一种智能小电流检测单元的制作方法

本实用新型涉及电流检测技术领域，尤其涉及一种智能小电流检测单元。

背景技术：

直流电源(dcpower)有正、负两个电极，正极的电位高，负极的电位低，当两个电极与电路连通后，能够使电路两端之间维持恒定的电位差，从而在外电路中形成由正极到负极的电流。直流电源系统主要由蓄电池组、充电装置、直流馈线屏、直流配电柜、直流电源监测装置、直流分支馈线等部分组成，并由此形成一个庞大、遍布直流电源供电网络，为继电器保护装置、断路器跳合闸、信号系统、直流充电机、ups、通信等等各个子系统提供安全、可靠的工作电源。目前，直流电流的检测方法一般分为直接式和非直接式，直接式一般是通过串联电阻检测电压的方法；非直接式测量一般通过检测电流产生的磁场实现的，由于电流周围会产生磁场，我们可以间接的通过测量磁场的大小得到被测电流的大小。

现有技术在直流电源系统的非直接式小电流检测中，物理结构方面上，每个传感器直接与采集模块之间采用软导线相连，软导线数量多，且连接线路较长，连接方式太传统，连接材料成本、人工成本高。在采样原理方面，采用传输模拟信号方式，普遍用直流漏电流传感器作为绝缘检测系统的末端检测单元，小电流传感器作为一个单独的电流检测器件，实现从信号采集、整流、磁振荡调制、解调捡波、放大处理等一系列功能，最后输出标准电压信号到采集板上，接入绝缘检测控制模块进行进一步处理并上传。现有同类技术的缺陷在于将过多的功能分散于小电流传感器中，造成部分信号处理电路被重复配置，功耗高，成本大大增加，且会造成器件工艺复杂、整体系统成本较高，一旦传感器出现故障，系统维修困难。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种智能小电流检测装置。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：本实用新型提供一种智能小电流检测单元，包括：pcb板、焊接于所述pcb板上的若干无源传感器、焊接于所述pcb板上的通信接口、以及以插拔式安装于所述pcb板上的采集盒，所述pcb板上对应所述采集盒设有排针，所述采集盒对应所述排针设有插孔，所述采集盒通过排针以及pcb板内的线路与若干无源传感器电连接，所述采集盒与所述通信接口电连接。

进一步地，所述无源传感器包括磁芯以及绕在所述磁芯上的若干匝线圈，所述磁芯呈环形，所述无源传感器套在需检测的线缆上，所述无源传感器具有两输出接口，所述两输出接口接于若干匝线圈的两端。

进一步地，所述通信接口为485接口。

进一步地，所述采集盒内设有与插孔电连接的电路板，所述电路板上的电路结构包括：处理单元、与所述处理单元连接的与非门单元、分别与所述与非门单元连接的第一电流采集单元与第二电流采集单元，每一所述无源传感器一端与第一电流采集单元连接，另一端与第二电流采集单元连接，所述通信接口通过排针及pcb板内的线路与所述处理单元电连接。

进一步地，所述电路板上的电路结构还包括分别与所述处理单元电信连接的三个开关量采集单元，所述pcb板上设有用于连接外部电子开关的若干开关量接口，每一所述开关量接口一端与一所述开关量采集单元连接，另一端连接至地线。

进一步地，所述通信接口采用的芯片型号为7lbc184，所述处理单元采用的芯片型号为stc8f2k08s2，所述与非门单元采用型号为cd4011的与非门，所述第一电流采集单元与第二电流采集单元的芯片型号均为cd4051，三个开关量采集单元采用的芯片型号均为cd4051。

进一步地，所述采集盒底部设有两安装脚，每一所述安装脚上设有通孔，所述pcb板对应所述通孔设有螺孔，所述采集盒插于所述pcb板的排针上时，采用螺丝穿过通孔后锁紧于所述螺孔上。

进一步地，每一所述无源传感器还包括一缠绕在所述磁芯上的一组校准线，所述校准线与所述线圈相互绝缘，且间隔开，所述pcb板上设有连接端口，所述pcb板的所有校准线串联后，与所述连接端口连接。

采用上述方案，本实用新型提供一种智能小电流检测单元，利用数值技术将原分散于各支路直流小电流传感器的信号处理集中整合到采集盒中，用数值智能技术、总线通讯方式并用pcb板汇线汇集各无源传感器的输出信号，可以简化整个系统设计，降低系统成本，减少能耗；终端的检测器件为无源传感器，不会出现故障，并将容易出现故障的采集盒设置成插拔式的，大大方便了维护。

附图说明

图1为本实用新型智能小电流检测单元的结构示意图。

图2为本实用新型中采集盒的结构示意图。

图3为本实用新型中无源传感器(去掉外壳)的结构示意图。

图4为本实用新型中采集盒的功能框架图。

图5为本实用新型中采集盒中电路板的电路结构的电路图。

图6为图5中a处处理单元的电路示意图。

图7为图5中b处通信接口的电路示意图。

图8为图5中c处第一电流采集单元的电路示意图。

图9为图5中d处第二电流采集单元的电路示意图。

图10为图5中e处三个开关量采集单元的电路示意图。

图11为图5中f处与非门单元的电路示意图。

图12为图5中g处降压保护电路的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

请参阅图1至图3，本实用新型提供一种智能小电流检测单元，包括：pcb板1、焊接于所述pcb板1上的若干无源传感器26、焊接于所述pcb板1上的通信接口22、以及以插拔式安装于所述pcb板1上的采集盒2。所述pcb板1上对应所述采集盒2设有排针，所述采集盒2对应所述排针设有插孔，所述采集盒2通过排针以及pcb板1内的线路与若干无源传感器26电连接，所述采集盒2与所述通信接口22电连接，所述通信接口22优选为485接口。本实用新型将采集盒2设置成插拔式的，当发生损坏时，可以直接拆下维修，或者直接更换新的采集盒，维修速度快，从而可以保证整个系统稳定运行；并且采用pcb板1汇集多个无源传感器的信号，减少布线的麻烦，大大简化了安装，并且可以采用积成原理增加或减少智能感应单元来达到增加或减少采集点的目的。

所述无源传感器26包括磁芯261以及绕在所述磁芯261上的若干匝线圈262，所述磁芯261呈环形，所述无源传感器26套在需检测的线缆上，所述无源传感器26具有两输出接口，所述两输出接口接于若干匝线圈262的两端。当需检测的线缆上有小电流时，基于磁平衡式霍尔原理，线圈262上会输出反向的补偿电流，从而可以达到检测的目的。本实用新型将现有技术中设于终端监测的传感器里面的功能器件转移至采集盒2中，大大简化了末端监测器件的传感器，末端监测器件的传感器由有源器件变为无源器件，不会出现故障，安全性高，有利于优化整个检测系统的设计。

所述采集盒2内设有与插孔电连接的电路板，请参阅图4至图12，所述电路板上的电路结构包括：处理单元21、与所述处理单元21连接的与非门单元23、分别与所述与非门单元23连接的第一电流采集单元24与第二电流采集单元25，每一所述无源传感器26一端与第一电流采集单元24连接，另一端与第二电流采集单元25连接，所述通信接口22通过排针及pcb板内的线路与所述处理单元21电连接。

进一步地，为了达到开关量的检测，所述电路板上的电路结构还包括分别与所述处理单元21电信连接的三个开关量采集单元27，所述pcb板2上设有用于连接外部电子开关的若干开关量接口29，每一所述开关量接口29一端与一所述开关量采集单元27连接，另一端连接至地线，电子开关的两端分别与所述开关量接口29一端、另一端连接。在本实用新型中，终端的检测器件为无源传感器26，不会出现故障，并将容易出现故障的采集盒2设置成插拔式的，大大方便了维护。

在本实施例中，所述通信接口22采用的芯片型号为7lbc184，如图7所示，该芯片具有8个引脚，其中，第一和第四引脚用于连接处理单元，第二与第三引脚通过一与非门与处理单元连接，第五与第八引脚用于输入工作电源，第六与第七引脚用于连接485总线。所述处理单元21采用的芯片型号为stc8f2k08s2，如图6所示，其具有20个引脚，其中，第三至第六引脚以及第十八引脚分别通过上拉电阻(4.7kω)连接至5v的恒压源，第十五、第十六以及第十八引脚分别用于连接三个开关量采集单元，第十一与第十二用于连接通信接口，第十三与第十四引脚用于连接与非门单元，第十九引脚通过一与非门与通讯芯片连接，第八与第十引脚用于输入工作电源。所述与非门单元23采用型号为cd4011的与非门，如图11所示，与非门单元输出方形波给处理单元21，处理单元21根据方形波的大小来计算出电流的大小。所述第一电流采集单元24与第二电流采集单元25的芯片型号均为cd4051，如图8与图9所示，该芯片具有16个引脚，其中，第一电流采集单元24的芯片的第一、第二、第四、第五、第十二至第十五引脚用于连接无源传感器26的一端，第二电流采集单元25的芯片的第一、第二、第四、第五、第十二至第十五引脚用于连接无源传感器26的另一端，从而可以形成检测回路。三个开关量采集单元27采用的芯片型号均为cd4051，如图10所示，该芯片具有16个引脚，其中，芯片的第一、第二、第四、第五、第十二至第十五引脚用于连接电子开关的一端，电子开关的另一端连接至地线。图12为降压保护电路。

另外，每个智能感应单元2内部各个无源传感器26的地址确认是采用处理单元21通过电流采集单元对无源传感器输入通道进行依次巡检来完成。而，每个智能感应单元2内部各个电子开关的地址确认与无源传感器26的地址确认一样，通过开关量采集单元27控制各通道依次导通，处理单元21通过开关量采集单元27传输的数据，进行判断。

为了提升采集盒2安装的牢固性，所述采集盒2底部设有两安装脚，每一所述安装脚28上设有通孔，所述pcb板1对应所述通孔设有螺孔，所述采集盒2插于所述pcb板1的排针上时，采用螺丝穿过通孔后锁紧于所述螺孔上，从而可以将采集盒2牢固安装于所述pcb板1上。

还有一点值得说明的是，该检测单元能够将检测到线缆中电流发生变化得出的模拟信号转化为数字信号，最后输出的信号为数字信号，抗干扰能力强，并且，可以与计算机技术有机地结合起来。

另外，请继续参阅图1和图3，在实际安装中，由于受到地磁、安装方式及磁芯参数等影响，读取数据中存在零位偏移现象，本实用新型中具有在现场进行手动批量校准电流数据功能，具有精确度更高特点。在每个无源感应器26的磁芯261上再缠绕一组校准线263，与线圈262相互绝缘，且间隔开，通过所述无源感应器26中排针与所述pcb板1连接，同一pcb板1上所有校准线通过pcb进行串联后，连接至端口30。

综上所述，本实用新型提供一种智能小电流检测单元，利用数值技术将原分散于各支路直流小电流传感器的信号处理集中整合到采集盒中，用数值智能技术、总线通讯方式并用pcb板汇线汇集各无源传感器的输出信号，可以简化整个系统设计，降低系统成本，减少能耗；终端的检测器件为无源传感器，不会出现故障，并将容易出现故障的采集盒设置成插拔式的，大大方便了维护。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。