一种高精度交直流测试仪的制作方法

本发明涉及电流检测，尤其是一种高精度交直流测试仪。

背景技术：

1、目前，传统的直流电流测量方法主要采用分流器或霍尔电流传感器等方式。其中，分流器方式采集直流电流会受到温度变化的影响，特别是电阻式分流器，同时分流器通常使用时需要串联到直流电流母线上，因此需要两个接入点，增加了其安装和维护的难度。这种直接连接方式容易发生单点故障导致整个电流回路瘫痪，降低了安全性和容易直接对直流电流母线造成干扰影响。同时分流器一般采用特殊物理材质，对材质特性要求和加工要求都比较高，因而高精度分流器往往成本较高。其中，霍尔电流传感器方式采集电流尤其在高温环境中，其误差明显变化，需要额外的温度补偿措施来确保测量准确性，同时因其带宽有限，对于高频信号衰减严重。

技术实现思路

1、为解决上述现有的电流检测精度较低、温漂较大、安装维护复杂等技术问题，本发明提供一种高精度交直流测试仪，包括：电流采集模块、电压采集模块、微处理器模块、显示模块和数据通信模块；

2、所述电流采集模块用于采集外部被测电流得到电流信号，所述电压采集模块用于采集外部被测电压得到电压采集信号；

3、所述微处理器模块用于处理电流信号和电压采集信号分别得到电流数据和电压数据，并通过所述显示模块显示，同时输出到数据通信模块用来和外部设备数据交互。

4、优选地，所述高精度交直流测试仪还包括电源转换模块，所述电源转换模块的输出端与微处理器模块连接；所述电源转换模块输入端接市电220vac，然后转换成三路隔离电源，分别为磁通门电流传感器±15v电源、电流电压采集模块±15v电源及微处理器模块、显示模块和数据通信模块+5v电源。

5、优选地，所述数据通信模块的输出端与微处理器模块连接，所述数据通信模块包括rs232、rs485和can三种通信方式。

6、优选地，所述电流采集模块包括电流转电压模块、增益调节模块、低通滤波模块、模数转换模块和信号隔离模块；

7、所述电流转电压模块包括磁通门电流传感器，所述磁通门电流传感器用于采集外部被测电流得到电流信号，所述电流转电压模块用于将所述电流信号转换成电压信号，增益调节模块根据不同大小的电压信号选择合适的信号放大倍数，通过低通滤波模块进一步对增益调节后的信号滤波处理，经过模数转换模块将模拟信号转换成数字信号，再通过信号隔离模块隔离数字信号输出。

8、优选地，所述增益调节模块采用集成式仪表放大器，通过数字式可编程增益功能，根据不同的输入电压信号选择适当的增益放大倍数。

9、优选地，所述低通滤波模块采用二阶低通滤波，将输入信号中的高频干扰部分滤掉，进一步提取有用的低频信号，便于后续处理。

10、优选地，所述模数转换模块采用16位逐次逼近型模数转换器，对低通滤波后模拟数据转换成微控制器可处理的数字数据。

11、优选地，所述信号隔离模块采用双向通信、四通道数字隔离器，隔离模数转换模块与微处理器模块之间的数据交互。

12、优选地，所述电流转电压模块包括磁通门电流传感器和电阻r2，当外部输入被测电流时，磁通门电流传感器根据匝比n输出转换后的电流信号，故，电阻r2采用低温漂5ppm、高功率5w作为电流采样电阻，因此，电流转电压模块输出的电压信号与输入电流关系为，匝比n取1000，电阻r2取5ω。

13、优选地，所述增益调节模块包括增益芯片u1、增益芯片u2、电阻r1、电阻r3、电阻r4、电阻r5，增益芯片u1和增益芯片u2均采用高性能、数字式可编程增益的集成芯片，其中电阻r1、电阻r3、电阻r4、电阻r5用于输入信号限流功能。

14、有益效果：

15、与现有技术相比，本发明针对电流检测采用磁通门技术，采集外部被测电流，转换后的电流信号进一步进行增益调节，再通过二次低通滤波处理后进行模数转换，再通过信号隔离输入到微处理器，经过数字滤波后计算有效值得到实时电流检测数据。相比分流器或霍尔传感器方式，该方法对电流检测采用隔离方式减少对被测电流目前的干扰影响，减低了单点故障导致整个电流回路瘫痪发生率，降低了温度偏移误差，具有高可靠性、实时性好、易于安装维护的特点。

技术特征：

1.一种高精度交直流测试仪，其特征在于，包括：电流采集模块、电压采集模块、微处理器模块、显示模块和数据通信模块；

2.根据权利要求1所述的高精度交直流测试仪，其特征在于，所述高精度交直流测试仪还包括电源转换模块，所述电源转换模块的输出端与微处理器模块连接；所述电源转换模块输入端接市电220vac，然后转换成三路隔离电源，分别为磁通门电流传感器±15v电源、电流电压采集模块±15v电源及微处理器模块、显示模块和数据通信模块+5v电源。

3.根据权利要求1所述的高精度交直流测试仪，其特征在于，所述数据通信模块的输出端与微处理器模块连接，所述数据通信模块包括rs232、rs485和can三种通信方式。

4.根据权利要求1所述的高精度交直流测试仪，其特征在于，所述电流采集模块包括电流转电压模块、增益调节模块、低通滤波模块、模数转换模块和信号隔离模块；

5.根据权利要求4所述的高精度交直流测试仪，其特征在于，所述增益调节模块采用集成式仪表放大器，通过数字式可编程增益功能，根据不同的输入电压信号选择适当的增益放大倍数。

6.根据权利要求4所述的高精度交直流测试仪，其特征在于，所述低通滤波模块采用二阶低通滤波，将输入信号中的高频干扰部分滤掉，进一步提取有用的低频信号，便于后续处理。

7.根据权利要求4所述的高精度交直流测试仪，其特征在于，所述模数转换模块采用16位逐次逼近型模数转换器，对低通滤波后模拟数据转换成微控制器可处理的数字数据。

8.根据权利要求4所述的高精度交直流测试仪，其特征在于，所述信号隔离模块采用双向通信、四通道数字隔离器，隔离模数转换模块与微处理器模块之间的数据交互。

9.根据权利要求4所述的高精度交直流测试仪，其特征在于，所述电流转电压模块包括磁通门电流传感器和电阻r2，当外部输入被测电流时，磁通门电流传感器根据匝比n输出转换后的电流信号，故，电阻r2采用低温漂5ppm、高功率5w作为电流采样电阻，因此，电流转电压模块输出的电压信号与输入电流关系为，匝比n取1000，电阻r2取5ω。

10.根据权利要求4所述的高精度交直流测试仪，其特征在于，所述增益调节模块包括增益芯片u1、增益芯片u2、电阻r1、电阻r3、电阻r4、电阻r5，增益芯片u1和增益芯片u2均采用高性能、数字式可编程增益的集成芯片，其中电阻r1、电阻r3、电阻r4、电阻r5用于输入信号限流功能。

技术总结本发明涉及一种高精度交直流测试仪，电流采集模块、电压采集模块、微处理器模块、显示模块和数据通信模块；所述电流采集模块用于采集外部被测电流得到电流信号，所述电压采集模块用于采集外部被测电压得到电压采集信号；所述微处理器模块用于处理电流信号和电压采集信号分别得到电流数据和电压数据，并通过所述显示模块显示，同时输出到数据通信模块用来和外部设备数据交互。该方案提高了计量行业交直流电流检测的精度，采用原边穿孔隔离方式测量降低对待测电流信号的影响，利用磁通门电流传感器闭环控制技术降低温度产生的测量误差漂移，进而提高了可靠性。技术研发人员：万舟阳,付伟,田新良,丁永良受保护的技术使用者：深圳市航智精密电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25