本實用新型屬于測量技術領域，尤其涉及一種無線電流檢測裝置。

背景技術：

無線電流檢測技術是一種通過將傳輸線上的交變電流通過互感變壓器轉換成電壓量，進而進行采集的技術。無線電流檢測裝置的用途主要有：1.工業(yè)應用:電網(wǎng)傳輸線上電流測量，發(fā)電機輸出電流監(jiān)控，電動機輸入電流監(jiān)控，三相交變電源等電力系統(tǒng)中電流量的測量。2.企業(yè)應用：對生產(chǎn)的恒流恒壓源進行輸出特性評估，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，阻抗特性的復雜，會使反饋回電網(wǎng)的電流含有很多豐富的諧波分量，同時一些交變電源由于負載特性的不同，也會使電源工作不正常，而且對于強電網(wǎng)絡或者弱電網(wǎng)絡，有線連接的電流檢測裝置為對主回路有一定干擾。因此有必要設計一種隔離式的具有諧波測量功能的電流傳感裝置，以適應不同場合的檢測需求。

從原理角度看，目前應用較多的是通過電流型互感器來檢測交變電流，測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進行傅里葉變換，進而在數(shù)字域進行濾波，系統(tǒng)較為簡潔，但實時性不好，不同的處理系統(tǒng)延遲不一樣?；谀M電路的濾波法，是通過模擬濾波器將信號直接進行分離，數(shù)字系統(tǒng)的作用只是采樣和顯示，系統(tǒng)的實時性較好，穩(wěn)定性較高。在目前的一些應用中，電流檢測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)變得較為復雜。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提出一種采樣精度高，實時性好，系統(tǒng)簡潔，人機交互良好的中小交變電流檢測裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種無線電流檢測裝置，包括交變電流輸出和上位機，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)、單片機處理及藍牙發(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)與單片機處理及藍牙發(fā)送系統(tǒng)的輸入端相連，單片機處理及藍牙發(fā)送系統(tǒng)的輸出端連接上位機，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)和單片機處理及藍牙發(fā)送系統(tǒng)。

在上述的無線電流檢測裝置中，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，放大器電路核心運算放大器采用OPA313單電源運算放大器。

在上述的無線電流檢測裝置中，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放均選用OPA313單電源運放；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10歐姆限流電阻，低導通壓降二極管B10100和2.2F電容，2.2F電容與一個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裝置中，單片機處理及藍牙發(fā)送系統(tǒng)包括單片機系統(tǒng)和藍牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)連接濾波器系統(tǒng)輸出口，藍牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)發(fā)送端連接單片機系統(tǒng)IO口，藍牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)接收端連接上位機USB口；輔助電源系統(tǒng)為單片機系統(tǒng)提供5V電壓。

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

本實用新型工作原理：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MSP430F5529進行濾波放大后的交流電壓采樣,同時通過藍牙系統(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。系統(tǒng)以2.2F電容作為系統(tǒng)儲能元件以提供脫機工作時的電能，通過TPS61073升壓芯片提供5V恒定輸出電壓為系統(tǒng)供電。無線測量10mA至1.5A有效值的交變電流，同時測量出交變電流所含有的基波以及二次，三次諧波幅度值，通過上位機實時顯示。

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

附圖說明

圖1為本實用新型一個實施例結構示意圖；

圖2為本實用新型一個實施例電流互感器系統(tǒng)電路圖；

圖3（a）、圖3（b）為本實用新型一個實施例濾波器系統(tǒng)電路圖；

圖4為本實用新型一個實施例輔助電源系統(tǒng)結構電路圖；

圖5為本實用新型一個實施例單片機處理和藍牙發(fā)送系統(tǒng)電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的實施方式進行詳細描述。

所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號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施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能解釋為對本實用新型的限制。

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

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

本實施例采用的技術方案如下：一種無線電流檢測裝置，包括交變電流輸出和上位機，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)、單片機處理及藍牙發(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)與單片機處理及藍牙發(fā)送系統(tǒng)的輸入端相連，單片機處理及藍牙發(fā)送系統(tǒng)的輸出端連接上位機，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)和單片機處理及藍牙發(fā)送系統(tǒng)。

進一步，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，放大器電路核心運算放大器采用OPA313單電源運算放大器。

進一步，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放均選用OPA313單電源運放；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10歐姆限流電阻，低導通壓降二極管B10100和2.2F電容，2.2F電容與一個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。

進一步，單片機處理及藍牙發(fā)送系統(tǒng)包括單片機系統(tǒng)和藍牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)連接濾波器系統(tǒng)輸出口，藍牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)發(fā)送端連接單片機系統(tǒng)IO口，藍牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)接收端連接上位機USB口；輔助電源系統(tǒng)為單片機系統(tǒng)提供5V電壓。

更進一步，單片機系統(tǒng)采用MSP430F5529，藍牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)采用TICC2650。

本實施例具體實施時，如圖1所示，上述的無線電流檢測裝置，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、單片機處理及藍牙發(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的輸出作為單片機處理及藍牙發(fā)送系統(tǒng)4的輸入，單片機處理及藍牙發(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100歐姆的貼片電阻進行電流轉電壓，一個由單片機處理及藍牙發(fā)送系統(tǒng)4提供的3.3V電平經(jīng)過分壓后提供一個60mV的偏置電平將變壓器輸出電壓抬升至GND電平以上，一個由輔助電源系統(tǒng)3提供供電的單電源運放串接至變壓器輸出用于將信號放大。

如圖3（a）圖3（b）所示，濾波器系統(tǒng)包括一個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設置的截止頻率為1300Hz，對2000Hz二次諧波的衰減為10dB，對3000Hz三次諧波的衰減為20dB，電流信號經(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。輸出的信號即可交由單片機處理和藍牙發(fā)送系統(tǒng)4進行采樣。圖3（b）所示，三階有源高通濾波器22設置的截止頻率為2700Hz，對2000Hz二次諧波的衰減為10dB，對1000Hz基波以及直流偏置的衰減為20dB，電流信號經(jīng)過此濾波器后，三次諧波的正半周可以基本無衰減通過。輸出的信號即可交由單片機處理及藍牙發(fā)送系統(tǒng)4進行采樣。

如圖4所示，輔助電源系統(tǒng)包括一個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10歐姆限流電阻，低導通壓降二極管B10100和2.2F電容，2.2F電容與一個10uf的坦電容并聯(lián)以降低輸出紋波，一個基于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，單片機處理及藍牙發(fā)送系統(tǒng)包括單片機系統(tǒng)41和藍牙數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)42，單片機系統(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、低通濾波器輸出信號、高通濾波器輸出信號。2.進行功率計算，通過總信號功率=基波功率+二次諧波功率+三次諧波功率，可以計算出二次諧波的幅度值，從而將基波信號IA，二次諧波信號IB，三次諧波信號IC的幅度值計算出來。藍牙數(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IO口，接收端連接至上位機USB口。

本實施例一種無線電流檢測裝置能夠無線測量10mA至1.5A有效值的交變電流，同時可以測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)定而準確，并且可以進行人為校準，通過上位機實時顯示。

應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術。

雖然以上結合附圖描述了本實用新型的具體實施方式，但是本領域普通技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，可以對這些實施方式做出多種變形或修改，而不背離本實用新型的原理和實質。本實用新型的范圍僅由所附權利要求書限定。