一种微功耗红外通信的电流互感器制造技术

一种微功耗红外通信的电流互感器，涉及电子电流互感器，其特征在于包括：嵌入式微控制器（３）通过数据线获取微晶铁芯电流互感器（１）发出的数据，嵌入式微控制器（３）的电源接口从母线感应供电线圈电路（２）获取电力，嵌入式微控制器（３）通过红外发射电路（４）和红外接收电路（５）与设有红外收发电路的电流显示终端（６）交互数据。本发明专利技术所述的微功耗红外通信的电流互感器，解决现有高压电流互感器功耗大、体积大、成本高的不足，提高使用的安全性，降低其生产成本，扩大其适用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电流互感器，具体的说是一种微功耗红外通信的电流互感器。
技术介绍
现在高压开关柜内的电流大多是利用电磁式高压电流互感器来测量的，电磁式高压电流互感器的测量原理是电磁感应原理，由铁芯、绕阻、高压绝缘外壳等组成。随着现代电网电压等级的大幅度提高，电磁式高压电流互感器所需投入的绝缘成本越来越大，更重要的是由于电磁式高压电流互感器存在铁芯磁饱和，导致测量范围、精度都已不能满足当今高压电网的要求，存在以下几方面的问题 1.电磁式高压电流互感器是按机电式继电器的要求设计的，故需要大的功率输入，功率损耗大，体积亦大，笨重且成本高； 2.随着输电电压等级的提高，为保证良好绝缘而增大尺寸，电磁式高压电流互感器体积与成本会成倍增加； 3.测量使用场合要求信号传递有足够的精度，而在保护场合又要求信号具有大的动态范围。电磁式高压电流互感器因受铁芯磁饱和限制，通常在使用时，需要将测量用电流互感器与继电保护用电流互感器分开处理； 4.当短路电流过大，致使铁芯饱和而使电流信号畸变，因此需要复杂而昂贵的保护装置将畸变的信号修正到它原来的形状； 5.传统电磁式高压电流互感器以内部充油的方式来提高绝缘电压，由于密封工艺的难度，经常会发生漏电。 现有光纤电流互感器采用光纤来传输数据和给高压侧供电，成本高，系统复杂。 现有的无线电流互感器采用传统的无线电磁波传输方式，该方式功耗大，相应带来电磁干扰和电磁兼容性的问题，在某些特定的场合，如电力高压系统、医院和携带心脏起搏器人员的特殊环境和人员无法使用，影响周围电气设备和人员的安全事故。 上述各种类型的高压电流互感器在安全方面或成本方面均存在一定的不足，因此在现代电网中，智能化高压电器中继续使用现有技术中通常使用的上述高压电流互感器已不太适合，所以研制新的高压电流互感器就成为当务之急。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种微功耗红外通信的电流互感器，解决现有高压电流互感器功耗大、体积大、成本高的不足，提高电流互感器使用的安全性，降低其生产成本，扩大其适用范围。 为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是 —种微功耗红外通信的电流互感器，其特征在于包括嵌入式微控制器3通过数据线获取微晶铁芯电流互感器1发出的数据，嵌入式微控制器3的电源接口从母线感应供电线圈电路2获取电力，嵌入式微控制器3通过红外发射电路4和红外接收电路5与设有红外收发电路的电流显示终端6交互数据。 在上述技术方案的基础上，红外发射电路4包括至少三个串联的红外发射管，所述红外发射管在空间中按等边三角形、星形或环形排列。 在上述技术方案的基础上，嵌入式微控制器3的型号为C8051F350。 在上述技术方案的基础上，所述嵌入式微控制器3采用分段二次插值技术校正检测线圈非线性，修正微晶铁芯电流互感器1的电流检测线圈在低负荷电流和高负荷电流非线性，使得电流互感器的精度达到计量的0. 2S量级要求。 在上述技术方案的基础上，红外发射电路4包括一由型号为74LS02的或非门U4A、 U4B、电阻R38、 R18、 R19、电容C17和电位器RW1组成38KHz的振荡电路，所述振荡电路输 出38KHz的方波信号到型号为74LS02的或非门U4C的8脚，或非门U4C的9脚接收来自嵌 入式微控制器3的发送数据信号TXD， 38KHz的方波信号和发送数据信号TXD相或非后，经 过电阻R17驱动三极管Q6的基极，驱动型号为HG505的三个红外发射管LED-1、 LED-2和 LED-3，电阻R16、电容C15和C16组成用于防止红外发射管工作时的干扰纹波的影响的电源 退耦电路。 在上述技术方案的基础上，母线感应供电线圈电路2为一 DC/DC变换供电电源电 路，由锂电池或者母线感应供电线圈经过D1-D6的整流和过压保护后作为电源，电源从连 接器JBATT引入，经过DC/DC变换集成电路MIC4680和相应的外围电路后，从连接器J3输 出稳定的3. 3V直流电源给嵌入式微控制器3供电，所述相应的外围电路包括由R10、R33和 C8组成电源的开关使能电路，由L1、D14、C9、C10、R11、R12、D15、D16、R13、C12和C13组成 输出滤波和保护电路，起防止电源过压保护的D15，起防止电源接反保护的作用的D16 ;连 接器J3连接一个防止发送红外信号的冲击电流对电源的影响的大容量的法拉级的双电解 层电容Cll。 本专利技术所述的微功耗红外通信的电流互感器具有以下优点 1.采用嵌入式微控制器(C8051F350)内置的24位A/D (模拟/数字转换器)直接 测量感应线圈电流幅值，保证了测量的高精度和高分辨率。 2.系统测量装置的电流测量部分取消了原有互感器的铁芯和绝缘外壳，采用红外 数字通信技术把一次侧的电流信号无线地发送到低压侧的显示仪表和继电保护，系统的测 量装置体积大幅度縮小。 3.采用红外传输检测数据，取消了二次低压侧线路与一次高压回路中高压元件的 电缆连结，彻底解决了低压侧与一次回路中高压元件的绝缘问题。 4.领懂装置的工作电源直接由测量装置的供电线圈提供，解决了外接电源引线的 绝缘问题。 5.系统测量装置电流测量部分由于采用微晶铁芯，避免磁饱和及铁磁共振和磁滞 效应等问题。 6.与光纤互感器相比，减少了绝缘外壳、光纤、检测装置电源等零部件，成本大幅 降低。 7.可适用于电力高压系统、医院和携带心脏起搏器人员等有特殊要求的环境或人员。附图说明 本专利技术有如下附图 图1微功耗红外通信的电流互感器的结构框图； 图2红外发射电路的一个具体实例； 图3母线感应供电线圈电路的一个具体实例； 图4嵌入式微控制器结构框图； 图5红外电流互感器显示终端的构框图； 图6红外电流互感器显示终端的具体电路图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。 红外通信有着成本低廉、连接方便、简单易用和结构紧凑的特点，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。由于这种通信方式具有可靠性高、保密性好、设计成本低、连接方便、简单易用、结构紧凑等特点，在电子产品中具有广阔的发展潜力。目前，已被广泛应用于遥控遥领U、智能仪表、计算机终端、电话机、移动电话、寻呼机、电子商务、数字照相机、工业设备和医疗设备等领域。红外通信是利用940nm近红外波段的红外线为传递信息的载体，即通信信道。发送端用脉时调制(PPM)方式，将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列，并利用该脉冲序列驱动红外线发射管以光脉冲的形式向外发射红外光，而接收端将接收到的光脉冲信号转换成电信号，在经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原成二进制数字电信号后输出。简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输，而红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。红外通讯采用点对点的数据传输协议，是目前国际上普遍采用的无线传输技术。 本专利技术针对现有高压成套设备的电流测量显示装置成本高、装置复杂、安装使用不便等问题，开发了一种新型的微功耗红外通信的电流互感器，用套在高压母线上的微晶铁芯电流互感器1测量高压母线的电流，微晶铁芯电流互感器1的测量结果经嵌入式微控制器3处理后再利用红外数据通信方式传出。接收装置(电流显示终端上配套的红外收发电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微功耗红外通信的电流互感器，其特征在于包括：嵌入式微控制器（３）通过数据线获取微晶铁芯电流互感器（１）发出的数据，嵌入式微控制器（３）的电源接口从母线感应供电线圈电路（２）获取电力，嵌入式微控制器（３）通过红外发射电路（４）和红外接收电路（５）与设有红外收发电路的电流显示终端（６）交互数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄尚平，李享元，彭涛，
申请(专利权)人：武汉本杰明自动化设备工程有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]