一种直流小电流连续监控仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种直流小电流连续监控仪，包括负载、为负载供电的供电电源以及用于采集负载流过的电流值的电流监控装置，供电电源为负载供电的回路中串联有电流采样电路，电流监控装置包括控制器、信号调理电路、时钟电路、存储器和通信模块，信号调理电路包括串联级联的用于低增益信号放大的第一放大滤波电路和用于高增益信号放大的第二放大滤波电路，供电电源为可充电电池，第一放大滤波电路包括轨到轨运算放大器U1，第二放大滤波电路包括轨到轨运算放大器U2，本实用新型专利技术设计新颖，结构简单，具有连续采集直流小电流的功能，信号调理电路精度高，能耗小，并可根据电流采样时间间隔计算出负载损耗功耗，安全可靠，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电流采集
，具体涉及一种直流小电流连续监控仪。
技术介绍
在油田测试应用中，经常需要在井口或井下进行数据连续监测并根据监测结果执行动作。由于油井大部分在偏远地区，荒无人烟，更缺乏供电设备，因此许多设备需要电池供电，而又由于仪器工作时间长，因此，在开发设计阶段，需要良好的控制监测仪器的功耗，使仪器能更长时间的工作，节约电池成本。所以，在开发设计阶段，我们必须了解每个工作阶段仪器的功耗。仪器在休眠时功耗极低，电流在10μA以下；工作时，电流在0.1-10mA；执行动作机构时，电流在100-700mA。因此，我们不但需要检测各阶段的电流值，还要检测边缘状态的电流变化值，而且能长期记录检测结果，自动计算功耗。而目前市场上具有大动态范围的直流小电流连续监控仪(1μA-1A)，相对误差大，且不能保存数据；因此，很有必要设计一种宽动态范围、高精度、带存储的直流小电流连续监控仪，可监控不同状态下的电流大小，从而监控设备的功耗，通过较长一段时间的精确监控设备的功耗大小，来给设备配置相应的电池，依据电池的容量与设备的功耗，可以定时给设备电池充电或者更换备用电池等，可靠稳定，安装操作方便，具有很大的研究意义和很广泛的应用范围。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种直流小电流连续监控仪，其设计新颖合理，结构简单，具有连续采集直流小电流的功能，信号调理电路精度高，能耗小，并可根据电流采样时间间隔计算出负载损耗功耗，安全可靠，实用性强，便于推广使用。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种直流小电流连续监控仪，其特征在于：包括负载、为所述负载供电的供电电源以及用于采集所述负载流过的电流值的电流监控装置，所述供电电源为负载供电的回路中串联有电流采样电路，所述电流监控装置包括控制器、信号调理电路以及与所述控制器相接的时钟电路、存储器和通信模块，所述信号调理电路包括串联级联的用于低增益信号放大的第一放大滤波电路和用于高增益信号放大的第二放大滤波电路，所述第一放大滤波电路的输出端和第二放大滤波电路的输出端均与控制器的输入端相接，所述电流采样电路的输出端与第一放大滤波电路的输入端相接；所述供电电源为可充电电池，所述第一放大滤波电路包括轨到轨运算放大器U1，所述第二放大滤波电路包括轨到轨运算放大器U2。上述的一种直流小电流连续监控仪，其特征在于：所述可充电电池为+15V可充电蓄电池。上述的一种直流小电流连续监控仪，其特征在于：所述电流采样电路为精密电阻R3，所述精密电阻R3的一端与+15V可充电蓄电池的+15V电源输出端相接，精密电阻R3的另一端与负载的输入端相接。上述的一种直流小电流连续监控仪，其特征在于：所述轨到轨运算放大器U1包括芯片MAX9922，所述芯片MAX9922的RSB管脚和RS+管脚均与精密电阻R3的一端和+15V可充电蓄电池的+15V电源输出端的连接端相接，芯片MAX9922的RS-管脚与精密电阻R3的另一端和负载的连接端相接，芯片MAX9922的VDD管脚与3.3V电源相接，芯片MAX9922的OUT管脚分四路，第一路经电阻R4和电阻R5接地，第二路经电容C6与电阻R4和电阻R5的连接端相接，第三路与控制器相接，第四路为轨到轨运算放大器U1的信号输出端；芯片MAX9922的FB管脚与电阻R4和电阻R5的连接端相接。上述的一种直流小电流连续监控仪，其特征在于：所述轨到轨运算放大器U2包括芯片AD8230，所述芯片AD8230的-VS管脚与-5V电源相接，芯片AD8230的+VS管脚与+5V电源相接，芯片AD8230的+IN管脚与轨到轨运算放大器U1的信号输出端相接，芯片AD8230的-IN管脚接地，芯片AD8230的RG管脚经电阻R2接地，芯片AD8230的VOUT管脚分三路，一路经电阻R1与芯片AD8230的RG管脚和电阻R2的连接端相接，另一路与控制器相接，第三路与稳压二极管D1的阴极相接；稳压二极管D1的阳极接地。上述的一种直流小电流连续监控仪，其特征在于：所述控制器包括DSP微控制器或ARM微控制器。上述的一种直流小电流连续监控仪，其特征在于：所述通信模块包括串口通信模块或无线通信模块。本技术与现有技术相比具有以下优点：1、本技术通过设置第一放大滤波电路，采用轨到轨运算放大器U1进行低增益信号放大，且轨到轨运算放大器U1接3.3V电源使其输出最大为3.3V，送入到控制器的I/O口保护控制器不受损坏；设置第二放大滤波电路，采用轨到轨运算放大器U2进行高增益信号放大送入到控制器的I/O口，在轨到轨运算放大器U2的输出端接稳压二极管D1将轨到轨运算放大器U2的输出端稳定到一个低直流电压值，以避免控制器损坏；且第一放大滤波电路和第二放大滤波电路采用串联级联的方式，电路简单，便于推广使用。2、本技术通过设置可充电电池作为供电电源保存负载供电电压，采集负载流过的电流值，同时设置时钟电路采集电流采样时间间隔，可得到负载损耗功耗，可靠稳定，使用效果好。3、本技术设计新颖合理，体积小，及时存储负载各个状态的参数，通过通信模块可连续采集直流小电流数据，速度快，安装方便，实用性强，便于推广使用。综上所述，本技术设计新颖合理，结构简单，具有连续采集直流小电流的功能，信号调理电路精度高，能耗小，并可根据电流采样时间间隔计算出负载损耗功耗，安全可靠，实用性强，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的电路原理框图。图2为本技术供电电源、电流采样电路、第一放大滤波电路和第二放大滤波电路的电路连接关系示意图。附图标记说明:1—供电电源；2—电流采样电路；3—负载；4—第一放大滤波电路；5—第二放大滤波电路；6—控制器；7—时钟电路；8—存储器；9—通信模块。具体实施方式如图1和图2所示，本技术包括负载3、为所述负载3供电的供电电源1以及用于采集所述负载3流过的电流值的电流监控装置，所述供电电源1为负载3供电的回路中串联有电流采样电路2，所述电流监控装置包括控制器6、信号调理电路以及与所述控制器6相接的时钟电路7、存储器8和通信模块9，所述信号调理电路包括串联级联的用于低增益信号放大的第一放大滤波电路4和用于高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流小电流连续监控仪，其特征在于：包括负载(3)、为所述负载(3)供电的供电电源(1)以及用于采集所述负载(3)流过的电流值的电流监控装置，所述供电电源(1)为负载(3)供电的回路中串联有电流采样电路(2)，所述电流监控装置包括控制器(6)、信号调理电路以及与所述控制器(6)相接的时钟电路(7)、存储器(8)和通信模块(9)，所述信号调理电路包括串联级联的用于低增益信号放大的第一放大滤波电路(4)和用于高增益信号放大的第二放大滤波电路(5)，所述第一放大滤波电路(4)的输出端和第二放大滤波电路(5)的输出端均与控制器(6)的输入端相接，所述电流采样电路(2)的输出端与第一放大滤波电路(4)的输入端相接；所述供电电源(1)为可充电电池，所述第一放大滤波电路(4)包括轨到轨运算放大器U1，所述第二放大滤波电路(5)包括轨到轨运算放大器U2。

【技术特征摘要】
1.一种直流小电流连续监控仪，其特征在于：包括负载(3)、为所
述负载(3)供电的供电电源(1)以及用于采集所述负载(3)流过的电
流值的电流监控装置，所述供电电源(1)为负载(3)供电的回路中串联
有电流采样电路(2)，所述电流监控装置包括控制器(6)、信号调理电
路以及与所述控制器(6)相接的时钟电路(7)、存储器(8)和通信模
块(9)，所述信号调理电路包括串联级联的用于低增益信号放大的第一
放大滤波电路(4)和用于高增益信号放大的第二放大滤波电路(5)，所
述第一放大滤波电路(4)的输出端和第二放大滤波电路(5)的输出端均
与控制器(6)的输入端相接，所述电流采样电路(2)的输出端与第一放
大滤波电路(4)的输入端相接；所述供电电源(1)为可充电电池，所述
第一放大滤波电路(4)包括轨到轨运算放大器U1，所述第二放大滤波电
路(5)包括轨到轨运算放大器U2。
2.按照权利要求1所述的一种直流小电流连续监控仪，其特征在于：
所述可充电电池为+15V可充电蓄电池。
3.按照权利要求2所述的一种直流小电流连续监控仪，其特征在于：
所述电流采样电路(2)为精密电阻R3，所述精密电阻R3的一端与+15V
可充电蓄电池的+15V电源输出端相接，精密电阻R3的另一端与负载(3)
的输入端相接。
4.按照权利要求3所述的一种直流小电流连续监控仪，其特征在于：
所述轨到轨运算放大器U1包括芯片MAX9922，所述芯片MAX9922的RSB
管脚和RS+管...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文燕，刘冬冬，呼霄鹏，傅琦，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61