一种电流信号检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术公开的一种电流信号检测系统及其工作方法，属于电流信号检测技术领域。功率放大单元的输入端接入电流信号，功率放大单元的输出端分别与过零比较器和电流

A current signal detection system and its detection method

【技术实现步骤摘要】
一种电流信号检测系统及其检测方法


[0001]本专利技术属于电流信号检测
，具体涉及一种电流信号检测系统及其检测方法。

技术介绍

[0002]现有的电流检测装置大都采用OCL功率放大电路，它要求很高的电路稳定性、对称性，故对元器件的性能指标要求较高。而且现有的电流检测装置大多都基于数字电路和模拟电路知识设计电路，系统通过对电流信号的采集与放大，送到频率、幅值测量模块进行处理，整个硬件系统是采用模拟控制方式。其缺点是硬件电路比较复杂，稳定性、可靠性不太好。
[0003]现有的电流检测装置的硬件系统虽然能测得交流电流信号参数，但其测量系统的精度依赖于硬件电路的质量，无法通过软件处理，更不能实现复杂的控制和运算，成本高。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种电流信号检测系统及其检测方法，硬件电路结构简单、性能优异，具有频率响应宽、速度快等特点；可以通过软件处理，能够实现复杂的控制和运算，成本低，并且系统控制方案的改善也比较简单，稳定性、可靠性良好。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术公开了一种电流信号检测系统，包括功率放大单元、电流检测单元、控制单元、显示单元和辅助电源；电流检测单元包括过零比较器、精密整流电路和电流
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电压转换器，功率放大单元的输入端接入电流信号，功率放大单元的输出端分别与过零比较器和电流
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电压转换器的输入端连接，过零比较器的输出端与精密整流电路的输入端连接，精密整流电路和电流
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电压转换器的输出端分别与控制单元的输入端连接，控制单元的输出端与显示单元的输入端连接；功率放大单元、电流检测单元、控制单元和显示单元均分别与辅助电源连接。
[0007]优选地，控制单元为单片机STC15F2K60S2。
[0008]优选地，功率放大单元包括基于LM1875T芯片的大功率放大电路，功率放大单元的输出电流峰峰值大于1A。
[0009]进一步优选地，基于LM1875T芯片的大功率放大电路具体包括LM1875T芯片、电容C3、波形发生器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和电容C7；
[0010]LM1875T芯片的同相输入端通过电容C3与波形发生器V1的正极相连，波形发生器V1的负极接地，电容C3与电阻R1相连并接地；LM1875T芯片的同相输入端与电阻R2相连并接地；LM1875T芯片的反相输入端通过电阻R3和电容C4接地，同时通过电阻R4与LM1875T芯片的输出端相连；LM1875T芯片的输出端通过电阻R5和电容C7接地，同时连接电阻R6并接地；
LM1875T芯片的正极电源端与18V电源连接，同时分别通过电容C1和电容C2接地；LM1875T芯片的负极电源端与
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18V电源连接，同时分别通过电容C5和电容C6接地。
[0011]优选地，电流检测单元中过零比较器为LM324N芯片。
[0012]进一步优选地，电流检测单元具体包括LM324N芯片U1A、LM324N芯片U1B、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4；
[0013]LM324N芯片U1A的反相输入端连接输入信号，同时输入信号通过电阻R1接地；LM324N芯片U1A的同相输入端直接接地；LM324N芯片U1A的负极电源端连接
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8V电源，正极电源端连接8V电源；LM324N芯片U1A的输出端通过电阻R3连接至LM324N芯片U1B的反相输入端；LM324N芯片U1A的输出端通过二极管D1和二极管D2接地；LM324N芯片U1B的反相输入端通过二极管D3连接至LM324N芯片U1B的输出端；同时LM324N芯片U1B的反相输入端通过电阻R2和二极管D4连接至LM324N芯片U1B的输出端。
[0014]优选地，电流
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电压转换器为采样电阻。
[0015]本专利技术公开的上述电流信号检测系统的检测方法，包括：
[0016]电流信号通过电流检测单元的过零比较器和精密整流电路处理成方波信号输入控制单元处理，然后由显示单元显示电流信号的频率和非正弦电流信号的基波频率；通过电流
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电压转换器将电流信号转换成电压，对电压幅值进行采样，将电流
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电压转换器两端的电压输入控制单元处理，显示电流信号的峰峰值；
[0017]控制单元通过A/D采样采集电流信号的数据，利用快速傅里叶变换进行谱分析，得出各次谐波分量的幅度以及频率。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0019]本专利技术公开的一种电流信号检测系统，以单片机最小系统板为控制核心，协调各个模块工作以实现各项功能，能够实现精确测量并显示电流信号的幅度和频率，并能精确测量电流信号基波频率以及基波及各次谐波分量的幅度。本专利技术的硬件电路简单，但性能优异，具有频率响应宽和速度快等特点。本专利技术可以通过软件处理，能实现复杂的控制和运算，成本低，并且系统控制方案的改善也比较简单，稳定性、可靠性良好。本专利技术的控制系统对外围设备的要求不高，采用的型号为STC15F2K60S2的51单片机的资源比较丰富，操作较为简单，能够实现高性价比地精确测量电流信号。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的系统整体结构框图；
[0021]图2为功率放大电路的原理图；
[0022]图3为电流检测电路的原理图；
[0023]图4为电流检测电路的方案图；
[0024]图5为电流幅度测量算法流程图；
[0025]图6为电流频率测量算法流程图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细描述，其内容是对本专利技术的解释而不是限定：
[0027]如图1，为本专利技术的电流信号检测系统，包括功率放大单元、电流检测单元、控制单元、显示单元和辅助电源。如图4，电流检测单元包括过零比较器、精密整流电路和电流
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电压转换器，功率放大单元的输入端接入电流信号，功率放大单元的输出端分别与过零比较器和电流
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电压转换器的输入端连接，过零比较器的输出端与精密整流电路的输入端连接，精密整流电路和电流
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电压转换器的输出端分别与控制单元的输入端连接，控制单元的输出端与显示单元的输入端连接；功率放大单元、电流检测单元、控制单元和显示单元均分别与辅助电源连接。
[0028]如图2，功率放大单元基于LM1875T器件设计大功率功率放大电路，可以实现使电流环路电流峰峰值是任意波发生器设置电压峰峰值的0.1倍。功率放大电路采用LM1875T应用的典型接法，LM1875T芯片的同相输入端通过电容C3与波形发生器正极相连，波形发生器负极接地，同时电容C3与电阻R1相连并接地。同时LM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流信号检测系统，其特征在于，包括功率放大单元、电流检测单元、控制单元、显示单元和辅助电源；电流检测单元包括过零比较器、精密整流电路和电流
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电压转换器，功率放大单元的输入端接入电流信号，功率放大单元的输出端分别与过零比较器和电流
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电压转换器的输入端连接，过零比较器的输出端与精密整流电路的输入端连接，精密整流电路和电流
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电压转换器的输出端分别与控制单元的输入端连接，控制单元的输出端与显示单元的输入端连接；功率放大单元、电流检测单元、控制单元和显示单元均分别与辅助电源连接。2.根据权利要求1所述的电流信号检测系统，其特征在于，控制单元为单片机STC15F2K60S2。3.根据权利要求1所述的电流信号检测系统，其特征在于，功率放大单元包括基于LM1875T芯片的大功率放大电路，功率放大单元的输出电流峰峰值大于1A。4.根据权利要求3所述的电流信号检测系统，其特征在于，基于LM1875T芯片的大功率放大电路具体包括LM1875T芯片、电容C3、波形发生器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和电容C7；LM1875T芯片的同相输入端通过电容C3与波形发生器V1的正极相连，波形发生器V1的负极接地，电容C3与电阻R1相连并接地；LM1875T芯片的同相输入端与电阻R2相连并接地；LM1875T芯片的反相输入端通过电阻R3和电容C4接地，同时通过电阻R4与LM1875T芯片的输出端相连；LM1875T芯片的输出端通过电阻R5和电容C7接地，同时连接电阻R6并接地；LM1875T芯片的正极电源端与18V电源连接，同时分别通过电容C1和电容C2接地；LM1875T芯片的负极电源端与
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【专利技术属性】
技术研发人员：王顺增，潘飞，潘凯歌，许奔，
申请(专利权)人：南阳理工学院，
类型：发明
国别省市：