专利名称:一种电流信号周期性采集装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种电流信号周期性采集装置，用于电力电网【技术领域】，以解决目前电压信号采集无法获取周期性信号的问题，所述电流信号周期性采集装置包括：电流信号采集电路，与待采集的电流信号输入源电连接；AD采集模块，与所述电流信号采集模块进行电连接，其中，所述AD采集模块还包括：过零检测电路，与所述电流信号采集电路连接，所述过零检测电路接收所述电流信号采样电阻两端的电压信号，并对所述电压信号进行过零点检测以获得周期频率。本实用新型实现电流信号的周期性检测，通过检测电网电流连续两次正向过零之间的时间间隔来监控电网的频率，从而提供电流信号周期性判断的依据，以方便用户获得电流信号的周期性数据，为后续电流信号的周期性计算获取前提数据。
【专利说明】一种电流信号周期性采集装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电网【技术领域】，尤指一种电流信号周期性采集装置。
【背景技术】
[0002]电网电流信号的采集有很多的方法，大都经过电流互感器把电流变到毫安级的电流，再经过采样电阻，通过采集采样电阻两端的电压来计算出电流值的大小，但这些方法都是按一个固定的采样率来进行采样，这种只有在理想的状态下才能采集到一个周期信号，而实际应用环境非常复杂，因为电网的干扰源很多，导致电网频率在不停的变化中，从而导致采集到的电压值并不是一个周期的，而像FFT (fast Fourier transform，快速傅立叶变换)等很多的算法都要保证采样电流值是一个周期内的，而不在一个周期内的采样值会导致电流值计算的误差。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是针对现有电流采集电路的不足，提供一种电流信号周期性采集装置，从而对电流信号进行实时周期性检测。
[0004] 申请人:在研宄中发现，电网电流频率的变化是有过程的，在连续的两个周期变化是不大的，这样就可以通过实时监控电网的频率，动态调节采样频率，这样就能保证采集到的电流信号是在一个周期内的。
[0005]为了实现本实用新型以上目的，本实用新型的电流信号周期性采集装置是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种电流信号周期性采集装置，所述电流信号周期性采集装置包括:
[0007]电流信号采集电路，与待采集的电流信号输入源电连接；
[0008]AD采集模块，与所述电流信号采集模块进行电连接，其中，所述AD采集模块还包括:
[0009]过零检测电路，与所述电流信号采集电路连接，所述过零检测电路接收所述电流信号采样电阻两端的电压信号，并对所述电压信号进行过零点检测以获得周期频率。
[0010]本实用新型通过对电流信号进行电压信号的转换采集，并使用过零检测电路来实现电压信号的周期性检测，通过检测电网电压连续两次正向过零之间的时间间隔来监控电网的频率，由上一周期的电网频率来决定下一周期的采样频率。
[0011]进一步地，所述电流信号采集电路具体包括:
[0012]一电流互感器、采样电阻和滤波电路，所述电流互感器连接所述输入源，所述电流互感器两端分别连接滤波电路R20、C25和R22、C26，所述采样电阻并联于所述电流互感器。
[0013]通过电流互感器、采样电阻和滤波电路，采集到电流信号源，以获得精确的电流源信号。
[0014]进一步地，所述过零检测电路具体包括:
[0015]一个或若干个放大电路、过零比较器和光耦器，所述放大电路连接所述采样电阻和过零比较器，将放大后的电流信号输出到过零比较器中，所述过零比较器连接所述光耦器，所述光耦器将过零点检测后的信号耦合到所述AD转换模块的AD转换电路中。
[0016]放大电路的采用可以提高信号的强度，过零比较器对放大后的电压信号进行过零点的检测，当电压信号达到零电位时，过零比较器获得该信号并记录之，同时通过光耦器将电压信号进行耦合，提高信号的精确度。
[0017]所述电流信号周期性采集装置还连接一处理器，与所述AD采集模块相连，所述AD采集模块将过零点检测后的信号进行AD转换后输出到所述处理器中。
[0018]过零点检测后的信号进入处理器后，可以进行进一步的数字处理，通过直观的方式反映电流波形和电流信号的周期性。
[0019]本实用新型通过电流信号进行电压信号采集的转换，使用过零检测电路来实现电流信号转换成电压信号后的周期性检测，实现对电流信号的检测，通过检测电网电流连续两次正向过零之间的时间间隔来监控电网的频率，由上一周期的电网频率来决定下一周期的采样频率，从而提供电流信号周期性判断的依据，以方便用户获得电流信号的周期性，为后续电流信号的周期性采集和计算获取前提数据。
【附图说明】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明:
[0021]图1是本实用新型实施例一种电流信号周期性采集装置的结构示意图。
[0022]图2是本实用新型实施例电流信号采集电路的电路图；
[0023]图3是本实用新型实施例过零检测电路的电路图；
[0024]图4是本实用新型实施例电流信号过零检测后的波形图。
【具体实施方式】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]如图1所示，是本实用新型电流信号周期性采集装置的结构示意图。
[0027]一种电流信号周期性采集装置，所述电流信号周期性采集装置包括:
[0028]电流信号采集电路，与待采集的电流信号输入源电连接；
[0029]AD采集模块，与所述电流信号采集模块进行电连接，其中，所述AD采集模块还包括:
[0030]过零检测电路，与所述电流信号采集电路连接，所述过零检测电路接收所述电流信号采样电阻两端的电压信号，并对所述电压信号进行过零点检测以获得周期频率。
[0031]本实用新型通过对电流信号进行电压信号的转换采集，并使用过零检测电路来实现电压信号的周期性检测，通过检测电网电压连续两次正向过零之间的时间间隔来监控电网的频率，由上一周期的电网频率来决定下一周期的采样频率。
[0032]进一步地，所述电流信号采集电路具体包括:
[0033]一电流互感器、采样电阻和滤波电路，所述电流互感器连接所述输入源，所述电流互感器两端分别连接滤波电路R20、C25和R22、C26，所述采样电阻并联于所述电流互感器。
[0034]通过电流互感器、采样电阻和滤波电路，采集到电流信号源，以获得精确的电流源信号。
[0035]如图2所示，为本实用新型的电流信号采集电路。T4是电流互感器，是一个5A到2.5mA的变比的互感器，R21是高精度采样电阻，R20、C25和R22、C26是两组RC滤波电路，一优选地实施例，R22和R20可分别取IK欧姆电阻，C25和C26分别取33nF，ICP、ICN是需要进行采样的信号。例如，在输入为5A的电流时，输出端就会有2.5mA的电流，经过采样电阻R21后就会在R21两端产生0.2275V的电压，而通过AD采集模块可以采集到这个电压，再换算成电流值就得出输入端具体的电流值大小。
[0036]进一步地，所述过零检测电路具体包括:
[0037]一个或若干个放大电路、过零比较器和光耦器，所述放大电路连接所述采样电阻和过零比较器，将放大后的电流信号输出到过零比较器中，所述过零比较器连接所述光耦器，所述光耦器将过零点检测后的信号耦合到所述AD转换模块的AD转换电路中。
[0038]如图3所示，为本实用新型过零检测电路的电路图。图3中，先把电流信号转换设成采样电阻R21的两端电压信号VA，再通过对VA的信号进行过零检测来计算电网电压的实际频率。如图3所示，LF353是一运放电路，用于将采集到的电压信号进行放大，这里，放大电路选取了两个，实际应用中，可以根据电压信号的强度选择放大电路的个数。LM393是一过零比较器，用来对电压信号进行过零检测，因为采样电阻两端的电压信号是交流信号，它对应的电压信号也有正负极性，在采样信号的正半周期时，LM393输出的是高电平；负半周期时，LM393输出的是低电平，根据采样信号周期的变化，LM393会输出一个相应的频率的方波信号，正半周期和负半周期信号通过光耦器OPl后得到一个同步的电平相反的方波信号VAI信号，而每一个电平变化的时刻就一个过零点。其中，图3中各电阻和电容的取值本领域技术人员可以通过经验设定并调整。
[0039]放大电路的采用可以提高信号的强度，过零比较器对放大后的电压信号进行过零点的检测，当电压信号达到零电位时，过零比较器获得该信号并记录之，同时通过光耦器将电压信号进行耦合，提高信号的精确度。
[0040]进一步地，所述电压信号周期性采集装置还连接一处理器，与AD采集模块相连，所述AD采集模块将过零点检测后的信号进行AD转换后输出到所述处理器中，处理器获取电平变化的时间。如图4所示，过零点检测后的信号进入处理器后，可以进行进一步的数字处理，通过直观的方式反映电流波形和电流信号的周期性。
[0041]因此，电流信号采集电路采集到的信号进入AD采集模块后经过过零点检测后，可以再输出到高速处理器，通过处理器计算得出输入的电流信号大小，判断VAI电平变化的时间。
[0042]本实用新型通过使用过零检测电路来实现电流信号的周期性检测，通过检测电网电流连续两次正向过零之间的时间间隔来监控电网的频率，由上一周期的电网频率来决定下一周期的采样频率，从而提供电流信号周期性判断的依据，以方便用户获得电流信号的周期性，为后续电流信号的周期性计算获取前提数据。
[0043]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种电流信号周期性采集装置，其特征在于，所述电流信号周期性采集装置包括: 电流信号采集电路，与待采集的电流信号输入源电连接； AD采集模块，与所述电流信号采集模块进行电连接，其中，所述AD采集模块还包括: 过零检测电路，与所述电流信号采集电路连接，所述过零检测电路接收所述电流信号采样电阻两端的电压信号，并对所述电压信号进行过零点检测以获得周期频率。2.根据权利要求1所述的电流信号周期性采集装置，其特征在于，所述电流信号采集电路具体包括: 一电流互感器、采样电阻和滤波电路，所述电流互感器连接所述输入源，所述电流互感器两端分别连接滤波电路R20、C25和R22、C26，所述采样电阻并联于所述电流互感器。3.根据权利要求1所述的电流信号周期性采集装置，其特征在于，所述过零检测电路具体包括: 一个或若干个放大电路、过零比较器和光耦器，所述放大电路连接所述采样电阻和过零比较器，将放大后的电流信号输出到过零比较器中，所述过零比较器连接所述光耦器，所述光耦器将过零点检测后的信号耦合到AD转换模块的AD转换电路中。4.根据权利要求1所述的电流信号周期性采集装置，其特征在于，所述电流信号周期性采集装置还连接一处理器，与所述AD采集模块相连，所述AD采集模块将过零点检测后的信号进行AD转换后输出到所述处理器中。
【文档编号】G01R19-25GK204287320SQ201420740098
【发明者】陈刘伟, 王晔, 余龙山 [申请人]上海华宿电气股份有限公司