CN215953723U - 数字传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了数字传感器，包括二总线电源与通讯模块、VREF参考电压模块、MCU模块、联动信号处理模块、电流采样模块、电压采样模块、漏电采样模块和温度采样模块；电流采样模块、电压采样模块、漏电采样模块与温度采样模块分别与MCU模块相连接；二总线电源与通讯模块与MCU模块通讯连接；二总线电源与通讯模块分别连接MCU模块和VREF参考电压模块；VREF参考电压模块分别与电流采样模块、电压采样模块与漏电采样模块相连接；联动信号处理模块与MCU模块相连接。本实用新型提供的数字传感器，满足现场实际应用的需求，提高了产品适用性；提高检测准确度，稳定性强；电路设计简单，集成度高，成本较低且使用方便。

Description

数字传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及数字传感器。

背景技术

目前市场上常见的电压、电流、温度和漏电的测量设备一般都是多个基本量进行组合构成的产品，但是由于产品体积有限一般只会选取一到两个进行组合，全量测量则会造成设备的成本太高，同时设备体积较大，不易安装，另外当产品需求变更时，则不能灵活变更，只能重新开发新设备以适配不同的应用需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供数字传感器，可以解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

根据本实用新型的一个方面，提供了数字传感器，包括二总线电源与通讯模块、VREF参考电压模块、MCU模块、联动信号处理模块、电流采样模块、电压采样模块、漏电采样模块和温度采样模块；电流采样模块、电压采样模块、漏电采样模块与温度采样模块的输出端分别与MCU模块的输入端相连接；二总线电源与通讯模块与MCU模块通讯连接；二总线电源与通讯模块的输出端分别连接MCU模块和VREF参考电压模块的输入端，二总线电源与通讯模块为MCU模块和VREF参考电压模块供电；VREF参考电压模块的输出端分别与电流采样模块、电压采样模块与漏电采样模块的输入端相连接；联动信号处理模块的输出端与MCU模块的输入端相连接。

在一些实施方式中，二总线电源与通讯模块包括接线端子J1、芯片U2、芯片U5和芯片U3，芯片U2为型号MB10F的整流桥芯片，芯片U5为型号HT45B0003的两线式高压收发器，芯片U3为型号SN74AHC1G14的单路施密特触发反向器闸；接线端子J1的第一引脚和第二引脚分别连接芯片U2的两个输入端，芯片U2的输出端分别与芯片U5和芯片U3的输入端相连接，芯片U5的TX引脚和RX引脚分别与MCU模块的通信端口相连接，芯片U3的输出端与MCU模块的输入端相连接。

在一些实施方式中，MCU模块包括接线端子J5、芯片U6和芯片U1，芯片U6为型号HC32F005C6PA的微控制器，芯片U1为型号PT2467的H桥驱动芯片；接线端子J5的第一引脚与芯片U1的输出端相连接，接线端子J5的第三引脚与第五引脚分别与芯片U6的输入端相连接，芯片U1的输入端与MCU模块的通信端口相连接。

在一些实施方式中，VREF参考电压模块包括型号为LMV321的芯片U4，芯片U4的电源输入端与二总线电源与通讯模块的输出端相连接，芯片U4的输出端分别与电流采样模块、电压采样模块与漏电采样模块的输入端相连接。

在一些实施方式中，联动信号处理模块包括电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25和芯片U7，芯片U7为型号PC817的光电耦合芯片，电阻R22、电阻R23、电阻R24和电阻R25串联连接在芯片U7的引脚1，芯片U7的引脚3连接MCU模块的输入端。

在一些实施方式中，还包括指示灯显示模块，指示灯显示模块的一端连接二总线电源与通讯模块，另一端连接MCU模块。

本实用新型提供的数字传感器，通过分别设置测量电压、电流、温度和漏电的采样模块，满足现场实际应用的需求，提高了产品的适用性；MCU模块将各个采样模块采集到的数据经过处理后，通过二总线通讯方式将信息传递给上位机，提高检测的准确性，稳定性强；电路设计简单，集成度高，成本较低且使用方便，适于批量生产；联动信号处理模块能够接收配电箱中的重合闸信号并进行上报，进一步提高数字传感器的适用性。

另外，在本实用新型技术方案中，凡未作特别说明的，均可通过采用本领域中的常规手段来实现本技术方案。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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为本实用新型一实施例提供的数字传感器的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例提供的数字传感器的二总线电源与通讯模块的电路图。

图3为本实用新型一实施例提供的数字传感器的MCU模块的电路图。

图4为本实用新型一实施例提供的数字传感器的VREF参考电压模块的电路图。

图5为本实用新型一实施例提供的数字传感器的电流采样模块的电路图。

图6为本实用新型一实施例提供的数字传感器的电压采样模块的电路图。

图7为本实用新型一实施例提供的数字传感器的漏电采样模块的电路图。

图8为本实用新型一实施例提供的数字传感器的温度采样模块的电路图。

图9为本实用新型一实施例提供的数字传感器的联动信号处理模块的电路图。

图10为本实用新型一实施例提供的数字传感器的指示灯显示模块的电路图。

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。

实施例：

在本实施例中，参考说明书附图1-10，提供了一种数字传感器，包括二总线电源与通讯模块、VREF参考电压模块、MCU模块、联动信号处理模块、电流采样模块、电压采样模块、漏电采样模块和温度采样模块；电流采样模块、电压采样模块、漏电采样模块与温度采样模块的输出端分别与MCU模块的输入端相连接；二总线电源与通讯模块与MCU模块通讯连接；二总线电源与通讯模块的输出端分别连接MCU模块和VREF参考电压模块的输入端，二总线电源与通讯模块为MCU模块和VREF参考电压模块供电；VREF参考电压模块的输出端分别与电流采样模块、电压采样模块与漏电采样模块的输入端相连接；联动信号处理模块的输出端与MCU模块的输入端相连接。

在可选的实施例中，二总线电源与通讯模块包括接线端子J1、芯片U2、芯片U5和芯片U3，芯片U2为型号MB10F的整流桥芯片，芯片U5为型号HT45B0003的两线式高压收发器，芯片U3为型号SN74AHC1G14的单路施密特触发反向器闸；接线端子J1的第一引脚和第二引脚分别连接芯片U2的两个输入端，芯片U2的输出端正极依次连接二极管D1和电阻R1后，与芯片U5的VCC引脚相连；芯片U2的输出端正极通过电阻R13连接芯片U5的TRX引脚，芯片U3的VDD引脚连接芯片U3的VCC引脚，芯片U5的TX引脚连接MCU模块的通信端口，芯片U5的RX引脚通过电阻R17连接MCU模块的通信端口，芯片U2的输出端正极通过电阻R8连接芯片U3的A引脚，芯片U3的Y引脚通过电阻R19与MCU模块的输入端相连接。由此，通过二总线进行供电与通信，便于应用，降低成本。

在可选的实施例中，MCU模块包括接线端子J5、芯片U6和芯片U1，芯片U6为型号HC32F005C6PA的微控制器，芯片U1为型号PT2467的H桥驱动芯片；接线端子J5的第一引脚与芯片U1的输出端相连接，接线端子J5的第三引脚与第五引脚分别与芯片U6的输入端相连接，芯片U1的输入端与MCU模块的通信端口相连接，接线端子J5用于与电流采样模块、电压采样模块和漏电采样模块的输出端相连接。由此，通过设置接线端子J5，即可根据实际情况，任意选择采样模块自由组合，提高产品灵活性与适用性。

在可选的实施例中，VREF参考电压模块包括型号为LMV321的芯片U4，芯片U4的电源输入端与二总线电源与通讯模块的输出端相连接，芯片U4的输出端分别与电流采样模块、电压采样模块与漏电采样模块的输入端相连接。

在可选的实施例中，电流采样模块包括三个电流采样电路，三个电流采样电路的输出端分别与MCU模块电连接。每个电流采样电路包括一个变压器，变压器的一次侧连接待测电流中的一相，变压器的二次侧连接VREF参考电压模块的输出端。由此，实现对电流数据的采样，有利于提高检测的精确率，满足三相电路的检测需求。

在可选的实施例中，电压采样模块包括三个电压采样电路，三个电压采样电路的输出端分别与MCU模块电连接。每个电压采样电路包括一组串联电阻，串联电阻的一端连接待测电压中的一相，另外一端为电压采样电路的输出端。由此，实现对电压数据的采样，有利于提高检测的精确率，满足三相电路的检测需求。

在可选的实施例中，漏电采样模块包括运算放大器U11，VREF参考电压模块的输出端与运算放大器U11的反向输入端电连接，运算放大器U11的输出端串联电阻R158后，作为漏电采样模块的输出端与MCU模块电连接。由此，采用运算放大器实现漏电采样，电路设计简单，可靠性高，同时抗电磁兼容特性高。

在可选的实施例中，温度采样模块包括四个温度采样电路，四个温度采样电路的输出端分别与MCU模块电连接。每个温度采样电路包括两个串联连接的电阻。

在可选的实施例中，联动信号处理模块包括电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25和芯片U7，芯片U7为型号PC817的光电耦合芯片，电阻R22、电阻R23、电阻R24和电阻R25串联连接在芯片U7的引脚1，芯片U7的引脚3连接MCU模块的输入端。

在可选的实施例中，数字传感器还可以包括指示灯显示模块，指示灯显示模块的一端连接二总线电源与通讯模块，另一端连接MCU模块。由此，通过设置指示灯显示模块，对数字传感器的工作状态进行提示，便于用户进行操作。

本实用新型提供的数字传感器，通过分别设置测量电压、电流、温度和漏电的采样模块，满足现场实际应用的需求，提高了产品的适用性；MCU模块将各个采样模块采集到的数据经过处理后，通过二总线通讯方式将信息传递给上位机，提高检测的准确性，稳定性强；电路设计简单，集成度高，成本较低且使用方便，适于批量生产；联动信号处理模块能够接收配电箱中的重合闸信号并进行上报，进一步提高数字传感器的适用性。

以上所述仅是本实用新型的可选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.数字传感器，其特征在于，包括二总线电源与通讯模块、VREF参考电压模块、MCU模块、联动信号处理模块、电流采样模块、电压采样模块、漏电采样模块和温度采样模块；

所述电流采样模块、所述电压采样模块、所述漏电采样模块与所述温度采样模块的输出端分别与所述MCU模块的输入端相连接；

所述二总线电源与通讯模块与所述MCU模块通讯连接；

所述二总线电源与通讯模块的输出端分别连接所述MCU模块和所述VREF参考电压模块的输入端，所述二总线电源与通讯模块为所述MCU模块和所述VREF参考电压模块供电；

所述VREF参考电压模块的输出端分别与所述电流采样模块、所述电压采样模块与所述漏电采样模块的输入端相连接；

所述联动信号处理模块的输出端与所述MCU模块的输入端相连接。

2.根据权利要求1所述的数字传感器，其特征在于，所述二总线电源与通讯模块包括接线端子J1、芯片U2、芯片U5和芯片U3，所述芯片U2为型号MB10F的整流桥芯片，所述芯片U5为型号HT45B0003的两线式高压收发器，所述芯片U3为型号SN74AHC1G14的单路施密特触发反向器闸；所述接线端子J1的第一引脚和第二引脚分别连接所述芯片U2的两个输入端，所述芯片U2的输出端分别与所述芯片U5和所述芯片U3的输入端相连接，所述芯片U5的TX引脚和RX引脚分别与所述MCU模块的通信端口相连接，所述芯片U3的输出端与所述MCU模块的输入端相连接。

3.根据权利要求1所述的数字传感器，其特征在于，所述MCU模块包括接线端子J5、芯片U6和芯片U1，所述芯片U6为型号HC32F005C6PA的微控制器，所述芯片U1为型号PT2467的H桥驱动芯片；所述接线端子J5的第一引脚与所述芯片U1的输出端相连接，所述接线端子J5的第三引脚与第五引脚分别与所述芯片U6的输入端相连接，所述接线端子J5用于连接所述电压采样模块、所述漏电采样模块和所述温度采样模块，所述芯片U1的输入端与所述MCU模块的通信端口相连接。

4.根据权利要求1所述的数字传感器，其特征在于，所述VREF参考电压模块包括型号为LMV321的芯片U4，所述芯片U4的电源输入端与所述二总线电源与通讯模块的输出端相连接，所述芯片U4的输出端分别与所述电流采样模块、所述电压采样模块与所述漏电采样模块的输入端相连接。

5.根据权利要求1所述的数字传感器，其特征在于，所述联动信号处理模块包括电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25和芯片U7，所述芯片U7为型号PC817的光电耦合芯片，所述电阻R22、电阻R23、电阻R24和电阻R25串联连接在所述芯片U7的引脚1，所述芯片U7的引脚3连接所述MCU模块的输入端。

6.根据权利要求1所述的数字传感器，其特征在于，还包括指示灯显示模块，所述指示灯显示模块的一端连接所述二总线电源与通讯模块，另一端连接所述MCU模块。

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