基于Cortex-M3架构的交流电流无线监测电路的制作方法

本实用新型涉及电力监控技术领域，具体涉及基于Cortex-M3架构的交流电流无线监测电路。

背景技术：

随着近几年我国经济迅猛发展，在政府、电力、银行、建筑等各行各业使用的设备越来越多，各设备的供电质量以及供电可靠性的要求也越来越严格，目前我国基本上通常用普通电流表测量电流，需要将电路切断后才能将电流表接入进行测量，操作复杂成本较高，在实际应用中，正常运行的电动机通常不允许断电操作，普通电流表在与远端控制设备之间通信通常采用有线方式，布线长度长，且可能出现通信中断现象，且不能主动上送电流信息及告警信息。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了基于Cortex-M3架构的交流电流无线监测电路。

本实用新型采用的技术方案为：

基于Cortex-M3架构的交流电流无线监测电路，包括：ADDR地址单元、电流采样单元、GPRS通信单元、CPU供电LED指示单元、供电单元、通信数据转换单元和CPU单元；所述供电单元的输出端连接CPU单元为其供电，所述ADDR地址单元的输出端与CPU单元连接，所述CPU单元的输出端连接CPU供电LED指示单元，所述GPRS通信单元通过通信数据转换单元与CPU单元连接，所述电流采样单元与CPU单元实现双向连接。

进一步的，所述CPU单元采用ARM Cortex-M3系列的型号为STM32F103C6T的处理器。

进一步的，所述ADDR地址单元采用SW DIP-4/SM拨码开关，通过4路上拉电阻将拨码开关与ARM主控芯片连接。

进一步的，所述CPU供电LED指示单元采用直插发光二极管，其中直插发光二极管的正极与供电单元连接，直插发光二极管的负极与ARM主控芯片连接。

进一步的，所述电流采样单元由电流互感器、第一电阻、第四电阻和第一电容构成，其中第一电阻的输入端与电流互感器的第一端连接，所述第一电阻的输出端通过第一电容滤波后与CPU单元连接；所述第四电阻的一端与第一电阻的输入端连接，所述第四电阻的另一端与电流互感器的第二端连接。

进一步的，所述供电单元包括锂电池、前置滤波电容、电压调节器、第一电感、第二电感、第二电阻、第五电阻和输出滤波电容；所述锂电池的输出端通过前置滤波电容与电压调节器连接，所述电压调节器的输出端通过稳压管输出依次串联第一电感和第二电感，所述第一电感和第二电感的连接点连接储能电容，所述第二电感的输出端连接输出滤波电容；所述第一电感和第二电感的连接点设置由第二电阻和第五电阻组成的反馈电路。

进一步的，所述GPRS通信单元采用SIM800C型号的GPRS通信模块。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型使用电流互感器通过采样电阻转化为电压信号，通过GPRS以MODBUS标准协议与主控制设备交互并上送电气量以及告警信息，主控制设备也可控制交流电流无线监测设备以实现改变告警阈值的功能，主要用于采集交流电流量和电流越限、温度告警、设备过载等故障信息，交流电流无线监测设备会实时收集并上送至主控制设备，交流电流无线监测设备方便可靠的对电流信息进行收集，从而对现场设备的状态以及各种传感器的异常情况进行监视，通过对导线电流的日常电气状态监测、异常告警等措施，保证每个供电设备的正常安全使用，从而使得供电设备稳定可靠运行，尤其在类似电力、银行、政府、防盗报警等要求不可断电场景应用的核心设备，运用此类产品变得尤为重要。

附图说明

图1为本实用新型提出的基于Cortex-M3架构的交流电流无线监测电路结构图；

图2为本实用新型提出的所述电流采样单元电路图；

图3为本实用新型提出的所述通信数据转换单元电路图；

图4为本实用新型提出的所述供电单元电路图；

图5为本实用新型提出的所述GPRS通信单元电路图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

参见图1，为本实用新型提出的于Cortex-M3架构的交流电流无线监测电路结构图；

如图1所示，基于Cortex-M3架构的交流电流无线监测电路，包括：ADDR地址单元、电流采样单元、GPRS通信单元、CPU供电LED指示单元、供电单元、通信数据转换单元和CPU单元；所述供电单元的输出端连接CPU单元为其供电，所述ADDR地址单元的输出端与CPU单元连接，所述CPU单元的输出端连接CPU供电LED指示单元，所述GPRS通信单元通过通信数据转换单元与CPU单元连接，所述电流采样单元与CPU单元实现双向连接。所述CPU单元采用ARM Cortex-M3系列的型号为STM32F103C6T的处理器。

本实用新型实施例中，使用电流互感器通过采样电阻转化为电压信号，通过ARM-M3芯片IO控制实现采集交流电流，也可通过IO控制GSM/GPRS模块实现采样数据传输至后台，通过高效采集交流电流，并可将实时电流值传送至后台，实现电流的远程实时监测和预警，适用于各行各业及各种类型的设备管理。有效的避免了目前市场上通信布线长、数据连接中断等通信问题，具有精度高，抗干扰能力强，设备体积小等特点，在设备检测监控方面有很好的应用前景。

本实用新型的ADDR地址单元采用SW DIP-4/SM拨码开关，通过4路上拉电阻将拨码开关与ARM主控芯片连接。通过4路4.7K上拉电阻将拨码开关位置信息经输入ARM主控芯片IO管脚，分别为SS00_PCO、PE5、TM3_PB11和TM2_PB10，上拉电阻一端接+5V电源，一端接拨码开关输出，ARM主控芯片依据管脚电平高低，通过内部程序判断组合本设备4位十六进制地址码，地址范围00-0F，通过以上实现ADDR地址部分功能。

其中CPU供电LED指示单元采用直插发光二极管，其中直插发光二极管的正极与供电单元连接，直插发光二极管的负极与ARM主控芯片连接。直插发光二极管的正端经4.7K电阻接+5V电源，负端接ARM主控芯片IO管脚，管脚为CLK0_PC1，ARM主控芯片程序控制IO管脚高低电平控制发光二极管亮灭，高电平为亮，低电平为灭。

参见图2，为本实用新型提供的所述电流采样单元电路图。

如图2所示，电流采样单元由电流互感器con2、第一电阻R1、第四电阻R4和第一电容C1构成，其中第一电阻R1的输入端与电流互感器con2的第一端连接，所述第一电阻R1的输出端通过第一电容C1滤波后与CPU单元连接；所述第四电阻R4的一端与第一电阻R1的输入端连接，所述第二电阻R4的另一端与电流互感器con2的第二端连接。通过电流互感器con2把外部大电流转换成小电流，第四电阻R4为采样电阻，经过第四电阻R4以及第一电阻R1、C1构成的滤波电路去除高频分量后把电压信号接入主控芯片的ADC管脚。

参见图3，为本实用新型提供的所述通信数据转换单元电路图。

如图3所示，ARM主控芯片通过UART1_TXD和UART1_RXD引脚与通信模块交互数据，STATUS与NETLIGHT分别为运行状态指示灯和网络状态指示灯，通过拉低PWRKEY可以实现模块的开启和关闭，GSM_ANT引脚用于连接GSM天线，引脚SIM_DATA、SIM_CLK、SIM_RST、SIM_VDD用于连接外部SIM卡。

本实用新型能够实现远程通信，可通过GPRS以MODBUS标准协议进行通信，实时查看检测电路的电流量、异常告警状态等电气信息，该交流电流无线监测设备将极大的方便对用电设备的管理、提高用电设备运行可靠性。

参见图4，为本实用新型提出的所述供电单元电路图。

如图4所示，所述供电单元包括锂电池、前置滤波电容CT1、电压调节器U1、第一电感L1、第二电感L2、第二电阻R2、第五电阻R5和输出滤波电容C4；所述锂电池的输出端通过前置滤波电容CT1与电压调节器U1连接，所述电压调节器U1的输出端通过稳压管输出依次串联第一电感L1和第二电感L2，所述第一电感L1和第二电感L2的连接点连接储能电容CT2，所述第二电感L2的输出端连接输出滤波电容C4；所述第一电感L1和第二电感L2的连接点设置由第二电阻R2和第五电阻R5组成的反馈电路。供电输入采用7.2V的18650锂电池经过降压型电源管理单片集成电路的开关电压调节器LM2596把输出电压调节成为3.6V为主控芯片、GPRS通信芯片等供电，第二电感L2和输出滤波电容C4构成的滤波电路去除了高频分量以及储能电容CT2实现了电压的稳定。

参见图5，为本实用新型提出的所述GPRS通信单元电路图。

如图5所示，GPRS通信单元采用SIM800C型号的GPRS通信模块，SIM_1.4H_NANO为SIM卡卡座，SIM800C的引脚USIM_DATA、USIM_CLK、USIM_RST、USIM_VDD分别连接至卡座的SIM_DATA、SIM_CLK、SIM_RST、SIM_VDD实现通信数据的传输、SIM供电、SIM卡复位等功能。滤波电容C28~C32用于除去传输信号的高频分量，SMF05C为高效能保护器件瞬态抑制二极管，可以防止微处理器或单片机因瞬间的脉冲，如静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪音所导致的失灵。

本实用新型提出的一种基于Cortex-M3架构的交流电流无线监测电路，实现了高效采集交流电流，其测量频率可以达到2kHz，并可将实时电流值传送至后台，实现电流的远程实时监测和预警，交流电流无线监测设备基于Cortex-M3架构的微电脑芯片控制，外部使用电流互感器通过采样电阻引入电压信号，通过ARM-M3芯片IO控制实现采集交流电流，也可通过IO控制GSM/GPRS模块实现采样数据传输至后台，交流电流无线监测设备适用于各行各业需要不切断电路即可测量电流的场所。

交流电流无线监测设备主要用来检测接入的交流电流信息，通过GPRS以MODBUS标准协议与主控制设备交互并上送电气量以及告警信息，主控制设备也可控制交流电流无线监测设备以实现改变告警阈值的功能，主要用于采集交流电流量和电流越限、温度告警、设备过载等故障信息，交流电流无线监测设备会实时收集并上送至主控制设备，交流电流无线监测设备方便可靠的对电流信息进行收集，从而对现场设备的状态以及各种传感器的异常情况进行监视，通过对导线电流的日常电气状态监测、异常告警等措施，保证每个供电设备的正常安全使用，从而使得供电设备稳定可靠运行，尤其在类似电力、银行、政府、防盗报警等要求不可断电场景应用的核心设备，运用此类产品变得尤为重要。

本实用新型提供的基于Cortex-M3架构的交流电流无线监测电路具有精度高，抗干扰能力强，设备体积小，在设备检测监控方面有很好的应用前景。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。