本发明涉及一种带前级保护的隔离式直流电流检测电路，主要用于直流塑壳断路器的电流检测，属于低压电器技术领域。
背景技术：
直流塑壳断路器主要承担输配电线路和用电设备的过载、短路保护之用。随着智能化船舶的发展，船舶电气智能化水平的不断提高，对直流塑壳断路器提出了远程参数高精度监测功能的要求，这些监测的参数中，包含对电流的监测。
目前，现有直流电流检测方式主要有二种。第一种是直接测量法，采用分流器串入主回路中，将直流电流转化成小信号，经电路处理后，进入微控制器运算，计算出电流值。第二种是间接测量法，采用霍尔传感器，将霍尔传感器信号经过经电路处理后，进入微控制器运算，计算出电流值。
上述二种方式各有一定优劣。针对第一种方式，由于分流器本质是一个电阻，在较高精度下，电阻值不变，其输出电压v与主回路电流i成正比，通常得到的是一个毫伏电压信号(mv)。在负载断路器时，由于预期短路电流峰值很高，有时可达120倍，这样，在分流器的输出上会在短路期间承受很高的电流，对应的输出电压也很高。如果没有相应保护措施，将会导致检测电路烧毁。由于分流器在工作时，直接与主回路相连接，这样如果没有相应的隔离措施，会导致主回路高电压连至检测电路，可能危及人员安全。断路器的电流测量需要很宽的范围，采用单一通道不能完成，且由于使用场合的复杂性，采样信号进入微控制器处理前，没有采取滤波措施，导致测量数据偏差很大。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：在直流塑壳断路器的电流检测中，如何实现在极限大电流时不至损坏检测电路元器件，并保证弱电区的人身和线路安全，同时提高检测结果的准确性。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种带前级保护的隔离式直流电流检测电路，其特征在于：包括依次连接的前级保护电路、光耦隔离电路、一级放大电路，输入信号连接前级保护电路输入端，一级放大电路输出端连接一级滤波电路输入端和二级放大电路输入端，一级滤波电路输出端连接微控制器的第一通道；二级放大电路输出端连接二级滤波电路输入端，二级滤波电路输出端连接微控制器的第二通道。
优选地，主电路的电流流过分流器时，分流器输出一个毫伏级的电压信号，所述电压信号依次经过前级保护电路、光耦隔离电路进行线性信号隔离，得到信号a；信号a经过一级放大电路后输出信号b；信号b经过一级滤波电路后，进入微控制器的第一通道；信号b还经过二级放大电路输出信号c，信号c经过二级滤波电路后，进入微控制器的第二通道。
优选地，所述前级保护电路包括电阻r2，输入电压正极连接电阻r2一端，输入电压负极连接压敏电阻rv1一端、二极管d1负极和电容c1一端，电阻r2另一端连接压敏电阻rv1另一端和电阻r1一端，电阻r1另一端连接二极管d1正极和电容c1另一端；电容c1的两端连接所述光耦隔离电路。
优选地，所述光耦隔离电路包括线性隔离光耦u1，前级保护电路的电容c1的两端均连接线性隔离光耦u1的原边正负极输入端，线性隔离光耦u1的副边正负极输出端连接一级放大电路。
优选地，所述一级放大电路包括电阻r6和电阻r11，线性隔离光耦u1的副边正负极输出端分别连接电阻r6一端和电阻r11一端，电阻r6另一端连接电容c6一端、电容c3一端、电阻r4一端和运算放大器u7c正输入端，电容c6另一端、电阻r4另一端均连接电源正极，电阻r8两端分别连接电源正极和电阻r6一端，电阻r9两端分别连接电源负极和电阻r11一端，电阻r11另一端连接电容c3另一端、运算放大器u7c负输入端、电容c4一端及电阻r5一端，电容c4另一端、电阻r5另一端均连接运算放大器u7c输出端，运算放大器u7c输出端连接一级滤波电路和二级信号放大电路。
优选地，所述一级滤波电路包括电阻r7，运算放大器u7c输出端连接电阻r7一端，电阻r7另一端连接电容c7一端及微控制器的第一通道ia1，电容c7另一端接地。
优选地，所述二级放大电路包括电阻r12，运算放大器u7c输出端连接电阻r12一端，电阻r12另一端连接电容c8一端、电阻r10一端、电容c8一端及运算放大器u7d负输入端，电容c8另一端连接电阻r13一端及运算放大器u7d正输入端，电阻r13另一端连接电源；电阻r10另一端连接运算放大器u7d输出端，运算放大器u7d输出端连接二级滤波电路。
优选地，所述二级滤波电路包括电阻r15，运算放大器u7d输出端连接电阻r15一端，电阻r15另一端连接电容c9一端及微控制器的第二通道ia2，电容c9另一端接地。
本发明提供的装置克服了现有技术的不足，前级采用前级带保护电路，中间级采用光耦隔离电路和信号放大电路，最后采用低通滤波电路，实现了直流电流检测；在断路器极限短路条件下，能够保护检测电路不损坏，采用隔离单元实现了强电与弱点的隔离，保证了弱电区的人身和线路安全；同时通过滤波处理提高了检测结果的准确性。
附图说明
图1为本实施例提供的带前级保护的隔离式直流电流检测电路原理图；
图2为本实施例提供的带前级保护的隔离式直流电流检测电路具体结构图。
具体实施方式
图1为本实施例提供的带前级保护的隔离式直流电流检测电路原理图，所述的带前级保护的隔离式直流电流检测电路由前级保护电路、光耦隔离电路、一级放大电路、一级滤波电路、二级放大电路、二级滤波电路等组成。
前级保护电路、光耦隔离电路、一级放大电路依次连接，一级放大电路输出端连接一级滤波电路输入端和二级放大电路输入端，一级滤波电路输出端连接微控制器的第一通道。二级放大电路输出端连接二级滤波电路输入端，二级滤波电路输出端连接微控制器的第二通道。
主电路的电流流过分流器时，分流器输出一个毫伏(mv)级的电压信号，该电压信号依次经过前级保护电路和光耦隔离电路，进行线性信号隔离，得到信号a经过一级放大电路输出信号b。信号b经过一级滤波电路，进入微控制器的第一通道。信号b经过二级放大电路输出信号c，信号c经过二级滤波电路，进入微控制器的第二通道。
带前级保护的隔离式直流电流检测电路具体结构如图2所示。
前级保护电路1包括电阻r2，输入电压正极连接电阻r2一端，输入电压负极连接压敏电阻rv1一端、二极管d1负极和电容c1一端，电阻r2另一端连接压敏电阻rv1另一端和电阻r1一端，电阻r1另一端连接二极管d1正极和电容c1另一端。电容c1的两端连接光耦隔离电路2。
前级保护电路1采用电阻r2限流和压敏电阻rv1，并采用二极管d1将分流器输出的电压经过处理后，电压限制为0.7v以内，并能抵抗瞬时高电压。
光耦隔离电路2包括线性隔离光耦u1，前级保护电路1的电容c1的两端均连接线性隔离光耦u1的原边正负极输入端，线性隔离光耦u1的副边正负极输出端连接一级放大电路。
光耦隔离电路2，采用了一种线性隔离光耦，保证了原边信号与副边信号的隔离和相关性。
一级放大电路3包括电阻r6和电阻r11，线性隔离光耦u1的副边正负极输出端分别连接电阻r6一端和电阻r11一端，电阻r6另一端连接电容c6一端、电容c3一端、电阻r4一端和运算放大器u7c正输入端，电容c6另一端、电阻r4另一端均连接电源正极，电阻r8两端分别连接电源正极和电阻r6一端，电阻r9两端分别连接电源负极和电阻r11一端，电阻r11另一端连接电容c3另一端、运算放大器u7c负输入端、电容c4一端及电阻r5一端，电容c4另一端、电阻r5另一端均连接运算放大器u7c输出端，运算放大器u7c输出端连接一级滤波电路和二级信号放大电路。
一级放大电路3采用运算放大器u7c将信号进行了放大处理。
一级滤波电路4包括电阻r7，运算放大器u7c输出端连接电阻r7一端，电阻r7另一端连接电容c7一端及微控制器的第一通道ia1，电容c7另一端接地。
一级滤波电路4对信号进行低通滤波处理，滤除高频杂波，得到第一级通道的信号。
二级放大电路5包括电阻r12，运算放大器u7c输出端连接电阻r12一端，电阻r12另一端连接电容c8一端、电阻r10一端、电容c8一端及运算放大器u7d负输入端，电容c8另一端连接电阻r13一端及运算放大器u7d正输入端，电阻r13另一端连接电源；电阻r10另一端连接运算放大器u7d输出端，运算放大器u7d输出端连接二级滤波电路6。
二级信号放大电路，采用运算放大器将信号进行进一步放大处理。
二级滤波电路6包括电阻r15，运算放大器u7d输出端连接电阻r15一端，电阻r15另一端连接电容c9一端及微控制器的第二通道ia2，电容c9另一端接地。
二级滤波电路对信号进行低通滤波处理，滤除高频杂波，得到第二级通道的信号。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。