【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電流監測技術，具體是基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器。
技術介紹
1、在電力系統、工業自動化、能源管理等領域的部分用電設備會配備電流監測器對其電流進行監測，以便于工作人員監控用電設備工作狀態。現有電流監測器普遍配備單個電流互感器(ct)實現信號采集，電流互感器利用電磁感應原理獲取用電設備在工作狀態下的工頻交流回路中的電流實現電流數據采集。為了節省能源，人們考慮電流互感器未進行信號采集時利用其收集能量為電流監測器供能，然而，單個電流互感器同時用于信號采集和能量收集，數據采集時電流通過采樣電阻，采樣電阻阻值在幾十毫歐至幾歐姆之間，電流互感器輸出電壓被拉低至幾十毫伏至幾百毫伏之間，用其進行能量收集時獲取的電能較少，不能滿足電流監測器的能量供應，因此，現有的電流監測器普遍需要配備額外的電源供能才能正常工作。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于解決現有電流監測器需要配備額外的電源供能才能正常工作的問題，提供了一種基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其利用兩個電流互感器同步工作分別進行信號采集和能量收集，能在無源的情況下為電流監測器持續供電。
2、本專利技術的目的主要通過以下技術方案實現：
3、基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，包括能量管理模塊、電源管理模塊、微控制器、無線發射模塊、信號處理模塊及兩個電流互感器，兩個電流互感器分別為第一電流互感器和第二電流互感器，其中：
4、第一電流互感器，與能量管理
5、第二電流互感器，與信號處理模塊連接，用于采集用電設備在工作狀態下的工頻交流回路中的電流并轉換為設定比例的小電流信號發送至信號處理模塊；
6、能量管理模塊，與電源管理模塊連接，用于從第一電流互感器收集電能并儲存，供電源管理模塊調度；
7、電源管理模塊，與微控制器及電流監測器中其它有源元器件連接，并從能量管理模塊獲取電能為微控制器及電流監測器中有源元器件供電；用于接收微控制器生成的控制信號控制電流監測器中有源元器件供電線路的通斷；
8、信號處理模塊，用于接收第二電流互感器發送的電流信號并放大至設定的微控制器處理電平后發送至微控制器；
9、微控制器，用于生成控制電流監測器中有源元器件供電線路通斷的控制信號發送至電源管理模塊；用于接收信號處理模塊發送的信號并計算出實際電流值，然后將該電流值發送至無線發射模塊；
10、無線發射模塊，用于接收微控制器發送的電流值并將計算的電流值無線傳輸至與電流監測器遠程交互的接收器。
11、本專利技術提供了一種利用兩個電流互感器(ct)分別進行信號采集和能量收集的無源無線電流監測器方案。該系統利用一個電流互感器進行信號采集，另外一個電流互感器不進行采樣，僅用作能量收取，兩個電流互感器協同工作，進而保證電流監測器實現對用電設備電流的監測和無線數據傳輸。
12、進一步的，所述能量管理模塊包括ac/dc整流穩壓模塊和儲能模塊，其中：
13、ac/dc整流穩壓模塊，與第一電流互感器連接，用于將第一電流互感器輸出的交流電轉換為直流電并發送至儲能模塊；
14、儲能模塊，用于接收ac/dc整流穩壓模塊輸出的電能并儲存。
15、進一步的，所述ac/dc整流穩壓模塊包括四個肖特基二極管構成的橋式整流電路和一個穩壓二極管，所述橋式整流電路的兩個輸入端分別與第一電流互感器的兩個輸出端一一對應連接，橋式整流電路的一個輸出端與儲能模塊連接，另一個輸出端接地；所述穩壓二極管正極接地，其負極連接于橋式整流電路與儲能模塊之間的線路上。
16、進一步的，所述能量管理模塊還包括與儲能模塊連接的過壓保護模塊，所述過壓保護模塊用于監測儲能模塊電壓，當儲能模塊電壓超過設定泄放閾值時對儲能模塊儲存的電能進行泄放。
17、進一步的，所述過壓保護模塊包括電壓比較器、功率電阻及第一nmos管，所述電壓比較器輸入端與儲能模塊連接，其輸出端與第一nmos管柵極連接，所述功率電阻兩端分別與電壓比較器輸入端和第一nmos管漏極連接，第一nmos管源極接地。
18、進一步的，所述電源管理模塊包括遲滯比較器、dc/dc轉換模塊及電源開關，所述遲滯比較器與dc/dc轉換模塊連接，遲滯比較器和dc/dc轉換模塊均與儲能模塊連接，dc/dc轉換模塊與微控制器和電源開關連接，其中：
19、遲滯比較器，用于監測儲能模塊儲能電壓閾值上限和下限，當儲能模塊電壓達到設定的上限閾值時，使能dc/dc轉換模塊，當儲能電壓到達設定的下限閾值時關閉dc/dc轉換模塊；
20、dc/dc轉換模塊，用于對儲能模塊輸出的直流電進行升壓或降壓控制；
21、電源開關，與電流監測器中有源元器件連接，用于接收微控制器生成的控制信號控制電流監測器中有源元器件供電線路的通斷。
22、進一步的，所述信號處理模塊采用運算放大器或電能計量芯片實現，所述運算放大器用于接收第二電流互感器發送的電流信號并放大至設定的微控制器處理電平發送至微控制器，所述電能計量芯片接收第二電流互感器發送的電流信號依次經信號放大、adc轉換、濾波及數據處理計算后發送至微控制器。
23、進一步的，所述信號處理模塊采用電能計量芯片實現，所述信號處理模塊包括采樣電阻r403、電阻r402、電阻r405、電容c403、電容c404、電容c405及電能計量芯片u403，所述電能計量芯片u403采用hlw8112計量芯片實現，所述采樣電阻r403兩端分別與第二電流互感兩輸出端一一對應連接，所述電阻r402一端與采樣電阻r403一端連接，其另一端與電能計量芯片u403的iap管腳連接；所述電容c403一端連接于電阻r402與電能計量芯片u403之間線路上，其另一端接地；所述電阻r405一端與采樣電阻r403一端連接，其另一端與電能計量芯片u403的ian管腳連接；所述電容c404一端連接于電阻r405與電能計量芯片u403之間線路上，其另一端接地；所述電阻r403連接電阻r405的一端接地；所述電容c405一端與電能計量芯片u403的vref管腳連接，其另一端接地。
24、進一步的，基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，還包括與微控制器連接的溫濕度傳感器，所述溫濕度傳感器用于按設定時間間隔采集當前環境溫濕度數據并發送至微控制器，所述微控制器通過獲取的溫濕度數據與設定的溫濕度閾值進行比對，并在超過設定閾值時生成預警信息。
25、綜上所述，本專利技術與現有技術相比具有以下有益效果：本專利技術提供了一種無源無線的電流監測器，其采用兩個電流互感器(ct)分別作為信號采集器和無源能量收集器，作為無源能量收集器的電流互感器收集的電能為電流監測器中微控制器及其它有源元器件供電，收集能量的電流互感器采集數據不經過采樣電阻，能保證電能本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，包括能量管理模塊、電源管理模塊、微控制器、無線發射模塊、信號處理模塊及兩個電流互感器，兩個電流互感器分別為第一電流互感器和第二電流互感器，其中：
2.根據權利要求1所述的基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，所述能量管理模塊包括AC/DC整流穩壓模塊和儲能模塊，其中：
3.根據權利要求2所述的基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，所述AC/DC整流穩壓模塊包括四個肖特基二極管構成的橋式整流電路和一個穩壓二極管，所述橋式整流電路的兩個輸入端分別與第一電流互感器的兩個輸出端一一對應連接，橋式整流電路的一個輸出端與儲能模塊連接，另一個輸出端接地；所述穩壓二極管正極接地，其負極連接于橋式整流電路與儲能模塊之間的線路上。
4.根據權利要求2所述的基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，所述能量管理模塊還包括與儲能模塊連接的過壓保護模塊，所述過壓保護模塊用于監測儲能模塊電壓，當儲能模塊電壓超過設定泄放閾值時對儲能模塊儲存的電能進行
5.根據權利要求4所述的基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，所述過壓保護模塊包括電壓比較器、功率電阻及第一NMOS管，所述電壓比較器輸入端與儲能模塊連接，其輸出端與第一NMOS管柵極連接，所述功率電阻兩端分別與電壓比較器輸入端和第一NMOS管漏極連接，第一NMOS管源極接地。
6.根據權利要求1所述的基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，所述電源管理模塊包括遲滯比較器、DC/DC轉換模塊及電源開關，所述遲滯比較器與DC/DC轉換模塊連接，遲滯比較器和DC/DC轉換模塊均與儲能模塊連接，DC/DC轉換模塊與微控制器和電源開關連接，其中：
7.根據權利要求1所述的基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，所述信號處理模塊采用運算放大器或電能計量芯片實現，所述運算放大器用于接收第二電流互感器發送的電流信號并放大至設定的微控制器處理電平發送至微控制器，所述電能計量芯片接收第二電流互感器發送的電流信號依次經信號放大、ADC轉換、濾波及數據處理計算后發送至微控制器。
8.根據權利要求7所述的基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，所述信號處理模塊采用電能計量芯片實現，所述信號處理模塊包括采樣電阻R403、電阻R402、電阻R405、電容C403、電容C404、電容C405及電能計量芯片U403，所述電能計量芯片U403采用HLW8112計量芯片實現，所述采樣電阻R403兩端分別與第二電流互感兩輸出端一一對應連接，所述電阻R402一端與采樣電阻R403一端連接，其另一端與電能計量芯片U403的IAP管腳連接；所述電容C403一端連接于電阻R402與電能計量芯片U403之間線路上，其另一端接地；所述電阻R405一端與采樣電阻R403一端連接，其另一端與電能計量芯片U403的IAN管腳連接；所述電容C404一端連接于電阻R405與電能計量芯片U403之間線路上，其另一端接地；所述電阻R403連接電阻R405的一端接地；所述電容C405一端與電能計量芯片U403的VREF管腳連接，其另一端接地。
9.根據權利要求1～8中任意一項所述的基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，還包括與微控制器連接的溫濕度傳感器，所述溫濕度傳感器用于按設定時間間隔采集當前環境溫濕度數據并發送至微控制器，所述微控制器通過獲取的溫濕度數據與設定的溫濕度閾值進行比對，并在超過設定閾值時生成預警信息。
...【技術特征摘要】
1.基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，包括能量管理模塊、電源管理模塊、微控制器、無線發射模塊、信號處理模塊及兩個電流互感器，兩個電流互感器分別為第一電流互感器和第二電流互感器，其中：
2.根據權利要求1所述的基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，所述能量管理模塊包括ac/dc整流穩壓模塊和儲能模塊，其中：
3.根據權利要求2所述的基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，所述ac/dc整流穩壓模塊包括四個肖特基二極管構成的橋式整流電路和一個穩壓二極管，所述橋式整流電路的兩個輸入端分別與第一電流互感器的兩個輸出端一一對應連接，橋式整流電路的一個輸出端與儲能模塊連接，另一個輸出端接地；所述穩壓二極管正極接地，其負極連接于橋式整流電路與儲能模塊之間的線路上。
4.根據權利要求2所述的基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，所述能量管理模塊還包括與儲能模塊連接的過壓保護模塊，所述過壓保護模塊用于監測儲能模塊電壓，當儲能模塊電壓超過設定泄放閾值時對儲能模塊儲存的電能進行泄放。
5.根據權利要求4所述的基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，所述過壓保護模塊包括電壓比較器、功率電阻及第一nmos管，所述電壓比較器輸入端與儲能模塊連接，其輸出端與第一nmos管柵極連接，所述功率電阻兩端分別與電壓比較器輸入端和第一nmos管漏極連接，第一nmos管源極接地。
6.根據權利要求1所述的基于雙電流互感器取電供能和信號采集的電流監測器，其特征在于，所述電源管理模塊包括遲滯比較器、dc/dc轉換模塊及電源開關，所述遲滯比較器與dc/dc轉換模塊連接，遲滯比較器和dc/dc轉換模塊均與儲能模塊連接，dc/dc轉換...
【專利技術屬性】
技術研發人員：斯群堅，葉常青，陳曉暉，楊卓文，龔紹杰，李敬陽，高鵬飛，周勇興，王烽，吳慧劍，呂瑞騫，金祎鈳，張浩，洪勇飛，陳罡，馬浙余，劉澤晨，
申請(專利權)人：浙江杭徽高速公路有限公司，
類型：發明
國別省市：
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