本實(shí)用新型屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線電流檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

無線電流檢測(cè)技術(shù)是一種通過將傳輸線上的交變電流通過互感變壓器轉(zhuǎn)換成電壓量，進(jìn)而進(jìn)行采集的技術(shù)。無線電流檢測(cè)裝置的用途主要有：1.工業(yè)應(yīng)用:電網(wǎng)傳輸線上電流測(cè)量，發(fā)電機(jī)輸出電流監(jiān)控，電動(dòng)機(jī)輸入電流監(jiān)控，三相交變電源等電力系統(tǒng)中電流量的測(cè)量。2.企業(yè)應(yīng)用：對(duì)生產(chǎn)的恒流恒壓源進(jìn)行輸出特性評(píng)估，包括其輸出的諧波雜散程度等。3.民用：家用、車用便攜電源的狀態(tài)檢測(cè)等。在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，電網(wǎng)電壓由于用電器的增多，阻抗特性的復(fù)雜，會(huì)使反饋回電網(wǎng)的電流含有很多豐富的諧波分量，同時(shí)一些交變電源由于負(fù)載特性的不同，也會(huì)使電源工作不正常，而且對(duì)于強(qiáng)電網(wǎng)絡(luò)或者弱電網(wǎng)絡(luò)，有線連接的電流檢測(cè)裝置為對(duì)主回路有一定干擾。因此有必要設(shè)計(jì)一種隔離式的具有諧波測(cè)量功能的電流傳感裝置，以適應(yīng)不同場(chǎng)合的檢測(cè)需求。

從原理角度看，目前應(yīng)用較多的是通過電流型互感器來檢測(cè)交變電流，測(cè)量諧波的方法有基于模擬電路的濾波法和基于數(shù)字處理系統(tǒng)的傅里葉變換法。其中傅里葉變換法，可以通過數(shù)字系統(tǒng)將采樣回來的交流信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，進(jìn)而在數(shù)字域進(jìn)行濾波，系統(tǒng)較為簡潔，但實(shí)時(shí)性不好，不同的處理系統(tǒng)延遲不一樣。基于模擬電路的濾波法，是通過模擬濾波器將信號(hào)直接進(jìn)行分離，數(shù)字系統(tǒng)的作用只是采樣和顯示，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較好，穩(wěn)定性較高。在目前的一些應(yīng)用中，電流檢測(cè)裝置大多通過不同頻帶的濾波器將頻率分開來，這樣就使得濾波器系統(tǒng)變得較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提出一種采樣精度高，實(shí)時(shí)性好，系統(tǒng)簡潔，人機(jī)交互良好的中小交變電流檢測(cè)裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種無線電流檢測(cè)裝置，包括交變電流輸出和上位機(jī)，還包括電流型互感器系統(tǒng)、濾波器系統(tǒng)、輔助電源系統(tǒng)、單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)；電流型互感器系統(tǒng)、濾波器系統(tǒng)串聯(lián)接入交變電流輸出，濾波器系統(tǒng)與單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)的輸入端相連，單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)的輸出端連接上位機(jī)，輔助電源系統(tǒng)分別連接電流型互感器系統(tǒng)、濾波器系統(tǒng)和單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)。

在上述的無線電流檢測(cè)裝置中，電流型互感器系統(tǒng)包括變壓器、放大器電路；變壓器輸入端連接交變電流輸出，放大器電路連接變壓器輸出端。

在上述的無線電流檢測(cè)裝置中，變壓器原副線圈匝數(shù)比為1：14，磁芯為ZS157125鐵硅鋁，放大器電路核心運(yùn)算放大器采用OPA313單電源運(yùn)算放大器。

在上述的無線電流檢測(cè)裝置中，濾波器系統(tǒng)包括三階有源低通濾波器和三階有源高通濾波器；三階有源低通濾波器與三階有源高通濾波器并聯(lián)后接入放大器電路輸出端。

在上述的無線電流檢測(cè)裝置中，三階有源低通濾波器和三階有源高通濾波器的核心運(yùn)放均選用OPA313單電源運(yùn)放；三階有源低通濾波器的截止頻率為1300Hz，三階有源高通濾波器的截止頻率為2700Hz。

在上述的無線電流檢測(cè)裝置中，輔助電源系統(tǒng)包括大電容充電電路，基于TPS61073的BOOST升壓電路；大電容充電電路包括一個(gè)10歐姆限流電阻，低導(dǎo)通壓降二極管B10100和2.2F電容，2.2F電容與一個(gè)10uf的坦電容并聯(lián)以降低輸出紋波，基于TPS61073的BOOST升壓電路串聯(lián)接入大電容充電電路之后，基于TPS61073的BOOST升壓電路輸入限制為1.8V以上，輸出電壓恒定為5V。

在上述的無線電流檢測(cè)裝置中，單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)包括單片機(jī)系統(tǒng)和藍(lán)牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)連接濾波器系統(tǒng)輸出口，藍(lán)牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)發(fā)送端連接單片機(jī)系統(tǒng)IO口，藍(lán)牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)接收端連接上位機(jī)USB口；輔助電源系統(tǒng)為單片機(jī)系統(tǒng)提供5V電壓。

在上述的無線電流檢測(cè)裝置中，單片機(jī)系統(tǒng)采用MSP430F5529，藍(lán)牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)采用TICC2650。

本實(shí)用新型工作原理：以電流型互感器系統(tǒng)和濾波器系統(tǒng)為核心，完成交變電流采樣和1000Hz基波，2000Hz二次諧波，3000Hz三次諧波的分離。使用單片機(jī)MSP430F5529進(jìn)行濾波放大后的交流電壓采樣,同時(shí)通過藍(lán)牙系統(tǒng)將基波幅值，二次諧波幅值以及三次諧波幅值發(fā)送到上位機(jī)。系統(tǒng)以2.2F電容作為系統(tǒng)儲(chǔ)能元件以提供脫機(jī)工作時(shí)的電能，通過TPS61073升壓芯片提供5V恒定輸出電壓為系統(tǒng)供電。無線測(cè)量10mA至1.5A有效值的交變電流，同時(shí)測(cè)量出交變電流所含有的基波以及二次，三次諧波幅度值，通過上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示。

本實(shí)用新型的有益效果：能夠以相當(dāng)高的精度進(jìn)行含諧波的交變電流采樣，系統(tǒng)功耗低，輸出穩(wěn)定而準(zhǔn)確，并可以進(jìn)行人為校準(zhǔn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例電流互感器系統(tǒng)電路圖；

圖3（a）、圖3（b）為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例濾波器系統(tǒng)電路圖；

圖4為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例輔助電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路圖；

圖5為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例單片機(jī)處理和藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。

所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本實(shí)用新型的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本實(shí)用新型。此外，本實(shí)用新型可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本實(shí)用新型提供了各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其它工藝的可應(yīng)用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。

本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”“連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于相領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

本實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下：一種無線電流檢測(cè)裝置，包括交變電流輸出和上位機(jī)，還包括電流型互感器系統(tǒng)、濾波器系統(tǒng)、輔助電源系統(tǒng)、單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)；電流型互感器系統(tǒng)、濾波器系統(tǒng)串聯(lián)接入交變電流輸出，濾波器系統(tǒng)與單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)的輸入端相連，單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)的輸出端連接上位機(jī)，輔助電源系統(tǒng)分別連接電流型互感器系統(tǒng)、濾波器系統(tǒng)和單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)。

進(jìn)一步，電流型互感器系統(tǒng)包括變壓器、放大器電路；變壓器輸入端連接交變電流輸出，放大器電路連接變壓器輸出端。

進(jìn)一步，變壓器原副線圈匝數(shù)比為1：14，磁芯為ZS157125鐵硅鋁，放大器電路核心運(yùn)算放大器采用OPA313單電源運(yùn)算放大器。

進(jìn)一步，濾波器系統(tǒng)包括三階有源低通濾波器和三階有源高通濾波器；三階有源低通濾波器與三階有源高通濾波器并聯(lián)后接入放大器電路輸出端。

進(jìn)一步，三階有源低通濾波器和三階有源高通濾波器的核心運(yùn)放均選用OPA313單電源運(yùn)放；三階有源低通濾波器的截止頻率為1300Hz，三階有源高通濾波器的截止頻率為2700Hz。

進(jìn)一步，輔助電源系統(tǒng)包括大電容充電電路，基于TPS61073的BOOST升壓電路；大電容充電電路包括一個(gè)10歐姆限流電阻，低導(dǎo)通壓降二極管B10100和2.2F電容，2.2F電容與一個(gè)10uf的坦電容并聯(lián)以降低輸出紋波，基于TPS61073的BOOST升壓電路串聯(lián)接入大電容充電電路之后，基于TPS61073的BOOST升壓電路輸入限制為1.8V以上，輸出電壓恒定為5V。

進(jìn)一步，單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)包括單片機(jī)系統(tǒng)和藍(lán)牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)連接濾波器系統(tǒng)輸出口，藍(lán)牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)發(fā)送端連接單片機(jī)系統(tǒng)IO口，藍(lán)牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)接收端連接上位機(jī)USB口；輔助電源系統(tǒng)為單片機(jī)系統(tǒng)提供5V電壓。

更進(jìn)一步，單片機(jī)系統(tǒng)采用MSP430F5529，藍(lán)牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)采用TICC2650。

本實(shí)施例具體實(shí)施時(shí)，如圖1所示，上述的無線電流檢測(cè)裝置，包括：電流型互感器系統(tǒng)1、濾波器系統(tǒng)2、輔助電源系統(tǒng)3、單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)4。電流型互感器系統(tǒng)1、濾波器系統(tǒng)2串聯(lián)連接于交變電流輸出5后，濾波器系統(tǒng)2的輸出作為單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)4的輸入，單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)4的輸出作為系統(tǒng)輸出，輔助電源系統(tǒng)3作為外圍部分。

如圖2所示，電流互感器系統(tǒng)包括原副線圈匝數(shù)比為1：14的環(huán)形變壓器11和放大電路12，副線圈并接一個(gè)100歐姆的貼片電阻進(jìn)行電流轉(zhuǎn)電壓，一個(gè)由單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)4提供的3.3V電平經(jīng)過分壓后提供一個(gè)60mV的偏置電平將變壓器輸出電壓抬升至GND電平以上，一個(gè)由輔助電源系統(tǒng)3提供供電的單電源運(yùn)放串接至變壓器輸出用于將信號(hào)放大。

如圖3（a）圖3（b）所示，濾波器系統(tǒng)包括一個(gè)三階有源低通濾波器21和三階有源高通濾波器22。圖3（a）所示，三階有源低通濾波器21設(shè)置的截止頻率為1300Hz，對(duì)2000Hz二次諧波的衰減為10dB，對(duì)3000Hz三次諧波的衰減為20dB，電流信號(hào)經(jīng)過此濾波器后，基波可以基本無衰減通過，有所衰減，幅度將為原來的0.3。三次諧波基本被濾掉。輸出的信號(hào)即可交由單片機(jī)處理和藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)4進(jìn)行采樣。圖3（b）所示，三階有源高通濾波器22設(shè)置的截止頻率為2700Hz，對(duì)2000Hz二次諧波的衰減為10dB，對(duì)1000Hz基波以及直流偏置的衰減為20dB，電流信號(hào)經(jīng)過此濾波器后，三次諧波的正半周可以基本無衰減通過。輸出的信號(hào)即可交由單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)4進(jìn)行采樣。

如圖4所示，輔助電源系統(tǒng)包括一個(gè)2.2F大電容充電電路31，和基于TPS61073的BOOST升壓電路32。其中大電容充電電路31包括一個(gè)10歐姆限流電阻，低導(dǎo)通壓降二極管B10100和2.2F電容，2.2F電容與一個(gè)10uf的坦電容并聯(lián)以降低輸出紋波，一個(gè)基于TPS61073的BOOST升壓電路32串接至2.2F大電容充電電路31之后，基于TPS61073的BOOST升壓電路輸入限制為1.8V以上，輸出電壓恒定為5V

如圖5所示，單片機(jī)處理及藍(lán)牙發(fā)送系統(tǒng)包括單片機(jī)系統(tǒng)41和藍(lán)牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)42，單片機(jī)系統(tǒng)41供電電壓為輔助電源系統(tǒng)3提供的+5V電壓，單片機(jī)系統(tǒng)41的功能包括：1.片上AD三通道交流采樣：分別采樣輸入電流信號(hào)、低通濾波器輸出信號(hào)、高通濾波器輸出信號(hào)。2.進(jìn)行功率計(jì)算，通過總信號(hào)功率=基波功率+二次諧波功率+三次諧波功率，可以計(jì)算出二次諧波的幅度值，從而將基波信號(hào)IA，二次諧波信號(hào)IB，三次諧波信號(hào)IC的幅度值計(jì)算出來。藍(lán)牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)包括發(fā)送端和接收端，發(fā)送端連接至單片機(jī)IO口，接收端連接至上位機(jī)USB口。

本實(shí)施例一種無線電流檢測(cè)裝置能夠無線測(cè)量10mA至1.5A有效值的交變電流，同時(shí)可以測(cè)量出交變電流所含有的基波以及二次，三次諧波幅度值，系統(tǒng)功耗低，輸出穩(wěn)定而準(zhǔn)確，并且可以進(jìn)行人為校準(zhǔn)，通過上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

雖然以上結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變形或修改，而不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)。本實(shí)用新型的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。