一种测量漏电流的系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及漏电流检测产品领域，具体为一种测量漏电流的系统及其方法。
【背景技术】
[0002]目前，直流系统中的漏电流传感器采用的互感器是利用磁调制工作原理，其将被测的直流微电流转换成直流电压并隔离输出标准的模拟信号，但一个传感器只能测量一条支路，成本太高，并且接线不方便;漏电流传感器输出的模拟信号抗干扰能力弱、稳定性差、测量精度和分辨率低;且接线不方便，信号不便于处理。
[0003]现有的直流电流测量仪器，基本上都是以倍频磁调制器为核心的构成，这种在直流电流的测量方面准确度有很大的突破。但在磁调制输出信息中，不仅有幅值变化量，也有相位变化量，而倍频磁调制主要是通过检测磁芯二次绕组的输出信号中的二次谐波分量来获得电流的信息，进而通过计算获得电流的大小；其电路比较复杂、抗干扰能力较差、使用不方便。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种测量漏电流的系统及其方法。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种测量漏电流的系统，包括激励电源、整形电路、单片机系统和显示器，所述激励电源的输出端通过被测绕组与整形电路的输入端连接；
所述整形电路的输出端与单片机系统连接；
所述单片机系统的输出端与显示器的输入端连接。
[0006]作为该技术方案的改进，还包括键盘，所述键盘的输出端与单片机系统的输入端连接。
[0007]另一方面，本发明还提供一种测量漏电流的方法，用于所述的测量漏电流的系统， 通过所述激励电源输入信号，将被测绕组的输出电压传输至整形电路；
所述单片机系统检测并计算处理数据，
将被测电流信息输出至显示器显示。
[0008]作为该技术方案的改进，其中所述处理数据为利用单片机系统测量的时间差，将脉冲信号持续时间间隔转变为所测电流值。
[0009]作为该技术方案的改进，所述利用单片机系统测量时间差的步骤，包括:
1)单片机开始工作；
2)初始化；
3)判断脉冲信号是否为高电平，若是则进入4)，不是则返回3);
4)启动计时器开始计时；
5)判断脉冲信号是否为持续的高电平，若是则返回5);若出现低电平，则进入6);
6)关闭计时器；
7)判断计时器的数值是否为第一次计时，若是则返回3)，不是则进入8); 8)处理时间差数据并显示。
[0010]作为该技术方案的进一步改进，只处理第二次计时获得的时间，得到由检测到低电平时的时间与测得的无待测电流时的高电平持续时间的差值，进而计算得出待测电流值。
[0011 ]作为该技术方案的进一步改进，所述高电平为大于5.3V的电平。
[0012]本发明的有益效果是:本发明提供一种测量漏电流的系统及方法，利用该电路系统的多路集成式数字式漏电流传感器，将测电流转变为相位变化量即时间量的测量，有效的解决了被测电路的抗干扰性、稳定性差、测量精度低的问题，且将多路集成在一起，接线更方便，大大的降低了成本。
【附图说明】
[0013]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明:
图1是本发明一实施例的接线示意图；
图2是本发明一实施例的电路不意图；
图3是本发明另一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0014]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0015]参照图1，是本发明一实施例的接线示意图。本发明根据直流漏电流传感器的相位差式磁调制工作原理，将被测直流微电流隔离转换成RS485输出数字信号，并可根据一个测量单元上的穿线开孔数量，采集多条支路的直流微电流，每个测量单元自带拨码开关，地址自由设定(1?255)，测量单元之间只需电源和通信线，无需其他的接线。
[0016]由于单铁芯磁调制器在三角波恒定交流激磁下，铁芯磁化波形为对称的三角波，检测绕组端电压的波形为正、负相间的矩形脉冲波。当被测直流电流I为零时，该电压中相邻的正、负矩形脉冲之间的间隔t+-=T/2，T为激励电源的周期。当被测直流电流不为零时，检测绕组端电压中的正、负矩形脉冲相对发生反方向移相，且移相幅度相等，此时，脉冲间隔的变化量t与直流信号成正比，与交流激磁信号成反比。因此，脉冲间隔的变化量t的差值At的大小及正负就可以反映直流被测电流的大小和方向，通过检测△ t来测量直流电流，直流电流与At间的关系为标准的线性关系。其用于直流系统的漏电流0?10mA的测量。利用检测A t及相位差来测量直流微电流，摒弃了二次谐波分量的幅值测量。
[0017]参照图2，是本发明一实施例的电路示意图。一种测量漏电流的系统，包括激励电源、整形电路、单片机系统和显示器，所述激励电源的输出端通过被测绕组与整形电路的输入端连接;所述整形电路的输出端与单片机系统连接;所述单片机系统的输出端与显示器的输入端连接。作为该技术方案的改进，还包括键盘，所述键盘的输出端与单片机系统的输入端连接。还包括RS-232串行接口，其与单片机系统连接。其中，W1为待测直流电流，W2和W3端分别为三角波激励源电路的输出端和迟滞比较整形电路的输入端。其电路工作原理为由激励电源输入三角波形信号，将检测绕组输出电压输送入整形电路，经过单片机系统检测计算处理后将被测电流信息输出至显示器显示;且单片机系统中写入代码，构成人机交互功能。
[0018]本发明还提供一种测量漏电流的方法，用于所述的测量漏电流的系统:
所述激励电源输入信号，将被测绕组的输出电压传输至整形电路；
所述单片机系统检测并计算处理数据；
将被测电流信息输出至显示器显示。
[0019]作为该技术方案的改进，所述单片机系统检测并计算处理数据步骤，其中所述处理数据为将脉冲信号持续时间间隔转变为所测电流值。
[0020]参照图3，为单片机的代码方案。所述利用单片机系统测量时间差，其包括:
1)单片机开始工作；
2)初始化；
3)判断脉冲信号是否为高电平，若是则进入4)，不是则返回3);
4)启动计时器开始计时；
5)判断脉冲信号是否为持续的高电平，若是则返回5);若出现低电平，则进入6);
6)关闭计时器；
7)判断计时器的数值是否为第一次计时，若是则返回3)，不是则进入8);
8)处理时间差数据并显示。
[0021]作为该技术方案的进一步改进，只处理第二次计时获得的时间，得到由检测到低电平时的时间与测得的无待测电流时的高电平持续时间的差值，进而计算得出待测电流值。
[0022]作为该技术方案的进一步改进，所述高电平为大于5.3V的电平。该部分的设计方案主要是为了测量出时间差X的大小，由于三角波激励源信号的周期为58.68HZ，因此，最终所得的矩形脉冲信号的高电平持续时间约为8.5ms左右，待测电流的加入会引起矩形脉冲信号的正负半周分别前移或后移，且时间差X在若干个us级别。因此可利用单片机串行口接收整形电路输出的矩形脉冲信号，若脉冲信号超过了5.3V，在正半周会被单片机识别为高电平;先一直检测输入电压是否为高电平，若是，则启动计时器开始计时，并一直检测是否为高电平，当发现为低电平时，立即关闭计时器，停止计时;并且为了减小误差，只处理第二次获得的计时时间t2。然后由事先测得的无待测电流时的高电平持续时间作为固定参数tl, t2与tl之间的差即为X值，最后把X通过计算得出待测电流值并显示。
[0023]本发明方案采用的是相位差式磁调制直流电流测量方法，是以磁调制器输出信息中正负半波相位变化量为测量对象，来达到直流电流测量的目的。由于相位变化量是时间量，因此测量系统中不需要复杂的滤波、放大等辅助电路，使硬件系统十分简化，提高了抗干扰能力。该发明方案带来的有益效果为:其一:相位变化量是时间量，测量较为方便，时间测量容易达到较高的精度，可以有效的提高直流微电流的测量精度;其二，采用的单铁芯磁调制工艺简单，测量的稳定性能得到了提高;其三，省去复杂的滤波、解调、放大电路、系统辅助电路简洁，可靠，稳定性好;其四，相位测量法比幅值测量抗干扰能力强，易于实现测量系统全数字化;其五，使用方便，多路集成在一个测量单元上，调校容易，安装接线方便。
[0024]以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种测量漏电流的系统，包括激励电源、整形电路、单片机系统和显示器，其特征在于: 所述激励电源的输出端通过被测绕组与整形电路的输入端连接； 所述整形电路的输出端与单片机系统连接； 所述单片机系统的输出端与显示器的输入端连接。2.根据权利要求1所述的测量漏电流的系统，其特征在于:还包括键盘，所述键盘的输出端与单片机系统的输入端连接。3.—种测量漏电流的方法，用于权利要求1至2任一项所述的测量漏电流的系统，其特征在于: 通过所述激励电源输入信号，将被测绕组的输出电压传输至整形电路； 所述单片机系统检测并计算处理数据， 将被测电流信息输出至显示器显示。4.根据权利要求3所述的测量漏电流的方法，其特征在于:其中所述处理数据为利用单片机系统测量的时间差，将脉冲信号持续时间间隔转变为所测电流值。5.根据权利要求4所述的测量漏电流的方法，其特征在于，所述利用单片机系统测量时间差的步骤，包括: 1)单片机开始工作； 2)初始化； 3)判断脉冲信号是否为高电平，若是则进入4)，不是则返回3); 4)启动计时器开始计时； 5)判断脉冲信号是否为持续的高电平，若是则返回5);若出现低电平，则进入6); 6)关闭计时器； 7)判断计时器的数值是否为第一次计时，若是则返回3)，不是则进入8); 8)处理时间差数据并显示。6.根据权利要求5所述的测量漏电流的方法，其特征在于:只处理第二次计时获得的时间，得到由检测到低电平时的时间与测得的无待测电流时的高电平持续时间的差值，进而计算得出待测电流值。7.根据权利要求6所述的测量漏电流的方法，其特征在于:所述高电平为大于5.3V的电平。
【专利摘要】本发明公开了一种测量漏电流的系统，包括激励电源、整形电路、单片机系统和显示器，所述激励电源的输出端通过被测绕组与整形电路的输入端连接；所述整形电路的输出端与单片机系统连接；所述单片机系统的输出端与显示器的输入端连接。一种测量漏电流的方法，用于所述的测量漏电流的系统：通过所述激励电源输入信号，将被测绕组的输出电压传输至整形电路；所述单片机系统检测并计算处理数据；将被测电流信息输出至显示器显示。有效的解决了被测电路的抗干扰性、稳定性差、测量精度低的问题，且将多路集成在一起，接线更方便，大大的降低了成本；应用于漏电流检测产品领域。
【IPC分类】G01R19/25
【公开号】CN105486915
【申请号】CN201511026483
【发明人】谭志辉
【申请人】深圳市科陆电源技术有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月30日