[發明專利]一種基于stm32的非接觸式電流信號檢測裝置及檢測方法

在審

• 申請號: 201910572456.8
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN112147402A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 謝揚琛;梁世銘;洪若昕;原永釗;邱崧
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01R19/252
• 分類號: G01R19/252
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

本發明提出了一種基于stm32的非接觸式電流信號檢測裝置，其中，電流采樣模塊包括：線圈及采樣電路；線圈通過電磁感應流經電路的電流先轉換成磁場，線圈再將其轉換成電場恢復出電流；采樣電路將線圈中的電流進行采樣和放大，然后將其信號調理模塊；信號調理模塊包括：射極跟隨器、濾波器、運算放大器；射極跟隨器防止后級電路對前級電流采樣電路產生影響；運放模塊將電流采樣信號調理成單片機能夠接受的范圍內，單片機能檢測到的幅度范圍的信號直接傳入單片機，檢測不到的小信號則送入放大器進行放大；微處理器部分包括：單片機和顯示屏；單片機用于對調理過的信號應用算法以測得具體輸入信號物理量的數值；顯示屏用于顯示。

技術領域

本發明涉及電子儀器技術領域，具體涉及一種非接觸式電流信號監測裝置。

背景技術

電流檢測裝置是測量電路電流時必不可少的儀器，無論是電子類本科生在做實驗，還是電工修理電器時都離不開電流檢測裝置。市場上的一些常見的電流檢測裝置往往是通過將裝置接入回路來進行監測，或者是通過檢測電阻電壓來獲得其電流值，這里面存在著許多隱患。一方面裝置接入回路容易導致裝置損壞，另一方面，裝置本身的電阻給電路帶來了更多的功耗，甚至會影響電路正常工作。

因此，現在市場上亟需設計一款具有一定精度的非接觸式電流信號檢測裝置。

發明內容

本發明是為了解決現有市場上的電流檢測裝置的一些不足而設計的一種基于stm32的非接觸式電流信號檢測裝置，采用了單片機與模擬電路相結合的電路，通過軟件的算法減少了很多硬件標準，并且通過線圈使電流信號能夠得到實時檢測，在保證精度的同時使電路整體規模變小很多。最終實現了10mA至1A，精度達到％1的幅度，同時能進行50Hz至200Hz的交流信號頻率測量。

本發明技術方案如下：

一種基于stm32的非接觸式電流信號檢測裝置，包括：電流采樣模塊、信號調理模塊、微處理器部分。

本發明中，所述電流采樣模塊包括：線圈及采樣電路；所述線圈通過電磁感應流經電路的電流先轉換成磁場，線圈再將其轉換成電場恢復出電流；所述采樣電路將所述線圈中的電流進行采樣和放大，然后將其所述信號調理模塊。

本發明中，所述信號調理模塊包括：射極跟隨器、濾波器、運算放大器；所述射極跟隨器防止后級電路對前級電流采樣電路產生影響；運放模塊將電流采樣信號調理成單片機能夠接受的范圍內，單片機能檢測到的幅度范圍的信號直接傳入單片機，檢測不到的小信號則送入所述放大器進行放大。

本發明中，所述微處理器部分包括：單片機和顯示屏；所述單片機用于對調理過的信號應用FFT算法以測得具體輸入信號物理量的數值；顯示屏用于顯示。

本發明中，所述線圈采用錳鋅鐵氧體漆包線線圈。

本發明中，所述采樣電路以電流采樣芯片INA210為核心，INA210是TI公司推出的電壓輸出、分流監控器(也稱作電流感測放大器)。

本發明中，所述單片機是由ST公司出品的全稱為stm32F407型單片機

本發明中，所述顯示屏采用2.7寸12864點陣顯示屏。

基于以上裝置，本發明還提出了一種基于stm32的非接觸式電流信號檢測方法，包括以下步驟：

步驟一：電流回路從線圈中心穿過，通過電磁感應流經電路的電流先轉換成磁場，線圈再將其轉換成電場恢復出電流；

步驟二：經由線圈獲得的電流流入采樣電路，經過所述采樣電路的信號進入有兩條支路的信號調理模塊，對于較小信號，單片機初次任取一通道讀取電壓后進行支路選擇，通過繼電器選擇合適的放大支路，使其經過有一定放大倍數的支路，對于較大信號則經過沒有放大倍數的支路；