一种电流传感器模块的参数和故障检测装置的制作方法

文档序号：16276753发布日期：2018-12-14 22:38阅读：280来源：国知局

本实用新型涉及一种电流传感器模块的参数和故障检测装置，属于自动检测技术领域。

背景技术：

目前，市面上各种量程的电流传感器模块均有不同的灵敏度参数，但是由于电流传感器模块是批量生产，每一块电流传感器模块的灵敏度参数值与厂家给出的额定值有一定的误差，且电流传感器模块的灵敏度参数值比较小，而其测量出的电压值自带0.5倍VCC的附加值，所以人们在使用该模块时，难以准确的测量并计算出电路中的电流值，需要反复多次测量求其平均值，这种方法耗时耗力，且容易计算错误而导致实验数据存在较大的误差。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种电流传感器模块的参数和故障检测装置，用以解决人们使用电流传感器模块到高精度的实验中时，难以通过厂家给定的灵敏度参数准确测量并计算出电路中的电流值，且难以检测电流传感器模块的故障等问题；本实用新型能够自动、快速地判断电流传感器模块的好坏，并测量出电流传感器模块灵敏度的参数值。

本实用新型技术方案是：一种电流传感器模块的参数和故障检测装置，包括正负电源模块1、降压电路模块2、电流产生电路3、IC座4、基准电路5、集成运算电路6、单片机7、液晶显示模块8；所述正负电源模块1分别与降压电路模块2、集成运算电路6连接，降压电路模块2分别与电流产生电路3、IC座4、基准电路5、单片机7、液晶显示模块8连接，电流产生电路3、IC座4、集成运算电路6依次连接，基准电路5连接着集成运算电路6，电流产生电路3、集成运算电路6分别与单片机7的A/D采样端连接，单片机7通过I/O口与液晶显示模块8连接。

所述正负电源模块1包括变压器9、整流桥10、LM317三端可调正稳压器电路11、LM337三端可调负稳压器电路12、二极管D5、D6、D7、D8、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、电阻R1、R2、R3、R4；所述整流桥10由二极管D1、D2、D3、D4组成，二极管D1的阴极与二极管D2的阴极连接后作为整流桥10的2脚，二极管D2的阳极与二极管D3的阴极连接后作为整流桥10的3脚，二极管D3的阳极与二极管D4的阳极连接后作为整流桥10的4脚，二极管D4的阴极与二极管D1的阳极连接后作为整流桥10的1脚；220V的交流电通过变压器9降压后，变压器9的1脚输出端与整流桥10的1脚连接，变压器9的2脚输出端接地，变压器9的3脚输出端与整流桥10的3脚连接，整流桥10的2脚与地间依次并联着电容C1、C2滤波后，整流桥10的2脚的等电位端与LM317三端可调正稳压器电路11的3脚连接，LM317三端可调正稳压器电路11的1脚通过电阻R2接地，LM317三端可调正稳压器电路11的1脚与2脚间依次并联着电阻R1、二极管D6，LM317三端可调正稳压器电路11的2脚同时与二极管D5的阳极、二极管D6的阴极连接，LM317三端可调正稳压器电路11的3脚与二极管D5的阴极连接；LM317三端可调正稳压器电路11的2脚与地间依次并联电容C3、C4滤波后输出+12V的电压为后续电路供电；所述整流桥10的4脚与电容C5的负极连接，电容C5的正极接地，电容C5的两端并联电容C6后，其负极与LM337三端可调负稳压器电路12的2脚连接，LM337三端可调负稳压器电路12的1脚通过电阻R4接地，LM337三端可调负稳压器电路12的3脚与1脚间依次并联着电阻R3、二极管D8，LM337三端可调负稳压器电路12的3脚同时与二极管D7的阴极、二极管D8的阳极连接，二极管D7的阴极与LM337三端可调负稳压器电路12的2脚连接，LM337三端可调负稳压器电路12的3脚与电容C7的负极连接，电容C7的正极接地，电容C7的两端并联着电容C8，LM337三端可调负稳压器电路12的3脚输出的信号经电容C7、C8滤波后输出-12V的电压为后续电路供电。

所述降压电路模块2包括LM2576降压开关型集成稳压电路13、电容C9、C10、C11、C12、IN5822肖特基二极管、电感L；+12V电源依次通过电容C9、C10滤波后与LM2576降压开关型集成稳压电路13的1脚连接，LM2576降压开关型集成稳压电路13的3脚和5脚分别接地，LM2576降压开关型集成稳压电路13的2脚同时与IN5822肖特基二极管的阴极、电感L的一端连接，IN5822肖特基二极管的阳极接地，电感L的另一端与LM2576降压开关型集成稳压电路13的反馈端4脚连接，电感L的另一端与地间依次并联电容C11、C12滤波后输出+5V的电压为后续电路供电。

所述电流产生电路3包括电阻R5、R6、LED发光二极管；+5V电源通过电阻R5与IC座4的IN+端连接，IC座4的IN-与LED发光二极管的阳极连接，LED发光二极管的阴极通过电阻R6接地，LED发光二极管的阴极与电阻R6的连接端作为电流产生电路3的输出端；

所述IC座4的VCC端与+5V电源连接，其GND端接地；

所述基准电路5包括电阻R7、R8、电容C13；所述+5V电源依次通过电阻R7、R8接地，电阻R8两端并联着滤波电容C13，电阻R7、R8的连接端作为基准电路5的输出端；

所述集成运算电路6包括同相跟随器Ⅰ、同相跟随器Ⅱ、减法电路、信号放大电路、LM324运算放大器14、电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、电容C14、C15、C16；所述LM324运算放大器14的3脚与IC座4的OUT端连接，LM324运算放大器14的1脚和2脚连接后构成同相跟随器Ⅰ；所述LM324运算放大器14的10脚与基准电路5的输出端连接，LM324运算放大器14的8脚和9脚连接后构成同相跟随器Ⅱ；LM324运算放大器14的1脚通过电阻R9与其5脚连接，其5脚通过电阻R10接地，LM324运算放大器14的8脚通过电阻R12与其6脚连接，其6脚通过电阻R11与其7脚连接后构成减法电路；所述LM324运算放大器14的7脚与地间依次并联电容C14、C15滤波后，LM324运算放大器14的7脚通过电阻R13与其12脚连接，其13脚通过电阻R15接地，LM324运算放大器14的13脚通过电阻R14与其14脚连接后构成信号放大电路；LM324运算放大器14的14脚与地间通过并联电容C16后与IAP15F2K61S2单片机的P1.0端连接；

所述单片机7采用IAP15F2K61S2单片机，液晶显示模块8采用1602液晶显示模块，IAP15F2K61S2单片机的VCC端与+5V电源连接，其GND端接地；IAP15F2K61S2单片机的P1.1端与电流产生电路3的输出端连接；IAP15F2K61S2单片机的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7端分别连接着1602液晶显示模块的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7端，IAP15F2K61S2单片机的P4.4、P4.2、P4.1端分别连接着1602液晶显示模块的RS、RW、E端；1602液晶显示模块的VSS端与BLA端连接后与+5V电源连接，1602液晶显示模块的VDD端与BLK端连接后接地，1602液晶显示模块的VSS端与电位器RW的1脚连接，1602液晶显示模块的VDD端与电位器RW的3脚连接，电位器RW的2脚与1602液晶显示模块的VL端连接。

本实用新型进行电流传感器模块的参数和故障检测的具体过程和原理如下：

A、将电流传感器模块的对应管脚与IC座4对应的端子连接；

B、接通电源；

C、电流传感器模块将电流产生电路3中的电流信号采集后转换成电压信号U，该电压信号中包含电流传感器模块的基准电压值U0，电压信号U经过同相跟随器Ⅰ进行阻抗变换后传送给减法电路；同时，电流产生电路3将其LED发光二极管两端的电压信号U1送给IAP15F2K61S2单片机，IAP15F2K61S2单片机计算得到电流产生电路3的真实电流值；

D、基准电路5输出与电流传感器模块基准电压相等的电压值U0，经过同相跟随器Ⅱ进行阻抗变换后传送给减法电路；

E、减法电路将电流传感器模块输出的电压信号U中包含的基准电压值U0减去后输出剩余的电压信号U-U0给信号放大电路，信号放大电路将剩余的电压信号放大Au倍后输出电压信号U2给IAP15F2K61S2单片机；

F、IAP15F2K61S2单片机将采集到的信号在内部处理后得到电流传感器模块的灵敏度参数K，并将电流传感器模块的灵敏度参数K传送给1602液晶显示模块显示；

G、测试完毕，关闭电源。

所述IAP15F2K61S2单片机的具体工作步骤如下：

步骤S1，IAP15F2K61S2单片机的P1.1端通过A/D采样电流产生电路3中LED指示灯两端的电压值U1；

步骤S2，IAP15F2K61S2单片机通过计算得到电流产生电路3的真实电流值为安培；

步骤S3，IAP15F2K61S2单片机的P1.0端通过A/D采样到经过集成运算电路6运算后的放大后的电压信号U2；

步骤S4，IAP15F2K61S2单片机通过计算得到信号放大电路的放大倍数为；

步骤S5，IAP15F2K61S2单片机判断电流传感器模块的工作状况，若U2/Au>0，则电流传感器模块能够正常工作；1602液晶显示模块显示“right”；若U2/Au<=0，则电流传感器模块能够存在故障，不能正常工作，1602液晶显示模块显示“error”；

步骤S6，若电流传感器模块能够正常工作，IAP15F2K61S2单片机计算电流传感器模块的灵敏度参数 V/A，多次测量并求出其平均值，1602液晶显示模块显示电流传感器模块的灵敏度参数K的平均值。

本实用新型的有益效果是：本实用新型能用以解决人们使用电流传感器模块到高精度的实验中时，难以通过厂家给定的灵敏度参数准确测量并计算出电路中的电流值，且难以检测电流传感器模块的故障等问题，本实用新型能够自动、快速地判断电流传感器模块的好坏，并测量出电流传感器模块灵敏度的参数值，根据此灵敏度的参数值就能准确计算出电流传感器模块的电流值。结构简单，容易操作。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图；

图2是本实用新型正负电源模块的原理图；

图3是本实用新型降压电路模块的原理图；

图4是本实用新型检测装置的原理图。

图1～4中各标号：1-正负电源模块、2-降压电路模块、3-电流产生电路、4-IC座、5-基准电路、6-集成运算电路、7-单片机、8-液晶显示模块、9-变压器、10-整流桥、11-LM317三端可调正稳压器电路、12-LM337三端可调负稳压器电路、13-LM2576降压开关型集成稳压电路、14-LM324运算放大器、R1～R15-电阻、C1～C16-电容、D1～D8-二极管、L-电感、IN5822-肖特基二极管、RW-电位器、LED-发光二极管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1-4所示，一种电流传感器模块的参数和故障检测装置，包括正负电源模块1、降压电路模块2、电流产生电路3、IC座4、基准电路5、集成运算电路6、单片机7、液晶显示模块8；所述正负电源模块1分别与降压电路模块2、集成运算电路6连接，降压电路模块2分别与电流产生电路3、IC座4、基准电路5、单片机7、液晶显示模块8连接，电流产生电路3、IC座4、集成运算电路6依次连接，基准电路5连接着集成运算电路6，电流产生电路3、集成运算电路6分别与单片机7的A/D采样端连接，单片机7通过I/O口与液晶显示模块8连接。

进一步的，所述正负电源模块1包括变压器9、整流桥10、LM317三端可调正稳压器电路11、LM337三端可调负稳压器电路12、二极管D5、D6、D7、D8、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、电阻R1、R2、R3、R4；所述整流桥10由二极管D1、D2、D3、D4组成，二极管D1的阴极与二极管D2的阴极连接后作为整流桥10的2脚，二极管D2的阳极与二极管D3的阴极连接后作为整流桥10的3脚，二极管D3的阳极与二极管D4的阳极连接后作为整流桥10的4脚，二极管D4的阴极与二极管D1的阳极连接后作为整流桥10的1脚；所述220V的交流电通过变压器9降压后，变压器9的1脚输出端与整流桥10的1脚连接，变压器9的2脚输出端接地，变压器9的3脚输出端与整流桥10的3脚连接，整流桥10的2脚与地间依次并联着电容C1、C2滤波后，整流桥10的2脚的等电位端与LM317三端可调正稳压器电路11的3脚连接，LM317三端可调正稳压器电路11的1脚通过电阻R2接地，LM317三端可调正稳压器电路11的1脚与2脚间依次并联着电阻R1、二极管D6，LM317三端可调正稳压器电路11的2脚同时与二极管D5的阳极、二极管D6的阴极连接，LM317三端可调正稳压器电路11的3脚与二极管D5的阴极连接；LM317三端可调正稳压器电路11的2脚与地间依次并联电容C3、C4滤波后输出+12V的电压为后续电路供电；所述整流桥10的4脚与电容C5的负极连接，电容C5的正极接地，电容C5的两端并联电容C6后，其负极与LM337三端可调负稳压器电路12的2脚连接，LM337三端可调负稳压器电路12的1脚通过电阻R4接地，LM337三端可调负稳压器电路12的3脚与1脚间依次并联着电阻R3、二极管D8，LM337三端可调负稳压器电路12的3脚同时与二极管D7的阴极、二极管D8的阳极连接，二极管D7的阴极与LM337三端可调负稳压器电路12的2脚连接，LM337三端可调负稳压器电路12的3脚与电容C7的负极连接，电容C7的正极接地，电容C7的两端并联着电容C8，LM337三端可调负稳压器电路12的3脚输出的信号经电容C7、C8滤波后输出-12V的电压为后续电路供电。

进一步的，所述降压电路模块2包括LM2576降压开关型集成稳压电路13、电容C9、C10、C11、C12、IN5822肖特基二极管、电感L；所述+12V电源依次通过电容C9、C10滤波后与LM2576降压开关型集成稳压电路13的1脚连接，LM2576降压开关型集成稳压电路13的3脚和5脚分别接地，LM2576降压开关型集成稳压电路13的2脚同时与IN5822肖特基二极管的阴极、电感L的一端连接，IN5822肖特基二极管的阳极接地，电感L的另一端与LM2576降压开关型集成稳压电路13的反馈端4脚连接，电感L的另一端与地间依次并联电容C11、C12滤波后输出+5V的电压为后续电路供电。

进一步的，所述电流产生电路3包括电阻R5、R6、LED发光二极管；所述+5V电源通过电阻R5与IC座4的IN+端连接，IC座4的IN-与LED发光二极管的阳极连接，LED发光二极管的阴极通过电阻R6接地，LED发光二极管的阴极与电阻R6的连接端作为电流产生电路3的输出端；