一种基于电流互感器的电流采样电路及四接线柱智能插座的制作方法

本实用新型涉及交流电流测量领域，具体涉及一种基于电流互感器的电流采样电路以及基于该电流采样电路的四接线柱智能插座。

背景技术：

目前用来测量交流电流的方法，灵敏度低，精确度也不够高，测量电路复杂，成本高，使用起来不是很方便，另外，交流电流一般都带有干扰信号，在测量交流电流时，妨碍测量，且会对测量结果产生影响，一般在测量交流电流时都要想办法去除干扰信号的影响，而现有的一些减少干扰信号影响的方法，效果不是很理想，而且比较复杂，因此有必要设计一种新的测量交流电流的电路，以克服上述问题。

技术实现要素：

为克服现有技术之缺陷，作为本实用新型的第一方面，提供了一种基于电流互感器的电流采样电路，主要用于智能插座中，用来更快更精确地采集交流电流。

本实用新型是这样实现的：一种基于电流互感器的电流采样电路，包括电流线圈采样电路和主控制器，所述电流线圈采样电路包括电流互感器和滤波电路，所述电流互感器的输出端通过所述滤波电路与所述主控制器的模数转换引脚相连。

进一步地，所述滤波电路包括电阻R1和电容C1，所述电阻R1和电容C1的一端均连接到电流互感器的输出端，所述电阻R1和电容C1的另一端均接地。

进一步地，所述主控制器为MCU微处理器。

作为本实用新型的另一方面，提供一种四接线柱智能插座，包括插座本体以及如上述所述的任一种基于电流互感器的电流采样电路，所述智能插座本体具有用于接火线的第一接线柱LI和第二接线柱LO、用于接零线的第三接线柱N以及用于接地线的第四接线柱PE，所述电流互感器串联于所述第一接线柱LI和第二接线柱LO之间，用于采集所述智能插座的输入电流。

进一步地，所述四接线柱智能插座还包括通讯模块，所述通讯模块与所述主控制器电连接。

进一步地，所述四接线柱智能插座还包括容性负载和第一继电器，所述容性负载和第一继电器依次串联于所述第二接线柱LO与第三接线柱N之间形成第一回路电路，所述主控制器还与第一继电器电连接，用于控制所述第一回路电路的通断。

进一步地，所述四接线柱智能插座还包括电压采集模块，所述电压采集模块串联于所述第二接线柱LO与第三接线柱N之间，所述主控制器还与所述电压采集模块连接，用以通过电压采集模块获取智能插座电压参数。

进一步地，所述四接线柱智能插座还包括第二电流采集模块，所述第二电流采集模块串联于所述第三接线柱N上，所述主控制器还与所述第二电流采集模块电连接。

进一步地，所述四接线柱智能插座还包括设置于所述智能插座外壳上的显示模块，所述显示模块与所述主控制器电连接。

进一步地，所述四接线柱智能插座还包括还包括第二继电器，所述第二继电器串联于所述第二接线柱LO上，所述主控制器还与所述第二继电器连接，用以控制所述第二继电器的通断。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的基于电流互感器的电流采样电路主要用于智能插座中，用于采集智能插座的输入电流，将采集的电流信号传输给主控制器，并通过主控制器中预置的幅值测量算法，能将采样信号上面的差分干扰信号自动去除，减少了采样值的抖动问题，且采集灵敏度更高更快，实现了用极少的器件采集出交流电流，降低了产品的实际成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电流线圈采样电路图；

图2为本实用新型实施例提供的待测的交流电流波形；

图3为本实用新型实施例提供的单片机软件采集电流滤波算法图；

图4为本实用新型实施例四接线柱插座的电路连接图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图3，本实用新型的第一方面，提供一种基于电流互感器的电流采样电路，主要应用于智能插座中，包括电流线圈采样电路和主控制器，所述电流线圈采样电路包括电流互感器和滤波电路，所述电流互感器通过滤波电路与所述主控制器的模数转换引脚相连。所述滤波电路包括电阻R1和电容C1，所述电阻R1和电容C1并联，所述电阻R1和电容C1的均串联于电流互感器线圈的两端之间。如图1，为电流线圈采样电路图，通过电流互感器取样后的交流电流通过所述电阻R1和电容C1组成的滤波电路初步滤波后通过主控制器的模数转换引脚进入主控制器的模数转换器(ADC)。主控制器首先完成定时器和ADC的初始化，然后将中断打开，进入循环等待状态，因为采用的是幅值测量算法，定时器设定的中断时间应该是被测交流电流周期的一半，图2为待测的交流(AC)电流波形，从图2中可以看出，该交流电流的周期为20ms，所以在本实施例中，主控制器中预置有幅值测量算法的软件程序，且定时器设定的中断时间为10ms，每隔10ms采集一次交流电流的最大值/最小值。

如图3，为实用新型的幅值测量算法，所述幅值测量算法为现有计算机软件程序，只是修改下其中的部分参数，所以本实施例中不涉及对计算机程序的改进，因为待测的交流电流上一般都带有干扰信号，采用幅值测量算法能将差分干扰信号自动去除，使得测量精度更高，测量速度更快，所述幅值测量算法的工作原理如下：

首先要初始化主控制器内的定时器和ADC，然后打开中断，取待测交流电流的周期的一半10ms作为定时器中断时间，定时器中断时间到了采集一次ADC数据，即采集一次交流电流的最大值/最小值，放入幅值数据数组中，在本实施例中，定义幅值数据数组的组名为Aisamp，完成一次ADC数据采集，就将采集到的交流电流的最大值/最小值放入Aisamp数组中，同时采集计数变量就自动加一，采集计数变量的初始值为零；

然后，设定采样计数次数，在本实施例中，采样计数次数设定为50，当采集计数变量达到采样计数次数时，即主控制器完成50次ADC数据的采集任务后，取出Aisamp[50]数组中的最大值和最小值，并计算出Aisamp[50]数组中最大值和最小值的差值放入差值数组中，同时差值计数变量自动加一，差值计数变量初始值为零。在本实施例中，差值数组名为Asamp，每完成50次采集任务后，求出一个差值，连续得到100个差值后，对Asamp[100]中100次数据取平均值，即得到最终的采样值Aval，将采样值Aval除以二就得到了交流电流的采样幅值，再将交流电流的采样幅值除以根号二就得到了交流电流的有效电流值。

本实用新型实施例采用电流采样电路结合主控制器软件算法采集交流回路中的电流，实现了用极少的器件采集出交流电流。降低了产品的实际成本。在本实施例中，主控制器软件算法采用的是幅值测量算法，即主控制器内部的ADC对信号的最大值和最小值进行采样，并将其差值计算出来。将这样的差值采集多次后，取平均值。此算法的好处是将采样信号上面的差分干扰信号自动去除。减少了采样值的抖动问题，且采集灵敏度更高更快。

作为本实用新型的另一方面，提供一种四接线柱智能插座，所述四接线柱智能插座包括包括插座本体以及如上述所述的任一种的基于电流互感器的电流采样电路，所述智能插座本体具有用于接火线的第一接线柱LI和第二接线柱LO、用于接零线的第三接线柱N以及用于接地线的第四接线柱PE，所述电流互感器串联于所述第一接线柱LI和第二接线柱LO之间，用于采集所述智能插座的输入电流。

优选地，所述四接线柱智能插座还包括通讯模块，所述通讯模块与所述主控制器电连接。

优选地，所述四接线柱智能插座还包括容性负载和第一继电器，所述容性负载和第一继电器依次串联于所述第二接线柱LO与第三接线柱N之间形成第一回路电路，所述主控制器还与第一继电器电连接，用于控制所述第一回路电路的通断。

优选地，所述四接线柱智能插座还包括电压采集模块，所述电压采集模块串联于所述第二接线柱LO与第三接线柱N之间，所述主控制器还与所述电压采集模块连接，用以通过电压采集模块获取智能插座电压参数。

优选地，所述四接线柱智能插座还包括第二电流采集模块，所述第二电流采集模块串联于所述第三接线柱N上，所述主控制器还与所述第二电流采集模块电连接。

优选地，所述四接线柱智能插座还包括设置于所述智能插座外壳上的显示模块，所述显示模块与所述主控制器电连接。

上述实施例中，所述主控制器可以接受后台服务器的控制指令，控制第一继电器的通断，从而控制第一回路电路的通断，通过所述第一回路电路的通断使电流采样电路采集的电流参数发生变化，将该电流参数传送给后台服务器，后台服务器中预先设计有通过上述电流参数分析得出系统拓扑结构的软件程序，后台服务器根据该电流参数可以分析出线路的拓扑结构及插座，所述拓扑结构即为智能插座与空开的连接关系，通过所述拓扑结构，可以得出每个空开下连接有几个智能插座，每个智能插座连接在哪个空开下，所述电流采样电路还可以检测插座的总输入电流。另外，通过设置显示模块，主控制器可以将智能插座的电参数在显示模块上实时显示，另外主控制器也可以将所述电参数传输给后台服务器，后台服务器通过所述电参数可以分析出智能插座线路是否存在故障，并将智能插座线路状况显示在显示模块上，例如在显示模块上显示智能插座线路正常或线路故障等。

优选地，所述四接线柱智能插座还包括还包括第二继电器，所述第二继电器串联于所述第二接线柱LO上，所述主控制器还与所述第二继电器连接，用以控制所述第二继电器的通断。

上述实施例中，后台服务器可以根据需要发送控制信号给主控制器，从而控制第二继电器的接通或断开，由于第二继电器串联于第二接线柱LO或第三接线柱N上，故第二继电器的接通或断开将导致整个智能插座的接通或断开，实现远程拉闸/合闸的功能。

需要说明的是，本实用新型所涉请求保护的方案是在于各个硬件设备的选取和连接关系，而本领域技术人员，在获知本申请硬件方案时，是可以毫无异议得到相应上位程序的，所以本申请请求保护方案中，并不涉及程序的改进。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。