一种电流采集装置以及分布式控制系统的制作方法

本发明涉及工业采集技术领域，特别涉及一种电流采集装置以及分布式控制系统。

背景技术：

随着工业采集领域的快速发展，市场上电流采集装置的类型也越来越多，但是，在现有技术当中，电流采集装置还不能支持强电攻击，也即，如果工作人员在作业现场将强电误接在电流采集装置的接线端子上时，会将电流采集装置烧毁，这样不仅会给人们带来巨大的经济损失，而且，也会降低电流采集装置在使用过程中的安全性以及可靠性。针对这一技术问题，目前，还没有较为有效的解决办法。

由此可见，如何进一步提高电流采集装置在使用过程中的安全性以及可靠性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电流采集装置以及分布式控制系统，以进一步提高电流采集装置在使用过程中的安全性以及可靠性。其具体方案如下：

一种电流采集装置，包括：电流采集装置本体，所述电流采集装置本体上设置有供电端子和信号接入端子，还包括：第一二极管、第二二极管、热敏元件、第一保险丝、第二保险丝、瞬态抑制二极管和nmos管；

其中，所述供电端子与第一二极管的负极相连，所述第一二极管的正极与所述热敏元件的第一端相连，所述热敏元件的第二端分别与所述第二二极管的负极和所述第一保险丝的第一端相连，所述第二二极管的正极接地，所述第一保险丝的第二端与所述电流采集装置本体中的保护电路相连；

所述信号接入端子与所述第二保险丝的第一端相连，所述第二保险丝的第二端分别与所述瞬态抑制二极管的正极和所述nmos管的漏极相连，所述瞬态抑制二极管的负极接地，所述nmos管的源极与所述电流采集装置本体中的采样电路相连，所述nmos管的栅极用于接收触发所述nmos管进行工作的目标电压。

优选的，所述第一保险丝具体为方形保险丝。

优选的，所述第二保险丝具体为自恢复保险丝。

优选的，还包括：第一电容和第二电容；

其中，所述第一电容的第一端与所述供电端子相连，所述第一电容的第二端接地；所述第二电容的第一端与所述信号接入端子相连，所述第二电容的第二端接地。

优选的，还包括：第三电容；

其中，所述第三电容的第一端与所述供电端子的连接线路相连，所述第三电容的第二端与所述信号接入端子的连接线路相连。

优选的，还包括：第四电容；

其中，所述第四电容的第一端与所述瞬态抑制二极管的正极相连，所述第四电容的第二端接地。

优选的，还包括：磁珠；

其中，所述磁珠的第一端与所述供电端子相连，所述磁珠的第二端与所述第一二极管的负极相连。

相应的，本发明还公开了一种分布式控制系统，包括如前述公开的电流采集装置。

可见，在本发明中，当工作人员将强电接入电流采集装置的供电端子时，首先，第一二极管会将强电阻断，如果强电通过第一二极管进入第一二极管的后级，那么，热敏元件也会将强电所产生的能量所消耗掉，由此就保证了电流采集装置不会被烧毁。如果是电流采集装置中存在有外接电源时，外接电源的电流也会将第一保险丝熔断，由此就保证了供电端子所在线路的安全性；当工作人员将强电接入电流采集装置的信号接入端子时，首先，第二保险丝和瞬态抑制二极管会组成一级保护电路来阻断强电，并且，还会利用nmos管来钳制瞬态抑制二极管上的残留电压，以防止残留电压将电流采集装置中的采样电路烧毁。显然，相比于现有技术而言，通过本实施例所提供的电流采集装置可以避免在将强电误接在电流采集装置的接线端子时，对电流采集装置所造成的损坏，由此就进一步保证了电流采集装置在使用过程中的安全性以及可靠性。相应的，本发明所公开的一种分布式控制系统，同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种电流采集装置的结构图；

图2为本发明实施例所提供的另一种电流采集装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明实施例所提供的一种电流采集装置，包括：电流采集装置本体，电流采集装置本体上设置有供电端子a和信号接入端子b，其特征在于，还包括：第一二极管d1、第二二极管d2、热敏元件、第一保险丝、第二保险丝、瞬态抑制二极管和nmos管；

其中，供电端子a与第一二极管d1的负极相连，第一二极管d1的正极与热敏元件的第一端相连，热敏元件的第二端分别与第二二极管d2的负极和第一保险丝的第一端相连，第二二极管d2的正极接地，第一保险丝的第二端与电流采集装置本体中的保护电路相连；

信号接入端子b与第二保险丝的第一端相连，第二保险丝的第二端分别与瞬态抑制二极管的正极和nmos管的漏极相连，瞬态抑制二极管的负极接地，nmos管的源极与电流采集装置本体中的采样电路相连，nmos管的栅极用于接收触发nmos管进行工作的目标电压。

在本实施例中，为了进一步提高电流采集装置在使用过程中的安全性以及可靠性，是提供了一种支持强电攻击的电流采集装置。具体的，当工作人员将强电接入电流采集装置的供电端子a时，首先，第一二极管d1会阻断强电进入电流采集装置的内部，如果强电在某一时间段通过第一二极管d1，那么，热敏元件也会将强电所产生的能量所消耗掉，由此就保证了电流采集装置不会被烧毁。而如果是电流采集装置中存在有外接电源时，外接电源的电流也会将第一保险丝熔断，由此就保证了供电端子a所在线路的安全性；当工作人员将强电接入电流采集装置的信号接入端子b时，首先，第二保险丝和瞬态抑制二极管(transientvoltagesuppressor，tvs)会组成一级保护电路来阻断强电，并且，还会利用nmos管来钳制瞬态抑制二极管上的残留电压，以防止残留电压将电流采集装置中的采样电路烧毁。由此可见，通过本实施例所提供的电流采集装置可以避免在将强电误接在电流采集装置的接线端子时，对电流采集装置所造成的损坏。

需要说明的是，在本实施例中，图1当中虚线的左边表示供电端子a和信号接入端子b上的电路，虚线的右边表示电流采集装置内部的电路。也即，图1所示的保护电路、采样电路以及采样电阻都位于电流采集装置的内部。

此处，通过一个具体的例子进行说明。下面先对电流采集装置中选择电子元器件的参数进行说明。首先，可以将热敏元件设置为热敏电阻，并且，选择的热敏电阻(positivetemperaturecoefficient，ptc)还可以具有以下特性：1)热敏电阻的阻抗在-20℃到60℃的范围内时，热敏电阻的最大阻抗和最小阻抗分别为55ω和29ω；2)热敏电阻的不动作电流为30ma@25℃；3)热敏电阻的动作电流为40ma@25℃；4)热敏电阻的动作时间小于300ms；5)热敏电阻的最大工作电压为265v；第一二极管d1的耐反压为660v，瞬态二极管的瞬态功率为600w、最大钳位电压为36v，选用nmos管的栅极和源极之间的最大允许电压vgs＝±20v、nmos管的漏极和源极之间的最大允许电压vds＝60v。

那么，当220v的交流电接入到电流采集装置的供电端子a时，第一二极管d1会阻挡220v的交流电的正半波，而220v的交流电的负半波会通过第一二极管d1，然后，被第二二极管d2钳制，此时，220v的交流电所产生的能量会被热敏电阻所消耗，即使是电流采集装置中连接有外接电源，外接电源的电流也会将第一保险丝熔断，从而将供电端子a的连接通道切断，显然，在此情况下，220v的交流电也不会将电流采集装置烧毁。

当220v的交流电接入到电流采集装置的信号接入端子b时，首先，会由第二保险丝和瞬态抑制二极管所组成的一级保护电路来将220v的交流电阻断，因为选用的瞬间抑制二极管的瞬态功率为600w，而将第二保险丝切断所需要的电流大概为3ma，并且，瞬间抑制二极管的最大钳位电压为36v。此时，为了不让36v的残留电压将电流采集装置后级的采样电路烧毁，可以利用nmos管来抑制瞬间抑制二极管上的残留电压。

具体的，当电流采集装置采样电路的输入电流小于40ma时，通过计算采样电阻两端的压差可知，nmos管的源极电压小于5v，nmos管的栅极和源极之间的电压大于7v，此时，nmos管工作在可变电阻区；由于nmos管的栅极和源极之间的电压较大，nmos管的漏极电流id在4～20ma内变化时，nmos管的漏极和源极之间的电压几乎为零；而当电流采集装置采样电路的输入电流大于40ma时，nmos管的栅极和源极之间的电压变小，在此情况下，nmos管工作在恒流区，此时，电流采集装置中信号接入端子b所在通道的电流会保持在40ma不变，这样也不会将电流采集装置中的采集电路烧毁。显然，当瞬间抑制二极管后端的残留电压为36v时，电流采集装置中采样电路的采样电流能保持在40ma不变，此时，也不会将电流采集装置烧毁。由此可见，通过本实施例所提供的电流采集装置，可以避免工作人员在作业现场将强电误接到电流采集装置的接线端口时，而对电流采集装置所造成的损坏，由此就进一步保证了电流采集装置在使用过程中的安全性以及可靠性。

可见，在本实施例中，当工作人员将强电接入电流采集装置的供电端子时，首先，第一二极管会将强电阻断，如果强电通过第一二极管进入第一二极管的后级，那么，热敏元件也会将强电所产生的能量所消耗掉，由此就保证了电流采集装置不会被烧毁。如果是电流采集装置中存在有外接电源时，外接电源的电流也会将第一保险丝熔断，由此就保证了供电端子所在线路的安全性；当工作人员将强电接入电流采集装置的信号接入端子时，首先，第二保险丝和瞬态抑制二极管会组成一级保护电路来阻断强电，并且，还会利用nmos管来钳制瞬态抑制二极管上的残留电压，以防止残留电压将电流采集装置中的采样电路烧毁。显然，相比于现有技术而言，通过本实施例所提供的电流采集装置可以避免在将强电误接在电流采集装置的接线端子时，对电流采集装置所造成的损坏，由此就进一步保证了电流采集装置在使用过程中的安全性以及可靠性。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，第一保险丝具体为方形保险丝。

在本实施例中，可以将第一保险丝设置为方形保险丝，因为方形保险丝具有较高的分断能力，所以，当热敏元件在产生能耗的过程中，方形保险丝就可以更为快速地进行熔断，这样就可以进一步降低电流采集装置被烧毁的概率。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，第二保险丝具体为自恢复保险丝。

具体的，在实际应用当中，可以将第二保险丝设置为自恢复保险丝，因为自恢复保险丝相比于普通的保险丝具有可恢复、可反复使用的优点，所以，当将第二保险丝设置为自恢复保险丝时，就可以相对降低电流采集装置的造价成本。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种电流采集装置的结构图。作为一种优选的实施方式，上述电流采集装置还包括：第一电容c1和第二电容c2；

其中，第一电容c1的第一端与供电端子a相连，第一电容c1的第二端接地；第二电容c2的第一端与信号接入端子b相连，第二电容c2的第二端接地。

在本实施例中，为了进一步提高电流采集装置在采集数据过程中的安全性，还在供电端子和信号接入端子的入口处分别设置了第一电容c1和第二电容c2，以消除供电端子a和信号接入端子b在各自线路通道上产生的高频阻尼振荡波，也即，高频干扰。具体的，在实际应用当中，可以将第一电容c1和第二电容的容量都设置为1nf。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以相对减少电流采集装置在采集电流过程中，

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种电流采集装置的结构图。作为一种优选的实施方式，上述电流采集装置还包括：第三电容c3；

其中，第三电容c3的第一端与供电端子a的连接线路相连，第三电容c3的第二端与信号接入端子b的连接线路相连。

可以理解的是，在实际应用当中，不管是否在电流采集装置的供电端子a或者是信号接入端子b上误接强电，供电端子a和信号接入端子b的连接线路之间必定会存在一定的电流，所以，在本实施例中，为了保证电流采集装置的正常运行，还在供电端子a和信号接入端子b的连接线路之间接入第三电容c3，以防止供电端子a和信号接入端子b之间所产生的静电。具体的，在实际应用当中，可以将第三电容c3设置为10nf的电容。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，进一步保证了电流采集装置在采集电流过程中的整体可靠性。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种电流采集装置的结构图。作为一种优选的实施方式，上述电流采集装置还包括：第四电容c4；

其中，第四电容c4的第一端与瞬态抑制二极管的正极相连，第四电容c4的第二端接地。

能够想到的是，如果在电流采集装置的信号接入端子b上误接入强电时，瞬态抑制二极管会产生的巨大的电流变化，这样就会产生较大的阻抗，所以，在本实施例中，还在瞬态抑制二极管的正极和负极之间接入第四电容c4，以降低瞬态抑制二极管在运行过程中所产生的阻抗，并由此降低安全事故发生的概率。并且，还可以在第二二极管的正极和负极之间连接第五电容，以对供电端子a所在连接线路上的电流进行滤波。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，进一步保证了电流采集装置在运行过程中的安全性以及可靠性。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图2，图2为本发明实施例所提供的另一种电流采集装置的结构图。作为一种优选的实施方式，上述电流采集装置还包括：磁珠；

其中，磁珠的第一端与供电端子a相连，磁珠的第二端与第一二极管d1的负极相连。

可以理解的是，在实际应用当中，电流采集装置在采集电流的过程中，不可避免地会产生静电，而此种现象会严重影响电流采集装置的正常运行，所以，在本实施例中，还在供电端子a和第一二极管d1之间设置了磁珠，以利用磁珠来将消除电流采集装置中的静电。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以相对避免电流采集装置在采集电流过程中所受到的静电干扰。

相应的，本发明还公开了一种分布式控制系统，包括如前述公开的电流采集装置。

在实际应用当中，电流采集装置是位于分布式控制系统(distributedcontrolsystem，dcs)的io从站槽中，这样电流采集装置就能够采集作业现场中电气设备的电流，并且，利用前述实施例所提供的电流采集装置在采集电气设备的电流过程中，也不用担心工作人员将强电误接在电流采集装置的接线端子上，会出现将电流采集装置烧毁的现象。显然，这样不仅保证了电流采集装置在使用过程中的安全性以及可靠性，而且，也能够进一步保证分布式控制系统在运行过程中的整体可靠性。

本实施例所公开的一种分布式控制系统，具有前述公开的一种电流采集装置的有益效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种电流采集装置及分布式控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。