自充电电流采集装置的制作方法

本发明涉及充电技术领域，尤其涉及自充电电流采集装置。

背景技术：

当前对于交流电流的测量，是通过使用电流互感器，将一次侧大电流转换为二次侧小电流，接入芯片adc进行采集。整个采集装置需要依赖外部供电，目前市场采用较多的是直接通过市电或变压器进行供电，或者用电池供电，而互感器感应采集的电流却没有充分被利用。

另外，市电取电或者变压器取电施工繁琐，需要了解被采集设备的供电电路情况。有些情况设置需要重新铺设供电线路；传统电池供电待机时长有限，而大多应用场景无法给电池充电或者更换电池。

为解决上述问题，本申请中提出自充电电流采集装置。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明一个目的在于，实现对互感器采集的电流的利用。

本发明的另一个目的在于，实现对电流采集装置的电池持续充电。

(二)技术方案

为解决上述问题，根据本发明的第一方面，提供了自充电电流采集装置，包括互感器、取电电路、电池以及mcu模块，所述互感器的二次侧与取电电路的采集端连接，所述取电电路的输出端连接电池，所述电池与mcu模块供电端连接，用以向所述mcu模块提供电力支持。

优选的，所述取电电路包括整流二极管、超级电容、电池充电控制模块、能量泄放开关、电容能量自动泄放控制模块、电流测量模块以及电流测量控制模块，所述整流二极管的正极连接互感器，负极连接超级电容一端和能量泄放开关，超级电容另一端连接电池充电控制模块输入端，所述电池充电模块输出端连接电池充电端，所述电流测量模块放置在能量泄放开关低端并接地，所述电容能量自动泄放控制模块与超级电容和能量泄放开关连接，所述电流测量控制模块与能量泄放开关和电流测量模块连接。

优选的，所述能量泄放开关采用n沟道mos管，所述整流二极管连接其漏极，所述电流测量模块连接其源极，所述电流测量控制模块以及电容能量自动泄放控制模块连接其栅极。

优选的，所述电池采用锂电池。

根据本发明的第二方面，提供一种交流电检测装置，包括如上所述的自充电电流采集装置。

根据本发明的第三方面，提供一种交流电检测方法，包括：

互感器采集被测供电线路上的电流，转化为二次测小电流；

取电电路将互感器转换的电流取出；

所述取电电路给电池充电；

所述电池给mcu模块提供电力支持；以及

所述mcu模块控制所述取点电路的取电和充电。

优选的，当被测供电线路上的电流大于等于20a时，超级电容电压达到可充电电压，取电电路开始给电池充电；当所述超级电容电压达到设定最大值后，能量泄放开关导通，停止给超级电容充电；超级电容电压开始下降到设定值后，能量泄放开关关闭，继续给超级电容充电。

与现有技术相比，本发明提供的自充电电流采集装置，包括互感器、取电电路、电池以及mcu模块，所述互感器的二次侧与取电电路的采集端连接，所述取电电路的输出端连接电池，所述电池与mcu模块供电端连接，用以向所述mcu模块提供电力支持。至少具有如下有益的技术效果：

(1)实现对检测电流的利用，减少了资源的浪费；

(2)增加采集装置待机时间，甚至可以不需要额外充电，也可以不用更换电池，装置本身可以实现自给自足；

(3)施工简单，不需要额外施工。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图；

图2为本发明一实施例的自充电原理图；

图3为本发明一实施例中电池充电控制模块的电路图；

图4为本发明一实施例中电容能量自动泄放控制模块的电路图；

图5为本发明一实施例中电流测量模块的电路图；

图6为本发明一实施例中电流测量控制模块的电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1所示，本发明提出的自充电电流采集装置，包括互感器、取电电路、电池以及mcu模块，所述互感器的二次侧与取电电路的采集端连接，所述取电电路的输出端连接电池，所述电池与mcu模块供电端连接，用以向所述mcu模块提供电力支持。

请参考图2，优选的，所述取电电路包括整流二极管、超级电容、电池充电控制模块、能量泄放开关、电容能量自动泄放控制模块、电流测量模块以及电流测量控制模块，所述整流二极管的正极连接互感器，负极连接超级电容一端和能量泄放开关，超级电容另一端连接电池充电控制模块输入端，所述电池充电模块输出端连接电池充电端，所述电流测量模块放置在能量泄放开关低端并接地，所述电容能量自动泄放控制模块与超级电容和能量泄放开关连接，所述电流测量控制模块与能量泄放开关和电流测量模块连接。

其中，电池充电控制模块、电容能量自动泄放控制模块、电流测量模块以及电流测量控制模块的具体电路结构可参考图3-图6。

在本发明实施例中，所述电池采用锂电池，具体的是可以持续充电的锂电池。

优选的，所述能量泄放开关采用n沟道mos管，所述整流二极管连接其漏极，所述电流测量模块连接其源极，所述电流测量控制模块以及电容能量自动泄放控制模块连接其栅极。

本发明实施例中还提供一种交流电检测装置，包括如上所述的自充电电流采集装置。

在本发明中，互感器采集供电线路上的大电流，转化为二次侧小电流经二极管整流，采集装置中的取电电路将互感器转换的电流取出，给电池充电，进而达到利用互感器采集的电流进行取电并且持续给采集装置供电的效果。

具体的，请参考图4，当vcap电容电压超过设定值vth，u1a输出高电平，驱动前端mos管导通，电流互感器停止给超级电容充电。当vcap电容电压低于设定值vtl，u1a输出低电平，前端mos管截止，电流互感器继续给超级电容充电。

请参考图6，在进行电流互感器输出电流测量时，mos_drive输出高电平，mos管导通，可消除给超级电容充电时带来的影响，导致电流测量不准。

具体的，请参考图3，本发明提供一种交流电检测方法，包括：

互感器采集被测供电线路上的电流，转化为二次测小电流；

取电电路将互感器转换的电流取出；例如，可以将能量存储在超级电容中。

所述取电电路给电池充电；

所述电池给mcu模块提供电力支持；以及

所述mcu模块控制所述取点电路的取电和充电。

本发明的整个工作流程如下：

初始状态时，能量泄放开关(例如nmos)是关闭的。当电流互感器一次侧流过交流电流时，互感器二次侧感应出交流电流。此电流经过整流电流，变为直流，给超级电容充电。当一次侧电流足够大，超级电容的电压上升。电容电压达到可充电设定值vcharge后，充电模块开始给锂电池充电。当电容电压达到设定最大值vth后，能量泄放开关导通，停止给超级电容充电。然后电容电压开始下降到设定值vtl后，能量泻放mos截止，继续给超级电容充电。

在本发明一个实施例中，可以是当被测供电线路上的电流大于等于20a时，超级电容电压达到可充电电压，取电电路开始给电池充电；当所述超级电容电压达到设定最大值后，能量泄放开关导通，停止给超级电容充电；超级电容电压开始下降到设定值后，能量泄放开关关闭，继续给超级电容充电。

本发明可以适用在最小测量电流为3a的供电线路中。

综上所述，本发明提供的自充电电流采集装置，包括互感器、取电电路、电池以及mcu模块，所述互感器的二次侧与取电电路的采集端连接，所述取电电路的输出端连接电池，所述电池与mcu模块供电端连接，用以向所述mcu模块提供电力支持。至少具有如下有益的技术效果：

(1)实现对检测电流的利用，减少了资源的浪费；

(2)增加采集装置待机时间，甚至可以不需要额外充电，也可以不用更换电池，装置本身可以实现自给自足；

(3)施工简单，不需要额外施工。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。