宽温高精度多路电流采集系统技术方案

本发明专利技术公开了宽温高精度多路电流采集系统，主要包括壳体、电源输入插座、输出插座、继电器、n个传感模块、控制电路板和前面板。电源输入插座连通电源，电源的电流流经继电器、n个传感模块后通过输出插座输出到外接设备中。输出插座连接n个外接设备。霍尔传感器分别测量n个外接设备当前工作电流的感应电压值，并发送给控制电路板。温度传感器测量霍尔传感器的温度值，并发送给控制电路板。控制电路板根据接收到的温度值和电压值，计算出外接设备当前电流值。本专利采用温度传感器、集成的霍尔电流采集器以及高精度A/D转换器等手段，实现在‑40℃～+55℃宽温范围内，电流精度达到0.1A并对多个设备同时检测的处理系统。

【技术实现步骤摘要】
宽温高精度多路电流采集系统
本专利技术涉及设备用电监测领域，具体是宽温高精度多路电流采集系统。
技术介绍
目前侦察车内用于监测各侦察设备用电电流情况的仪器设备，多采用电流互感器的方式对用电线上感应电流进行采集经处理运算后得出电流值，这种采集方式较为粗糙，不精确，在一些对电流值精度要求高的场合不适用。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，宽温高精度多路电流采集系统，主要包括壳体、电源输入插座、输出插座、继电器、n个传感模块、控制电路板和前面板。所述壳体为箱体，6个外表面分别记为第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁和第六侧壁。且第一侧壁和第三侧壁相对，第二侧壁和第四侧壁相对，第五侧壁和第六侧壁相对。电源输入插座和输出插座设置在壳体的第一侧壁上。电源输入插座连通电源，电源的电流流经继电器、n个传感模块后通过输出插座输出到外接设备中。输出插座连接n个外接设备。所述继电器、n个传感模块和控制电路板集成在壳体的内部。任一传感模块由一个霍尔传感器和一个紧贴霍尔传感器表面的温度传感器组成。n个霍尔传感器分别测量n个外接设备当前工作电流的感应电压值，并发送给控制电路板。温度传感器测量霍尔传感器的温度值，并发送给控制电路板。控制电路板根据接收到的温度值和电压值，计算出外接设备当前电流值。控制电路板主要包括低通滤波器、AD转换器和ARM处理器。所述低通滤波器对电压值进行滤波，并传递给AD转换器。所述AD转换器对电压值进行AD转换，得到数字电压信号，并发送给ARM处理器。所述ARM处理器接收数字电压信号和温度传感器测量得到的温度值，计算出外接设备当前电流值。控制电路板计算外接设备当前电流值的主要步骤如下：1)计算霍尔传感器测量的电流值y，即：式中，x为AD转换器输出的数字电压信号。ai为线性补偿系数。N为计算系数。2)AD转换器在常温下输出的数字电压信号记为U0，即：U0＝a0+b0I。(2)式中，a0为常温下AD转换器的零位。b0为常温下AD转换器的灵敏度。I为当前外接设备的电流值。3)在温度为t且无补偿时AD转换器输出的数字电压信号Ut如下所示：Ut＝at+btI。(3)式中，at为温度t时温度参数。bt为温度t时AD转换器的灵敏度参数。其中，at和bt分别如下所示：at＝a0+α(t-t0)Y(FS)。(4)式中，α为零位温度系数。Y(FS)为量程。t为当前温度。t0为常温。bt＝b0+β(t-t0)Y(FS)。(5)式中，β为灵敏度温度系数。零位温度系数α如下所示：α＝Δa/(ΔT×Y(FS))。(6)式中，Δa为在温度变化范围内，零位自动最大改变量。ΔT为采集模块系统工作温度的变化范围。灵敏度温度系数β如下所示：β＝Δb/(ΔT×Y(FS))。(7)式中，Δb为温度变化后灵敏度的变化量。3)结合公式2至公式4，计算得到电流I，即：4)将公式8带入公式2,中，得到温度在t℃时经温度补偿后的电压修正量U't，即：5)将公式4得到的电压修正量U't和温度值带入公式8，计算得到外接设备当前电流值I'。所述前面板镶嵌在壳体的第三侧壁上。所述前面板具有n个输入开关、总开关和显示屏。n个输入开关控制分别控制n个外接设备电流的导通和关断。总开关控制所有外接设备电流的导通和关断。输入开关穿过前面板的通孔，固定在前面板上。所述显示屏镶嵌在前面板上。所述显示屏显示外接设备当前电流值。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的。本专利技术集成度高，电流精度高，温度范围宽并且体积小、重量轻，可以准确地检测多个设备用电情况。本专利采用温度传感器、集成的霍尔电流采集器以及高精度A/D转换器等手段，实现在-40℃～+55℃宽温范围内，电流精度达到0.1A并对多个设备同时检测的处理系统。附图说明图1为带有温度补偿修正的电流采集系统流程图；图2为宽温高精度多路电流采集系统组成图；图3为前面板结构示意图；图4为宽温高精度多路电流采集电路原理图；图中：壳体1、电源输入插座2、输出插座3、继电器4、传感模块5、控制电路板6、前面板7、输入开关701、总开关702和显示屏703。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：参见图1至图3，宽温高精度多路电流采集系统，主要包括壳体1、电源输入插座2、输出插座3、继电器4、n个传感模块5、控制电路板6和前面板7。n＝7。所述壳体1为箱体，6个外表面分别记为第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁和第六侧壁。且第一侧壁和第三侧壁相对，第二侧壁和第四侧壁相对，第五侧壁和第六侧壁相对。电源输入插座2和输出插座3设置在壳体1的第一侧壁上。电源输入插座2连通电源，电源的电流流经继电器4、n个传感模块5后通过输出插座3输出到外接设备中。电源输入插座2的个数为3，输出插座3的个数为1。输出插座3连接n个外接设备。所述继电器4、n个传感模块5和控制电路板6集成在壳体1的内部。任一传感模块5由一个霍尔传感器和一个紧贴霍尔传感器表面的温度传感器组成。n个霍尔传感器分别测量n个外接设备当前工作电流的感应电压值，并发送给控制电路板6。温度传感器测量霍尔传感器的温度值，并发送给控制电路板6。控制电路板6根据接收到的温度值和电压值，计算出外接设备当前电流值。控制电路板6主要包括低通滤波器、AD转换器和ARM处理器。所述低通滤波器对电压值进行滤波，并传递给AD转换器。所述AD转换器对电压值进行AD转换，得到数字电压信号，并发送给ARM处理器。所述ARM处理器接收数字电压信号和温度传感器测量得到的温度值，计算出外接设备当前电流值。控制电路板6计算外接设备当前电流值的主要步骤如下：1)计算霍尔传感器测量的电流值y，即：式中，x为AD转换器输出的数字电压信号。ai为线性补偿系数。N为计算系数，本实施例中N＝2。2)AD转换器在常温下输出的数字电压信号记为U0，即：U0＝a0+b0I。(2)式中，a0为常温下AD转换器的零位。b0为常温下AD转换器的灵敏度。I为当前外接设备的电流值。3)在温度为t且无补偿时AD转换器输出的数字电压信号Ut如下所示：Ut＝at+btI。(3)式中，at为温度t时温度参数。bt为温度t时AD转换器的灵敏度参数。其中，at和bt分别如下所示：at＝a0+α(t-t0)Y(FS)。(4)式中，α为零位温度系数。Y(FS)为量程。t为当前温度。t0为常温。bt＝b0+β(t-t0)Y(FS)。(5)式中，β为灵敏度温度系数。零位温度系数α如下所示：α＝Δa/(ΔT×Y(FS))。(6)式中，Δa为在温度变化范围内，零位自动最大改变量。ΔT为采集模块系统工作温度的变化范围。灵敏度温度系数β如下所示：β＝Δb/(ΔT×Y(FS))。(7)式中，Δb为温度变化后灵敏度的变化量。3)结合公式2至公式4，计算得到电流I，即：4)将公式8带入公式2,中，得到温度在t℃时经温度补偿后的电压修正量U't，即：采集模块零点随温度变化数据和采集模块灵敏度随温度变化数据分别如表1和表2所示。表1采集模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.宽温高精度多路电流采集系统，其特征在于：主要包括壳体(1)、电源输入插座(2)、所述输出插座(3)、继电器(4)、n个传感模块(5)、控制电路板(6)和前面板(7)。所述壳体(1)为箱体，6个外表面分别记为第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁和第六侧壁；且第一侧壁和第三侧壁相对，第二侧壁和第四侧壁相对，第五侧壁和第六侧壁相对；电源输入插座(2)和输出插座(3)设置在壳体(1)的第一侧壁上。电源输入插座(2)连通电源，电源的电流流经继电器(4)、n个传感模块(5)后通过输出插座(3)输出到外接设备中；输出插座(3)连接n个外接设备；所述继电器(4)、n个传感模块(5)和控制电路板(6)集成在壳体(1)的内部；任一传感模块(5)由一个霍尔传感器和一个紧贴霍尔传感器表面的温度传感器组成；n个霍尔传感器分别测量n个外接设备的当前工作电流的感应电压值，并发送给控制电路板(6)；温度传感器测量霍尔传感器的温度值，并发送给控制电路板(6)；控制电路板(6)根据接收到的温度值和电压值，计算出外接设备当前电流值；所述前面板(7)镶嵌在壳体(1)的第三侧壁上；所述前面板(7)具有n个输入开关(701)、总开关(702)和显示屏(703)；n个输入开关(701)控制分别控制n个外接设备电流的导通和关断；总开关(702)控制所有外接设备电流的导通和关断；输入开关(701)穿过前面板(7)的通孔，固定在前面板(7)上；所述显示屏(703)镶嵌在前面板(7)上；所述显示屏(703)显示外接设备当前电流值。...

【技术特征摘要】
1.宽温高精度多路电流采集系统，其特征在于：主要包括壳体(1)、电源输入插座(2)、所述输出插座(3)、继电器(4)、n个传感模块(5)、控制电路板(6)和前面板(7)。所述壳体(1)为箱体，6个外表面分别记为第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁和第六侧壁；且第一侧壁和第三侧壁相对，第二侧壁和第四侧壁相对，第五侧壁和第六侧壁相对；电源输入插座(2)和输出插座(3)设置在壳体(1)的第一侧壁上。电源输入插座(2)连通电源，电源的电流流经继电器(4)、n个传感模块(5)后通过输出插座(3)输出到外接设备中；输出插座(3)连接n个外接设备；所述继电器(4)、n个传感模块(5)和控制电路板(6)集成在壳体(1)的内部；任一传感模块(5)由一个霍尔传感器和一个紧贴霍尔传感器表面的温度传感器组成；n个霍尔传感器分别测量n个外接设备的当前工作电流的感应电压值，并发送给控制电路板(6)；温度传感器测量霍尔传感器的温度值，并发送给控制电路板(6)；控制电路板(6)根据接收到的温度值和电压值，计算出外接设备当前电流值；所述前面板(7)镶嵌在壳体(1)的第三侧壁上；所述前面板(7)具有n个输入开关(701)、总开关(702)和显示屏(703)；n个输入开关(701)控制分别控制n个外接设备电流的导通和关断；总开关(702)控制所有外接设备电流的导通和关断；输入开关(701)穿过前面板(7)的通孔，固定在前面板(7)上；所述显示屏(703)镶嵌在前面板(7)上；所述显示屏(703)显示外接设备当前电流值。2.根据权利要求1所述的宽温高精度多路电流采集系统，其特征在于：控制电路板(6)主要包括低通滤波器、AD转换器和ARM处理器；所述低通...

【专利技术属性】
技术研发人员：周丽娜，骆鑫，陈武雄，陈建平，郑红川，杨锦程，
申请(专利权)人：重庆嘉陵华光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50