蓝牙测控笔的制作方法

本发明涉及自动化测控领域，尤其涉及一种蓝牙测控笔。

背景技术：

1、在变电站自动化保护测控装置的调试过程中，经常需要在局部电路上进行测量或加装临时保护措施，当待测电路的周围空间狭小，无法使用大型仪表时，就需要使用万用表或其它微型测量控制装置，但目前所使用的微型测量控制装置的噪声处理一般都采用均值的方法，测量精度较低，反应速度慢，并且在待测装置内的封闭狭小空间内进行测量时，由于信号屏蔽的原因，测量数据不能实时传递出去，且万用表和常见的微型测量控制装置一般不能同时测量待测电路的电压、电流和功率值。另一方面，在自动化运维人员的技能培训工作中也需要一种变电站自动化保护测控装置的微型仿真教具。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，提供一种尺寸小巧、具有测量和保护控制功能、测量精度高、能够将蓝牙天线外露到装置外的蓝牙测控笔，该装置还具有多种通信规约的远方通信功能，除了能在电路调试中进行准确测量外，还可应用于自动化保护测控装置的仿真培训工作中。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种蓝牙测控笔，其包括：测控笔帽，所述测控笔帽用于测量与控制目标电路的电压、电流与功率，所述测控笔帽通过耳机插孔与所述蓝牙笔杆的耳机插头相连；蓝牙笔杆，所述蓝牙笔杆用于向所述测控笔帽供电、显示测量值以及蓝牙通信；

3、所述测控笔帽的电路包括：电流传感器ic2，所述电流传感器ic2的i+端脚连接所述igbt开关k1的一端，所述igbt开关k1的另一端连接接线端子j2，所述igbt开关k1的控制端脚连接单片机ic1的io1端口，所述电流传感器ic2的i-端脚连接接线端子j3；单片机ic1，所述单片机ic1的ad3端脚连接电流传感器ic2的vo端脚，所述单片机ic1的ad1端脚连接分压电阻r3的一端同时还连接分压电阻r4的一端，所述分压电阻r4的另一端接地，所述分压电阻r3的另一端连接接线端子j3，所述单片机ic1的ad2端脚连接分压电阻r1的一端同时还连接分压电阻r2的一端，所述分压电阻r2的另一端接地，所述分压电阻r1的另一端连接接线端子j2；耳机插孔j1，所述耳机插孔j1导体层由外圈至内圈顺序编号为第1层、第2层、第3层与第4层，所述耳机插孔j1导体层的第1层接地，所述耳机插孔j1导体层的第2层连接所述单片机ic1的tx端脚；所述耳机插孔j1导体层的第3层连接所述单片机ic1的rx端脚，所述耳机插孔j1导体层的第4层连接所述单片机ic1的vcc端脚，所述耳机插孔j1导体层的第4层还连接所述电流传感器ic2的vcc端脚；

4、所述蓝牙笔杆的电路包括：耳机插头j5，所述耳机插头j5的导体柱从根部到头部顺序编号为第1节、第2节、第3节与第4节，所述耳机插头j5导体柱的第1节接地，所述耳机插头j5导体柱的第2节连接单片机ic3的rx1端脚，所述耳机插头j5导体柱的第3节连接单片机ic3的tx1端脚，所述耳机插头j5导体柱的第4节连接按键开关k2的一端，所述按键开关k2的另一端连接电池p1的正极，所述电池p1的负极接地，所述耳机插头j5导体柱的第4节还连接单片机ic3的vcc端脚、lcd显示面板ic4的vcc端脚、蓝牙串口芯片ic5的vcc端脚；单片机ic3，所述单片机ic3的rx2端脚连接蓝牙串口芯片ic5的tx3端脚，所述单片机ic3的tx2端脚连接蓝牙串口芯片ic5的rx3端脚，所述单片机ic3的多个端脚ion连接lcd显示面板ic4，所述单片机ic3的gnd端脚与lcd显示面板ic4的gnd端脚接地，所述单片机ic3的int1端脚连接方式开关k3的一端，所述方式开关k3的另一端接地；蓝牙串口芯片ic5，所述蓝牙串口芯片ic5的rf端脚连接天线f1。

5、优选方式下，所述测控笔帽的接线端子j2为通过外部线缆连接目标电路的高电位点的端子，所述测控笔帽的接线端子j3为通过外部线缆连接目标电路的低电位点的端子，所述测控笔帽的接线端子j4为通过外部电缆接地的端子。

6、优选方式下，所述测控笔帽以串联方式测量目标电路的电压、电流、功率的方法为：

7、断开目标电路，所述目标电路的电源侧测点连接接线端子j2，所述目标电路的负荷侧测点连接接线端子j3，所述测点是指目标电路中能够接入外部测量接引导线的部分；

8、所述单片机ic1控制igbt开关k1闭合后以τ的时间间隔周期同步测量接线端子j2的电压向量v1、接线端子j3的电压向量v2，接线端子j2与接线端子j3间流过的电流向量i0；

9、单片机ic1采用卡尔曼滤波算法计算v1、v2、i0的估计值，根据动态调整所得到的v1、v2、i0的估计值，采用公式p0＝v1*i0计算目标电路的功率。

10、优选方式下，所述测控笔帽以并联方式测量目标电路的电压、电流、功率的方法为：

11、闭合目标电路，所述目标电路的电源侧测点连接接线端子j2，所述目标电路的负荷侧测点连接接线端子j3，所述测点是指目标电路中能够接入外部测量接引导线的部分；

12、所述单片机ic1控制igbt开关k1断开后以τ的时间间隔周期同步测量接线端子j2的电压向量v11、接线端子j3的电压向量v21，采用卡尔曼滤波算法计算v11、v21的估计值；所述单片机ic1控制igbt开关k1闭合后以τ的时间间隔周期同步测量接线端子j2的电压向量v12、接线端子j3的电压向量v22，接线端子j2和接线端子j3间流过的电流向量i0，采用卡尔曼滤波算法计算v12、v22、i0的估计值；

13、所述单片机ic1根据动态调整所得到的v11、v21、v21、v22、i0的估计值，采用公式px＝v11*v12*i0/(v12-k)，k＝(v11-v12)/(v12-v22)，计算目标电路的功率。

14、优选方式下，所述卡尔曼滤波算法的公式为：

15、x1*(t+1)＝ф11[1-c(t)]x1*(t)+ф11c(t)v1(t)

16、其中，x1*(t+1)为下一时刻的状态量，x1*(t)为当前时刻的状态量，ф11为状态转移矩阵，即当前时刻状态量x1*(t)对下一时刻状态量x1*(t+1)的影响程度；所述状态量为单片机ic1串联以及并联方式下测量的电压向量与电流向量；v1(t)为在采样电容的充电时间里输入的电压信号对x1*(t+1)的影响；c(t)为当前时刻噪声与状态量的期望值对下一时刻状态量x1*(t+1)的影响，c(t+1)＝1–b2/(a2+b2+ф112b2c(t))，b为噪声的期望值，a为状态量的期望值。

17、本发明的有益效果为：本发明装置结构简单，占用空间小，具有使用方便、测量准确、反应速度快、控制可靠的特点。

技术特征：

1.一种蓝牙测控笔，其特征在于，其包括：测控笔帽，所述测控笔帽用于测量与控制目标电路的电压、电流与功率，所述测控笔帽通过耳机插孔与所述蓝牙笔杆的耳机插头相连；蓝牙笔杆，所述蓝牙笔杆用于向所述测控笔帽供电、显示测量值以及蓝牙通信；

2.根据权利要求1所述蓝牙测控笔，其特征在于，所述测控笔帽的接线端子j2为通过外部线缆连接目标电路的高电位点的端子，所述测控笔帽的接线端子j3为通过外部线缆连接目标电路的低电位点的端子，所述测控笔帽的接线端子j4为通过外部电缆接地的端子。

3.根据权利要求1所述蓝牙测控笔，其特征在于，所述测控笔帽以串联方式测量目标电路的电压、电流、功率的方法为：

4.根据权利要求1所述蓝牙测控笔，其特征在于，所述测控笔帽以并联方式测量目标电路的电压、电流、功率的方法为：

5.根据权利要求3、4所述蓝牙测控笔，其特征在于，所述卡尔曼滤波算法的公式为：

技术总结
本发明公开了一种蓝牙测控笔，由测控笔帽和蓝牙笔杆两部分组成，测控笔帽完成对目标电路进行测量和控制功能，蓝牙笔杆完成给测控笔帽供电、测量值显示、支持蓝牙天线外露及信号远传功能，测控笔帽和蓝牙笔杆通过耳机插头和耳机插孔进行连接，待测电路可以以串联或并联的方式接入测控笔帽，测量结果通过蓝牙笔杆上的LCD显示出来，操作者也可以用手机通过蓝牙连接到蓝牙笔杆上，再通过手机上的配套APP显示测量结果或下发控制或配置命令。本发明装置结构简单，占用空间小，具有使用方便、测量准确、反应速度快、控制可靠的特点。

技术研发人员：石文江,黄佳伟,迟福有,单晓晨,杨耸力,桓哲,林春华,苑杉,吴玉琼,李涵
受保护的技术使用者：国网辽宁省电力有限公司大连供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11