，另外，现有电压、电流、功耗的测试仪器体积较大，现有库伦计体积大接口还存在使用不灵活等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种设计合理的移动设备电流、电压及功率的动态检测装置，旨在解决现有移动装备在调试测试过程中电压、电流、功耗动态检测极不方便的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置，其特点是，该装置包括电流采集电路、电压采集电路和检测控制器，检测控制器设有控制芯片，控制芯片上设有ADC采样模块，ADC采样模块上设有用于采集电流的电流采样接口和用于采集电压的电压采样接口；

电流采集电路设有电流采样电阻，电流采样电阻通过精密放大器与ADC采样模块上的电流采样接口连接；

电压采集电路设有电压采样电阻，电压采样电阻与ADC采样模块上的电压采样接口连接，

电流采样电阻和电压采样电阻并联构成了对被测移动设备的电压进行分压的电阻分压电路，电阻分压电路上设有用于连接被测移动设备与电阻分压电路的测量接头，测量接头采用XT30接插件，该接插件具有通过电流大，体积小，接插可靠等特点，

其中，该装置选用ST意法半导体单片机STM32L011作为控制器，该控制器具有小体积低功耗等特点，接口满足需求，该单片机STM32L011具有12位ADC，两路UART，SPI接口等。

优选地，所述检测控制器上还设有与外接设备连接的隔离串口，隔离串口通过光耦隔离模块与控制芯片连接，外接设备是指需要使用到电压、电流、功率信号的控制器。

优选地，所述光耦隔离模块设有由发光二极管和光敏三极管组成的光电耦合器，它将发光二极管和光敏三极管组装在一起并利用光信号来传递信息，实现电路信号的电->光->电的传输(光电耦合电路)，这样的目的是为了电路的输入与电气上处于完全隔离的状态，实现输入输出部分的电气隔离，提高其抗干扰能力和可靠性及稳定性。

优选地，所述检测控制器上还连接有OLED显示屏，该显示屏为0.91寸OLED显示屏，接口为SPI接口，其中一个SPI接口为SCL\SDA接口，SCL\SDA接口处均连接有上拉电阻。

优选地，所述电流采集电路包括电阻R13，电阻R13的输入端和输出端分别连接有一个测量接头，电阻R13的输出端还通过电阻R18与精密放大器的反相输入端连接，电阻R13的输入端还通过电阻R18与精密放大器的正相输入端连接，精密放大器的输出端通过电阻R20与控制芯片连接，精密放大器的反相输入端与正相输入端之间连接有电容C11，精密放大器的反相输入端与输出端之间连接有并联设置的电阻R17和电容C9，精密放大器的正相输入端还通过电阻R23接地。

优选地，所述电压采样电路包括串联的电阻R5和电阻R8，电阻R5与电阻R8之间的电路通过电阻R7与控制芯片连接。

优选地，该装置还设有给整个装置提供电能的供电电路，所述供电电路包括降压电路和降压稳压电路。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1.体积小、使用简单，适用于移动装备开发；

2.成本低，效率高，特别适用于系统集成；

3.接口灵活性强，可扩展能力好。

采用本实用新型所述的装置和方法具有数字化、集成化、接口灵活、可扩展性好等性能特点，具有较强的实用价值。

附图说明

图1为本实用新型所述动态检测装置的系统原理框图；

图2为电流采集电路的原理图；

图3为电压采集电路的原理图；

图4为检测控制器的电路原理图；

图5为光耦隔离模块的电路原理图；

图6为显示屏的电路原理图；

图7为供电电路的原理图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参照图1，一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置，该装置包括电流采集电路、电压采集电路和检测控制器，检测控制器设有控制芯片，控制芯片上设有ADC采样模块，ADC采样模块上设有用于采集电流的电流采样接口和用于采集电压的电压采样接口；

电流采集电路设有电流采样电阻，电流采样电阻通过精密放大器与ADC采样模块上的电流采样接口连接；

电压采集电路设有电压采样电阻，电压采样电阻与ADC采样模块上的电压采样接口连接，

电流采样电阻和电压采样电阻并联构成了对被测移动设备的电压进行分压的电阻分压电路，所述控制芯片通过光耦隔离模块与外接设备连接，所述光耦隔离模块设有由发光二极管和光敏三极管组成的光电耦合器，也可采用现有技术公开的任一种光电耦合器。

参照图2，所述电流采集电路包括电阻R13，电阻R13的输入端和输出端分别连接有一个测量接头，电阻R13的输出端还通过电阻R18与精密放大器的反相输入端连接，电阻R13的输入端还通过电阻R18与精密放大器的正相输入端连接，精密放大器的输出端通过电阻R20与控制芯片连接，精密放大器的反相输入端与正相输入端之间连接有电容C11，精密放大器的反相输入端与输出端之间连接有并联设置的电阻R17和电容C9，精密放大器的正相输入端还通过电阻R23接地，R13电阻为电流采样电阻，例如10A电流可在0.01R电阻上产生0.1V压降，UOT-、OUT+经过N2(OPA335)放大至0-3V区间供ADC采样，图中ADC_IN0接控制芯片上的D1 ADC输入；

参照图3，所述电压采样电路包括串联的电阻R5和电阻R8，电阻R5与电阻R8之间的电路通过电阻R7与控制芯片连接，该电路采用R5、R8对被测移动设备的电压VP进行分压至0-3V，ADC_IN1接控制芯片上的D1 ADC输入；

参照图4，该装置选用ST意法半导体单片机STM32L011作为控制器，该控制器具有小体积低功耗等特点，接口满足需求。该单片机STM32L011具有12位ADC，两路UART，SPI接口等。图中ADC_IN0用于电流采样，ADC_IN1用于电压采样，TX2、RX2用于对外串口通信，SCL\SDA用于0.91寸OLED屏幕接口；

参照图5，光耦隔离模块的输出TX2信号经过隔离输出为TX2_OUT，外部RX2_OUT信号经过隔离输入为RX2，3.3V_O为外部接口供电；

参照图6，所述显示屏为0.91寸OLED显示屏，接口为SPI接口，其中SCL\SDA均需接入上拉电阻。

参照图7，该装置还设有给整个装置提供电能的供电电路，供电电路主要由降压电路及降压稳压电路组成，设备供电电压VP(例如48V，实际设计可根据输入电压调整R1、R3阻值)经过V2(MM3Z5V1)稳压二极管稳压为5V，通过V1(BCX56)提供电流输出能力。R1为过2W功率电阻，满足过电流通过能力。

经过N1(TPS70933)降压芯片将5V电压将为电路所需的3.3.V电压并提供稳定的驱动能力。

所述检测控制器上还连接有OLED显示屏，OLED显示屏上的接口为SPI接口，其中一个SPI接口为SCL\SDA接口，SCL\SDA接口处均连接有上拉电阻。

一种移动设备的动态检测方法，该方法采用上述的动态检测装置，工作过程为，

通过电阻分压电路采集被测移动设备的工作电流，将采集到的电流信号通过精密放大器进行滤波、放大，经过控制芯片上的ADC采样、保持、量化和编码完成ADC转换，转换成电流数字信号；

通过电阻分压电路分压后，由ADC转换成电压数字信号，由控制芯片的积分计算后输出电压、电流及功率信号，计算得到的电压、电流及功率信号经过显示屏显示以及经串口提供给外接设备，本实用新型具有数字化、集成化、接口灵活、可扩展性好等性能特点，具有较强的实用价值。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置，其特征在于：该装置包括电流采集电路、电压采集电路和检测控制器，检测控制器设有控制芯片，控制芯片上设有ADC采样模块，ADC采样模块上设有用于采集电流的电流采样接口和用于采集电压的电压采样接口；

电流采集电路设有电流采样电阻，电流采样电阻通过精密放大器与ADC采样模块上的电流采样接口连接；

电压采集电路设有电压采样电阻，电压采样电阻与ADC采样模块上的电压采样接口连接，

电流采样电阻和电压采样电阻并联构成了对被测移动设备的电压进行分压的电阻分压电路，电阻分压电路上设有与被测移动设备连接的测量接头。

2.根据权利要求1所述的一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置，其特征在于，所述检测控制器上还设有与外接设备连接的隔离串口，隔离串口通过光耦隔离模块与控制芯片连接。

3.根据权利要求2所述的一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置，其特征在于，所述光耦隔离模块设有由发光二极管和光敏三极管组成的光电耦合器。

4.根据权利要求1所述的一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置，其特征在于，所述电流采集电路包括电阻R13，电阻R13的输入端和输出端分别连接有一个测量接头，电阻R13的输出端还通过电阻R18与精密放大器的反相输入端连接，电阻R13的输入端还通过电阻R18与精密放大器的正相输入端连接，精密放大器的输出端通过电阻R20与控制芯片连接，精密放大器的反相输入端与正相输入端之间连接有电容C11，精密放大器的反相输入端与输出端之间连接有并联设置的电阻R17和电容C9，精密放大器的正相输入端还通过电阻R23接地。

5.根据权利要求1所述的一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置，其特征在于，所述电压采集电路包括串联的电阻R5和电阻R8，电阻R5与电阻R8之间的电路通过电阻R7与控制芯片连接。

6.根据权利要求1所述的一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置，其特征在于，所述检测控制器上还连接有OLED显示屏，OLED显示屏上的接口为SPI接口，其中一个SPI接口为SCL\SDA接口，SCL\SDA接口处均连接有上拉电阻。

7.根据权利要求1所述的一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置，其特征在于，该装置还设有给整个装置提供电能的供电电路。

8.根据权利要求7所述的一种移动设备电流、电压及功率的动态检测装置，其特征在于，所述供电电路包括降压电路和降压稳压电路。

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