一种家庭电路电流监控器制造技术

本实用新型专利技术公开一种家庭电路电流监控器，包括主控模块、采样电阻、信号采样电路、信号调理电路、继电器、按键、显示模块和电源模块，其中，采样电阻和继电器连接在家庭电路主回路中，信号采样电路测量采样电阻两端的电压信号，并送入信号调理电路，信号调理电路进行放大后传送到主控模块，主控模块计算电流的有效值并判断其是否在安全范围内，若不在安全范围内则发出指令对继电器进行断开操作，并控制指示灯显示，计算结果由显示模块显示；按键与主控模块连接，用于供使用者进行控制；电源模块与主控模块连接。此种系统可在电流值超过安全范围时断开主回路，有效保护电气设备和电器。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电路测量
，特别涉及一种电流测量监控系统。
技术介绍
随着社会的快速发展和人们生活水平的不断提高，越来越多家用电器走进了我们的家庭，那么对于家庭电路和电器的保护就越发显得重要了。所以为了防止电路及家庭电器因电流过大而造成错误或损坏，我们就需要对其电路进行过流保护，电流监控器就是方便而有效的监护设备。传统的电流测量采用电阻分压法，而一般的电阻在电路中都会产生一定的压降，电阻发热导致温度变化，温度的改变会导致阻值的变化，从而影响测量的精度。第二，对于非纯电阻的分压电阻两端存在频率问题，因为阻抗值会随频率变化而变化，分流器两端的电压也会随频率变化，影响测试精度。
技术实现思路
本技术的目的，在于提供一种家庭电路电流监控器，其可在电流值超过安全范围时断开主回路，有效保护电气设备和电器。为了达成上述目的，本技术的解决方案是：一种家庭电路电流监控器，包括主控模块、采样电阻、信号采样电路、信号调理电路、继电器、按键、显示模块和电源模块，其中，采样电阻和继电器连接在家庭电路主回路中，信号采样电路测量采样电阻两端的电压信号，并送入信号调理电路，信号调理电路进行放大后传送到主控模块，主控模块计算电流的有效值并判断其是否在安全范围内，若不在安全范围内则发出指令对继电器进行断开操作，并控制指示灯显示，计算结果由显示模块显示；按键与主控模块连接，用于供使用者进行控制；电源模块与主控模块连接。上述采样电阻的一端接地，另一端经由继电器连接家用电器的一端，家用电器的另一端经由隔离开关连接220V电源。上述采样电阻采用康铜丝。上述康铜丝长30mm、规格0.95Ω/m、横截面积为1.5平方毫米。上述信号调理电路包括电压跟随器和运算放大器，电压跟随器的输出端连接运算放大器的输入端，信号采样电路的输出端也连接运算放大器的输入端，运算放大器的输出端连接主控模块。上述电源模块包括顺序连接的电源变压器、整流电路和滤波电路，滤波电路的输出端连接主控模块。上述电源变压器采用交流220V转交流9V的变压器。上述整流电路包括整流桥和2个电容，其中，整流桥由4个二极管两两串联后再并联组成，整流桥的输入端连接电源变压器的输出端，2个电容均并联在整流桥的输出端。上述整流电路还包括三端稳压器，三端稳压器与整流桥的输出端连接。上述三端稳压器采用78L05。上述显示模块采用字符型LCD1602。采用上述方案后，本技术采用电流测量方法——电阻分压法，采用具有良好焊接性能的康铜丝作为采样电阻，将采样电压信号送入信号调理电路，通过对信号进行放大，再传送到单片机，由单片机的A/D模块对输入的电压信号进行模-数转换，然后由单片机对转换后的数据进行运算，得到电流有效值，并判断电流有效值是否在安全范围内，若不在安全范围内则会由主控芯片发出指令对继电器进行断开操作，继而主回路断开，从而达到保护电路及电器的目的，测量结果可显示在LCD上。本技术的电流测量范围为0.1A～10.0A，测量精度±2％，具有硬件使用方便、电路简单、快速测量和测量过程自动化等特点。附图说明图1是本技术的整体电路框图；图2是本技术中主控模块的电路图；图3是本技术中信号采样及保护的电路实现图；图4是本技术中信号调理电路的电路图；图5是本技术中显示模块的电路图；图6是本技术中电源模块的电路图。具体实施方式以下将结合附图，对本技术的技术方案进行详细说明。如图1所示，本技术提供一种家庭电路电流监控器，包括主控模块、采样电阻、信号采样电路、信号调理电路、继电器、按键、显示模块和电源模块，其中，信号采样电路通过采样电阻得到回路中的被测信号，被测信号为采样电阻两端的电压信号，将测量得到的电压信号送入信号调理电路，信号调理电路对较小的电压信号进行放大，再传送到主控模块(单片机)，由单片机的A/D模块对输入的电压信号进行模-数转换，然后由单片机对得到的数据进行运算，求出电流的有效值并判断其是否在安全范围内，若不在安全范围内则发出指令对继电器进行断开操作，继而主回路断开，并有指示灯显示，从而达到保护电路及电器的目的，测量结果由显示模块显示。如图2所示，在本实施例中，主控模块选用STC125AC32AD芯片，它与MCS-51单片机产品完全兼容，内部自带8路10位A/D转换器，具有低功耗空闲和掉电模式，精度较高、价格便宜。如图2所示，P1.0即ADC0连接到运算放大器LM2904的输出脚(7脚)，采样后的电压值经信号调理电路放大后，通过P1.0进入单片机进行A/D转换；P1.3即PWRON为继电器控制信号引脚，当电流超过安全范围时，P1.3发出的控制信号经过电阻和三极管后再送到继电器；P1.4和P1.5即L-APM和L-TIME，为功能按键指示灯；P0.0-P0.7采用并行方式，将数据传送给LCD的DB0-DB7，P2.5-P2.7分别接LCD的RS、RW、EN；P3.4和P3.5即K-APM和K-TIME，为输入按键控制信号引脚；单片机的31脚接的是复位电路，复位电路采用上电复位和手动复位两种复位方式，当按键按下时，RESET引脚处于高电平状态。STC12C5A32AD是高电平复位，并且持续2个机器周期以上的高电平将使单片机复位。时钟采用12M无源晶振直接提供，其信号质量好，比较稳定。图2中晶振的1脚接单片机XTAL1，2脚接单片机XTAL2。在本实施例中，采样电阻采用康铜丝，它具有电阻温度系数低、使用温度范围宽、价格便宜、适用范围广等特点，通过的最大电流为18A，而我国的普通家庭电路的额定电流是10A，可以达到使用需要。在本实施例中选用的是长30mm、规格0.95Ω/m、横截面积为1.5平方毫米的康铜丝。康铜丝的一端接地，另一端经由继电器连接家用电器的一端，家用电器的另一端经由隔离开关连接220V电源。配合图3所示，进行信号采样时，负载通过ACOUT串联在回路中，ACIN接220V的交流电源。在电路主回路中接入一段采样电阻(康铜丝)，通过对电路进行电阻分压来采得电阻两端的电压信号，将其送入信号调理电路LM2904的5脚。由于本技术的测量范围为：0.1A～10.0A，我们采用横截面积为1.5平方毫米、阻值为0.95Ω/m的康铜丝，经计算论证得出串入康铜丝的长度为30mm时，测量的结果较理想。对电路及电器的即时保护，是通过将一个继电器加入电路主回路中的方法实现的。用单片机控制这个继电器，当电流过大并超过所规定的测量范围时，单片机将发出断开继电器的指令，此时继电器断开，电路停止工作，从而达到保护电路和电器的目的。单片机的控制信号是通过P1.3引脚输出的，控制信号传输要经过一个三极管Q1，控制信号通过控制Q1的状态来控制继电器的通断，Q1处在导通状态(继电器闭合)或处在截止状态(继电器断开)，从而控制主电路的通和断。值得注意的是，由于本实施例测量的最大电流是10A，为了保护监控器的整个回路，我们需要在回路中串联一个15A或20A的保险丝，以免电流过大时对电路造成损害。如图4所示，由信号采样电路采样得到的电压值需要先通过具有抬高和放大功能的信号调理电路，信号调理电路的抬高和放大功能由LM2904接成的一个运算放大器和一个电压跟随器实现，选用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种家庭电路电流监控器，其特征在于：包括主控模块、采样电阻、信号采样电路、信号调理电路、继电器、按键、显示模块和电源模块，其中，采样电阻和继电器连接在家庭电路主回路中，信号采样电路测量采样电阻两端的电压信号，并送入信号调理电路，信号调理电路进行放大后传送到主控模块，主控模块计算电流的有效值并判断其是否在安全范围内，若不在安全范围内则发出指令对继电器进行断开操作，并控制指示灯显示，计算结果由显示模块显示；按键与主控模块连接，用于供使用者进行控制；电源模块与主控模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种家庭电路电流监控器，其特征在于：包括主控模块、采样电阻、信号采样电路、信号调理电路、继电器、按键、显示模块和电源模块，其中，采样电阻和继电器连接在家庭电路主回路中，信号采样电路测量采样电阻两端的电压信号，并送入信号调理电路，信号调理电路进行放大后传送到主控模块，主控模块计算电流的有效值并判断其是否在安全范围内，若不在安全范围内则发出指令对继电器进行断开操作，并控制指示灯显示，计算结果由显示模块显示；按键与主控模块连接，用于供使用者进行控制；电源模块与主控模块连接。2.如权利要求1所述的一种家庭电路电流监控器，其特征在于：所述采样电阻的一端接地，另一端经由继电器连接家用电器的一端，家用电器的另一端经由隔离开关连接220V电源。3.如权利要求1所述的一种家庭电路电流监控器，其特征在于：所述采样电阻采用康铜丝。4.如权利要求3所述的一种家庭电路电流监控器，其特征在于：所述康铜丝长30mm、规格0.95Ω/m、横截面积为1.5平方毫米。5.如权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜小康，陈志英，周小娜，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：新型
国别省市：福建;35