一種基于無線單片機(jī)的電流檢測裝置及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于無線單片機(jī)的電流檢測裝置及檢測方法，即在需要檢測設(shè)備或元件電流的地方安置傳感器節(jié)點，并由監(jiān)控中心對采集的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一、實時的監(jiān)測和控制，克服傳統(tǒng)電流檢測方法里非實時、漏檢、誤檢等缺點。無線傳感器節(jié)點以低功耗的無線單片機(jī)芯片為核心，利用閉環(huán)式霍爾電流傳感器，融合計算機(jī)技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對電流進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、分析存儲與無線通信，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、低功耗和較高的檢測精度，提高了工作效率，保證了設(shè)備制造及運行的安全性，具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景。
【專利說明】-種基于無線單片機(jī)的電流檢測裝置及檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電流檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于無線單片機(jī)的電流檢測裝置及 檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 如今在各種電子設(shè)備或元件的生產(chǎn)及使用過程中，元件所承載的電流變化量已成 為判斷元件性能的重要參數(shù)。傳統(tǒng)電流檢測方法主要依靠電流表計，利用人工手操方式進(jìn) 行間歇采集，存在非實時、漏檢、誤檢等缺點，尤其一些特殊工況不利于現(xiàn)場人工測量，所以 已不能適應(yīng)當(dāng)今生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的需要。
[0003] 申請?zhí)枮?01310474597. 9的專利涉及一種用于配電系統(tǒng)的異常過電流在線檢測 裝置，包括電流信號采集電路、集成電參數(shù)檢測單元電路、單片機(jī)系統(tǒng)電路，每一相的電流 互感器兩端分別通過一個負(fù)載電阻連接電流信號輸出端，另有兩個負(fù)載電阻與電流互感器 并聯(lián)，兩個整形電容在電流信號輸出端之間并聯(lián)，從兩個負(fù)載電阻的連接節(jié)點引出基準(zhǔn)電 壓信號，從兩個整形電容的連接節(jié)點引出接地信號，對應(yīng)連接集成電參數(shù)檢測單元電路，三 相電流信號輸出分別接入集成電參數(shù)檢測單元電路的輸入端，所述集成電參數(shù)檢測單元電 路的輸出端連接單片機(jī)系統(tǒng)電路，但該發(fā)明局限性較大，僅適用于變配電場合，所以需要一 種適用范圍較廣的、成本低、精度高的電流檢測裝置及方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于無線單片機(jī)的電流檢測裝置，它基于傳感器采集和 無線單片機(jī)控制傳輸?shù)脑?，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、低功耗和較高的檢測精度，提高工作效率， 保證設(shè)備制造及運行的安全性。
[0005] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種基于無線單片機(jī)的電流檢測方法。
[0006] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：一種基于無線單片機(jī)的電流檢測裝 置，包括數(shù)據(jù)發(fā)送單元和多個數(shù)據(jù)匯聚接收節(jié)點，數(shù)據(jù)發(fā)送單元由下位單片機(jī)以及與之通 過接口電路相連的電流傳感器、數(shù)據(jù)存儲器組成，數(shù)據(jù)匯聚接收節(jié)點由上位單片機(jī)以及與 之相連的電平轉(zhuǎn)換電路組成。
[0007] 所述上位單片機(jī)與下位單片機(jī)為具有無線收發(fā)功能的單片機(jī)芯片。
[0008] 所述電流傳感器為閉環(huán)式霍爾電流傳感器。
[0009] 所述數(shù)據(jù)存儲器為電可擦可編程存儲器。
[0010] 所述接口電路包括雙向串行總線。
[0011] 所述電平轉(zhuǎn)換電路包括標(biāo)準(zhǔn)串行接口芯片。
[0012] 一種基于無線單片機(jī)的電流檢測方法，包括如下步驟： 1) 確定電流測量點，并在各電流測量點處安置數(shù)據(jù)發(fā)送單元，即無線傳感節(jié)點； 2) 對電流數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集與存儲，并處理轉(zhuǎn)換為待發(fā)送數(shù)字信號； 3) 建立數(shù)據(jù)發(fā)送單元與接收單元之間的無線互聯(lián)與數(shù)據(jù)傳輸； 4)將接收單元中的上位數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點與控制計算機(jī)通過串行通信接口互聯(lián)，實現(xiàn)對電 流數(shù)據(jù)的檢測與處理。
[0013] 本發(fā)明以低功耗無線單片機(jī)為核心，利用霍爾電流傳感器，融合計算機(jī)技術(shù)和無 線傳輸技術(shù)，對電流進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、分析存儲與無線通信，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、 低功耗和高檢測精度，提高了工作效率，保證了設(shè)備制造及運行的安全性，具有良好的應(yīng)用 和發(fā)展前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明組成結(jié)構(gòu)圖。
[0015] 圖2是本發(fā)明無線收發(fā)流程圖。

【具體實施方式】
[0016] 如圖1所示，一種基于無線單片機(jī)的電流檢測裝置及檢測方法，裝置包括數(shù)據(jù)發(fā) 送單元1和多個數(shù)據(jù)匯聚接收節(jié)點2,數(shù)據(jù)發(fā)送單元1由下位單片機(jī)3以及與之通過接口電 路相連的電流傳感器4、數(shù)據(jù)存儲器5組成，數(shù)據(jù)匯聚接收節(jié)點2由上位單片機(jī)6以及與之 相連的電平轉(zhuǎn)換電路7組成，檢測方法包括如下步驟： 1)確定電流測量點，并在各電流測量點處安置數(shù)據(jù)發(fā)送單元，即無線傳感節(jié)點； 數(shù)據(jù)發(fā)送單元由下位單片機(jī)、電流傳感器、數(shù)據(jù)存儲器與接口電路組成，單片機(jī)為具有 無線收發(fā)功能的單片機(jī)芯片，電流傳感器為閉環(huán)式霍爾電流傳感器，數(shù)據(jù)存儲器為電可擦 可編程存儲器，接口電路由雙向串行總線連接。
[0017] 發(fā)送單元中的電流傳感器采用串行兩線接口，采集電流信息并保存于數(shù)據(jù)存儲器 中，數(shù)據(jù)存儲器通過雙向串行接口總線與下位單片機(jī)通用I/O引腳連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)。
[0018] 接收單元中的數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點由上位單片機(jī)與電平轉(zhuǎn)換電路組成，通過對單片機(jī)通 用引腳的設(shè)置，實現(xiàn)UART的RXD、TXD功能，將收發(fā)引腳與電平轉(zhuǎn)換芯片連接實現(xiàn)電平匹配， 用于與上位計算機(jī)的通信。
[0019] 2)對電流數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集與存儲，并處理轉(zhuǎn)換為待發(fā)送數(shù)字信號； 傳感器單元主要負(fù)責(zé)電流信息的采集，它將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，所采集電壓信 號由存儲器進(jìn)入單片機(jī)，經(jīng)內(nèi)置線性A/D轉(zhuǎn)換器，通過軟件控制采樣時間，實行啟動/停止 模式進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，得到待發(fā)送數(shù)字信號。
[0020] 3)建立數(shù)據(jù)發(fā)送單元與接收單元之間的無線互聯(lián)與數(shù)據(jù)傳輸； 由于所選取單片機(jī)內(nèi)置了高頻率的無線收發(fā)器，所以通過單片機(jī)設(shè)置，即可實現(xiàn)上、下 位無線單片機(jī)之間的發(fā)送、接收和監(jiān)聽等功能，單片機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送和接受均采用數(shù)據(jù)包形 式，無線發(fā)送時，除了傳輸?shù)刂反a和有效數(shù)據(jù)外，還進(jìn)行前導(dǎo)碼與效驗碼CRC的檢測，具體 無線收發(fā)流程見圖2。
[0021] 4)將接收單元中的上位數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點與控制計算機(jī)通過串行通信接口互聯(lián)，實現(xiàn) 對電流數(shù)據(jù)的檢測與處理。
[0022] 上位匯聚節(jié)點將傳感器節(jié)點發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚和儲存，并等待計算機(jī)的命 令，準(zhǔn)備好與計算機(jī)之間的通信，當(dāng)數(shù)據(jù)通過RS232串行通信傳輸?shù)接嬎銠C(jī)之后，通過與計 算機(jī)數(shù)據(jù)庫的比對，分析采樣電流狀態(tài)，即得出檢測結(jié)論，由計算機(jī)做出相應(yīng)的控制操作。
[0023] 本發(fā)明以低功耗無線單片機(jī)為核心，利用霍爾電流傳感器，融合計算機(jī)技術(shù)和無 線傳輸技術(shù)，對電流進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、分析存儲與無線通信，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、 低功耗和較高的檢測精度，提高了工作效率，保證了設(shè)備制造及運行的安全性，具有良好的 應(yīng)用和發(fā)展前景。
[0024] 下面通過具體實施例對裝置和方法進(jìn)行說明，例如利用基于無線單片機(jī)的電流檢 測裝置測量PCB板電鍍設(shè)備的電鍍電流，電流檢測裝置中的上、下位單片機(jī)采用NRF9E5系 列無線單片機(jī)，電流傳感器為TBC-LTA系列霍爾電流傳感器，數(shù)據(jù)存儲器為EEPR0M存儲器 24C256,接口電路由IIC總線連接，電平轉(zhuǎn)換由MAX232標(biāo)準(zhǔn)串行接口芯片完成。
[0025] 首先將數(shù)據(jù)發(fā)送單元，即無線傳感節(jié)點，安放于電鍍電流的測量點處，TBC-LTA系 列傳感器采用串行兩線接口，采集電流信息并保存于數(shù)據(jù)存儲器EEPR0M中，數(shù)據(jù)存儲器通 過IIC接口總線與下位單片機(jī)NRF9E5的通用I/O引腳連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)。
[0026] NRF9E5內(nèi)置線性A/D轉(zhuǎn)換器，可以通過軟件控制采樣時間，實行啟動/停止模式， 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后得到待發(fā)送數(shù)字信號。NRF9E5無線單片機(jī)內(nèi)置了 NRF905的433MHz、868MHz、 915MHz收發(fā)器，使單片機(jī)之間可以完成無線發(fā)送、接收和監(jiān)聽等功能，最后將各個節(jié)點的電 流數(shù)據(jù)通過RS232串行通信傳輸?shù)接嬎銠C(jī)，分析采樣電流狀態(tài)。
[0027] 在利用本裝置進(jìn)行電流檢測傳輸?shù)耐瑫r，計算機(jī)的外部還可以連接一些報警或控 制設(shè)備。在計算機(jī)對本裝置的采樣電流進(jìn)行分析，并得出檢測結(jié)論后，如果檢測電流達(dá)到臨 界報警值，就對外部報警設(shè)備輸出報警信號，并控制外部執(zhí)行設(shè)備對電流進(jìn)行微調(diào)，直至報 警狀態(tài)消失，從而完成反饋控制過程。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于無線單片機(jī)的電流檢測裝置，其特征在于：包括數(shù)據(jù)發(fā)送單元和多個數(shù)據(jù) 匯聚接收節(jié)點，數(shù)據(jù)發(fā)送單元由下位單片機(jī)以及與之通過接口電路相連的電流傳感器、數(shù) 據(jù)存儲器組成，數(shù)據(jù)匯聚接收節(jié)點由上位單片機(jī)以及與之相連的電平轉(zhuǎn)換電路組成。
2. 如權(quán)利要求1所述的電流檢測裝置，其特征在于：所述上位單片機(jī)與下位單片機(jī)為 具有無線收發(fā)功能的單片機(jī)芯片。
3. 如權(quán)利要求1所述的電流檢測裝置，其特征在于：所述電流傳感器為閉環(huán)式霍爾電 流傳感器。
4. 如權(quán)利要求1所述的電流檢測裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)存儲器為電可擦可編程 存儲器。
5. 如權(quán)利要求1所述的電流檢測裝置，其特征在于：所述接口電路包括雙向串行總線。
6. 如權(quán)利要求1所述的電流檢測裝置，其特征在于：所述電平轉(zhuǎn)換電路包括標(biāo)準(zhǔn)串行 接口芯片。
7. -種基于無線單片機(jī)的電流檢測方法，包括如下步驟： 確定電流測量點，并在各電流測量點處安置數(shù)據(jù)發(fā)送單元，即無線傳感節(jié)點； 對電流數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集與存儲，并處理轉(zhuǎn)換為待發(fā)送數(shù)字信號； 建立數(shù)據(jù)發(fā)送單元與接收單元之間的無線互聯(lián)與數(shù)據(jù)傳輸； 將接收單元中的上位數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點與控制計算機(jī)通過串行通信接口互聯(lián)，實現(xiàn)對電流 數(shù)據(jù)的檢測與處理。
【文檔編號】G01R19/25GK104062489SQ201410329921
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】袁正華, 楊少峰, 李中輝, 戈元江, 任永杰 申請人:國網(wǎng)河南省電力公司漯河供電公司