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基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明設計一種基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集的方法，并應用該方法設計相應的采集裝置，主要內(nèi)容是采用加交流互感器的方式，然后在互感電路中串接電流測量芯片ACS712，這樣輸出電流較小，安全性高。該芯片輸出的是模擬信號，需要通過單片機進行A/D轉(zhuǎn)換，之后單片機再將數(shù)據(jù)通過無線發(fā)射模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收電路的無線模塊，最后數(shù)據(jù)接收電路將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，實現(xiàn)電流值從測量芯片到計算機的傳輸。并且把檢測到的數(shù)值實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫進行存儲。通過本發(fā)明可以大大減少現(xiàn)場的復雜繁瑣的線路，而且大大緩解了距離的限制，為一些復雜的現(xiàn)場環(huán)境使用該產(chǎn)品設備提供了有力的技術(shù)支持。
【專利說明】基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于配電柜安全防護領(lǐng)域，特別是涉及到一種基于無線技術(shù)的配電柜電流的數(shù)據(jù)智能采集方法及采集裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在為工廠、公司、居民區(qū)輸送生產(chǎn)生活用電時，配電柜已經(jīng)是必不可少的設備，為了更好的了解用戶的用電情況，避免因用戶使用過大電流導致其負載產(chǎn)品的損壞而產(chǎn)生的糾紛，需要通過對配電柜的工作電流值進行監(jiān)測以達到對用戶的用電情況進行檢測的目的，對電流值超過額定值時進行及時的警告處理。
[0003]目前市場上的配電柜電流監(jiān)測產(chǎn)品大多數(shù)的數(shù)據(jù)采集較為繁瑣，而計算電流值通常采用常見的最大值取有效值的方案，數(shù)據(jù)結(jié)果失真較大，或者伴隨丟數(shù)據(jù)的情況，而一些相對較好的產(chǎn)品價格又比較昂貴。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是設計一種基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集的方法，并應用該方法設計相應的采集裝置，保障監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，適應各種復雜環(huán)境現(xiàn)場。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0006]a)在配電柜一次回路加交流互感器，通過交流互感器把電流值按一定比例縮?。?br> [0007]b)在互感回路中串接電流測量芯片，該芯片將采集到的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號;
[0008]c)電壓信號經(jīng)過運算放大器后傳輸至單片機的A/D轉(zhuǎn)換模塊，模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后等待單片機處理；單片機將數(shù)字信號進行再采樣；
[0009]d)單片機將采樣到的信號進行運算處理；
[0010]e)單片機將運算處理后的信號通過無線通訊方式傳輸?shù)接嬎銠C，實現(xiàn)電流值從電流測量芯片到計算機的傳輸；
[0011]f)計算機把檢測到的數(shù)值實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫進行存儲；
[0012]其中，步驟e)所述的運算處理的過程為:將采樣到的信號波形上下幅值取平均值，計算出電流值；
[0013]優(yōu)選的，步驟a)所述的交流互感器把電流值按一定比例縮小，縮小后的電流值為0-5A ；
[0014]優(yōu)選的，步驟b)所述電流測量芯片為電流傳感器；
[0015]優(yōu)選的，步驟d)所述的再采樣以1000次/S的頻率進行；
[0016]優(yōu)選的，步驟f)中，單片機將運算處理后的信號以Modbus標準協(xié)議的格式傳輸至無線通訊模塊，無線通訊模塊通過無線發(fā)射方式將信號傳輸?shù)接嬎銠C的相應的無線通訊模塊；
[0017]實施上述基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集方法的采集裝置，其特征在于，包括現(xiàn)場檢測裝置和接收裝置；
[0018]所述現(xiàn)場檢測裝置包括電源模塊、交流互感器、電流測量芯片、運算放大器、單片機，無線通訊模塊；所述交流互感器加在配電柜一次回路中，所述電流測量芯片串接在互感回路中，所述電流測量芯片連接運算放大器，所述運算放大器連接單片機，所述單片機連接無線通訊模塊，所述電源模塊分別對電流測量芯片、單片機、無線通訊模塊進行供電；
[0019]所述接收裝置包括無線通訊模塊和計算機，所述無線通訊模塊連接計算機；
[0020]優(yōu)選的，所述電流測量芯片為電流傳感器；
[0021]優(yōu)選的，所述無線通訊模塊為RS485模塊；
[0022]進一步的，所述單片機通過MAX485芯片連接無線通訊模塊；所述接收裝置的無線通訊模塊通過485轉(zhuǎn)232模塊和串口線連接計算機。
[0023]本發(fā)明的有益效果為:
[0024]1、集成無線傳輸:采用無線傳輸可以大大減少現(xiàn)場的復雜繁瑣的線路，而且大大緩解了距離的限制，為一些復雜的現(xiàn)場環(huán)境使用該產(chǎn)品設備提供了有力的技術(shù)支持。
[0025]2、電流測量方案:市場上大部分是電阻分壓方式，本產(chǎn)品電流采集采用無分壓分流，隔離測量的方式，采集回路相互間隔離，單獨測量，保證了采集數(shù)據(jù)的精度和穩(wěn)定性。
[0026]3、電流的計算方法:電流計算采用波形上下幅值取平均值的方案，波形上下波動不影響計算精度，相對常見的最大值取有效值的方案，該方案更接近于實際電流值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明的基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集裝置，包括現(xiàn)場檢測裝置和接收裝置；
[0030]所述現(xiàn)場檢測裝置包括電源模塊、交流互感器、電流測量芯片、運算放大器、單片機，無線通訊模塊；所述交流互感器加在配電柜一次回路中，所述電流測量芯片串接在互感回路中，所述電流測量芯片連接運算放大器，所述運算放大器連接單片機，所述單片機連接無線通訊模塊，所述電源模塊分別對電流測量芯片、單片機、無線通訊模塊進行供電。
[0031]所述接收裝置包括無線通訊模塊和計算機，所述無線通訊模塊連接計算機；
[0032]其中，電源模塊采用寬電壓輸入AC (DC) 60V-280V，恒定直流電壓輸出9V，輸出后的9V經(jīng)過穩(wěn)壓芯片(LM7805芯片)降至5V，該電壓分為3路分別對電流測量芯片、單片機、無線通訊模塊進行供電，使各個單元模塊的電壓單獨得電，防止相互間的電壓干擾，從而避免影響各模塊的穩(wěn)定性。
[0033]主電路電流的測量是依靠現(xiàn)場采集電路，采用在一次回路加交流互感器的方式，然后在互感回路(二次電流0-5A)中串接電流測量芯片，這樣輸出電流較小，安全性高。該芯片將采集到的電流信號先轉(zhuǎn)換成電壓信號，電壓信號再經(jīng)過運算放大器后傳輸至A/D轉(zhuǎn)換模塊，這樣模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后最終傳輸至單片機待處理。
[0034]單片機將接受到的信號以1000次/S的頻率進行采樣，再將采樣到的信號進行運算(波形上下幅值取平均值)處理。最后將處理后的信號以Modbus標準協(xié)議的格式傳輸至無線通訊模塊。
[0035]無線通訊模塊接收來自單片機的通訊數(shù)據(jù)，然后通過無線傳輸?shù)浇邮昭b置的相應的無線通訊模塊。
[0036]接收裝置的無線通訊模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，實現(xiàn)電流值從測量芯片到計算機的傳輸。并且把檢測到的數(shù)值實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫進行存儲。
[0037]上述所涉及到的主要元器件是:
[0038]a)電流測量芯片，采用電流傳感器ACS712，ACS712是Allegro公司新推出的一種線性電流傳感器，該器件內(nèi)置有精確的低偏置的線性霍爾傳感器電路，能輸出與檢測的交流或直流電流成比例的電壓。具有低噪聲，響應時間快(對應步進輸入電流，輸出上升時間為5S)，50千赫帶寬，總輸出誤差最大為4%，高輸出靈敏度(66mV/A?185 mV/A)，使用方便、性價比高、絕緣電壓高等特點。
[0039]b)單片機，采用ATMEGA16A，ATMEGA16A是基于增強的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmegaie的數(shù)據(jù)吞吐率高達I MIPS/MHz，從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾，ATmegal6 AVR內(nèi)核具有豐富的指令集和32個通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與運算邏單元(ALU)相連接，使得一條指令可以在一個時鐘周期內(nèi)同時訪問兩個獨立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。
[0040]c)無線通訊模塊，傳輸數(shù)據(jù)采用RS485無線模塊，則所述單片機通過MAX485芯片連接無線通訊模塊；所述無線通訊模塊通過485轉(zhuǎn)232模塊和串口線連接計算機。
[0041 ] RS485無線模塊如下表I所示:
[0042]表I無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的具體數(shù)據(jù)參數(shù)
[0043]

【權(quán)利要求】
1.一種基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，包括如下步驟: a)在配電柜一次回路加交流互感器，通過交流互感器把電流值按一定比例縮??； b)在互感回路中串接電流測量芯片，該芯片將采集到的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號； c)電壓信號經(jīng)過運算放大器后傳輸至單片機的A/D轉(zhuǎn)換模塊，模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后等待單片機處理； d)單片機將數(shù)字信號進行再采樣； e)單片機將再采樣到的信號進行運算處理； f)單片機將運算處理后的信號通過無線通訊方式傳輸?shù)接嬎銠C，實現(xiàn)電流值從電流測量芯片到計算機的傳輸； g)計算機把檢測到的數(shù)值實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫進行存儲； 其中，步驟e)所述的運算處理的過程為:將采樣到的信號波形上下幅值取平均值，計算出電流值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于， 步驟a)所述的交流互感器把電流值按一定比例縮小，縮小后的電流值為0-5A。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于， 步驟b)所述電流測量芯片為電流傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于， 步驟d)所述的再采樣以1000次/S的頻率進行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于， 步驟f)中，單片機將運算處理后的信號以Modbus標準協(xié)議的格式傳輸至無線通訊模塊，無線通訊模塊通過無線發(fā)射方式將信號傳輸?shù)接嬎銠C的相應的無線通訊模塊。
6.如權(quán)利要求1所述方法的基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，包括現(xiàn)場檢測裝置和接收裝置； 所述現(xiàn)場檢測裝置包括電源模塊、交流互感器、電流測量芯片、運算放大器、單片機，無線通訊模塊；所述交流互感器加在配電柜一次回路中，所述電流測量芯片串接在互感回路中，所述電流測量芯片連接運算放大器，所述運算放大器連接單片機，所述單片機連接無線通訊模塊，所述電源模塊分別對電流測量芯片、單片機、無線通訊模塊進行供電； 所述接收裝置包括無線通訊模塊和計算機，所述無線通訊模塊連接計算機。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述電流測量芯片為電流傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述無線通訊模塊為RS485模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于無線技術(shù)的智能電流數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述單片機通過MAX485芯片連接無線通訊模塊；所述接收裝置的無線通訊模塊通過485轉(zhuǎn)232模塊和串口線連接計算機。
【文檔編號】G01R19/25GK104198804SQ201410461402
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】米玉淼 申請人:天津安捷公共設施服務有限公司