一种负载电流监测器的制作方法

1.本实用新型涉及负载电流测试技术，具体的说是涉及一种负载电流监测器。


背景技术：

2.根据最新直流系统安全反措规定，当直流系统发生交流串电故障后，直流绝缘监测装置需及时发出告警信号，并记录故障发生的时间。而现有的直流系统绝缘监测装置均未对交流串电故障提供有效的解决方法，导致直流系统发生交流串电故障后维护人员不能及时处理，危害直流系统的安全。
3.在目前的直流系统中，如果要监测交流串入情况，就还需要再安装独立的交流串入检测传感器，需另外增设检测控制电路，增加系统成本。
4.目前，国网已有部分直流电源系统采用了馈线监测传感器，该传感器不管是开关状态信号的采集、故障信号的处理，还是馈线状态信号的发送等，全都使用模拟信号。模拟信号线路是点对点输出，线路控制单一独立，线路结点增多，线路结构复杂，线材消耗量巨大，不便于集约化、网络化与智能化的管理。
5.现有的负载电流测试技术需要专业的电流采样监测ic实现控制，成本高，选择性单一。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题在于提供了一种负载电流监测器。该负载电流监测器采用三极管以及运算放大器，便可以实现对系统电源输入的电流进行实时监测，降低成本。
7.为解决上述技术问题，本实用新型通过以下方案来实现：本实用新型的一种负载电流监测器，该负载电流监测器由直流电源提供电能，其电路板上设置有监测电路，所述监测电路包括：
8.电阻r1，为系统负载电流采样电阻，一端接至所述直流电源的正极；
9.电阻r2，一端接至所述直流电源的正极；
10.电阻r3，一端接至所述直流电源的负极并接地；
11.npn型三极管q1，其集电极和所述电阻r2的另一端连接，其发射极和所述电阻r3的另一端连接，所述发射极还连接adc电路；
12.负载rl，为模拟系统负载，所述负载rl的一端和所述电阻r1的另一端连接，其另一端接地；
13.运算放大器u1，其负极接至所述电阻r1和所述负载rl之间的电路节点上，其正极接至所述npn型三极管q1的集电极，所述运算放大器u1的输出端接至所述npn型三极管q1的基极，所述运算放大器u1的4脚接地，其5脚接至所述直流电源的正极。
14.进一步的，所述电阻r1的阻值为0.1欧姆。
15.进一步的，所述电阻r2的阻值为100欧姆。
16.进一步的，所述电阻r3的阻值为1.0千欧。
17.进一步的，所述负载rl的阻值为100欧姆。
18.相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：本实用新型的负载电流监测器利用三极管的放大原理、运算放大器的放大原理以及电阻电流采样原理设计实现对负载电流实时监测的电路，满足多种应用场合及产品需求，节约成本。本实用新型的负载电流监测器为电流测试领域提供一个更灵活，更简单，而且成本更低的解决方案。
附图说明
19.图1为本实用新型监测电路图。
具体实施方式
20.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，使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，本发明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。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
24.实施例1：本实用新型的具体结构如下：
25.请参照附图1，本实用新型的一种负载电流监测器，该负载电流监测器由直流电源提供电能，其电路板上设置有监测电路，所述监测电路包括：
26.电阻r1，为系统负载电流采样电阻，一端接至所述直流电源的正极；
27.电阻r2，一端接至所述直流电源的正极；
28.电阻r3，一端接至所述直流电源的负极并接地；
29.npn型三极管q1，其集电极和所述电阻r2的另一端连接，其发射极和所述电阻r3的另一端连接，所述发射极还连接adc电路；
30.负载rl，为模拟系统负载，所述负载rl的一端和所述电阻r1的另一端连接，其另一端接地；
31.运算放大器u1，其负极接至所述电阻r1和所述负载rl之间的电路节点上，其正极
接至所述npn型三极管q1的集电极，所述运算放大器u1的输出端接至所述npn型三极管q1的基极，所述运算放大器u1的4脚接地，其5脚接至所述直流电源的正极。
32.本实施例的一种优选技术方案：所述电阻r1的阻值为0.1欧姆。
33.本实施例的一种优选技术方案：所述电阻r2的阻值为100欧姆。
34.本实施例的一种优选技术方案：所述电阻r3的阻值为1.0千欧。
35.本实施例的一种优选技术方案：所述负载rl的阻值为100欧姆。
36.实施例2：
37.以下是本实用新型负载电流监测器的工作原理：
38.下述v1、v2、v3和v4分别是电压v1、电压v2、电压v3和电压v4。
39.如图1所示，其中v1为负载供电的电源，电阻r1为系统负载电流采样电阻，电阻r1采用高精度阻值为0.1欧姆的电阻，运算放大器u1为普通的运算放大器。
40.系统正常运行时，系统负载的电流i
rl
约等于v1/rl,电阻r1的两端电压v1为电源供电电压，v2电压为负载端的电压。那么负载电流i
rl
＝(v1-v2)/r1。电阻r1两端的电压通过运算放大器u1进行放大控制npn型三极管q1运行，其中运算放大器u1的负输入端v-接v2，正输入端接npn型三极管q1的集电极。
41.运算放大器u1自身的特性两输入端为虚短，则有v3＝v2。流过电阻r2的电流i
r2
＝v4/r3,那么v3＝v1-i
r2
*r2,由此可计算出负载电流i
rl
＝(v1-v2)/r1＝(v1-v3)/r1＝{v1-(v1-i
r2
×
r2)}/r1＝(i
r2
×
r2)/r1＝(v4/r3
×
r2)/r1＝(v4
×
r2)/(r3
×
r1)。
42.本系统设计r1＝0.1ω，r2＝1000
×
r1＝100ω，r3＝10
×
r2＝1kω，代入公式可得i
rl
＝v4(a)。由此可见只要测试v4的值就可以直接得出系统负载的电流值，v4直接接到系统主控芯片cpu的adc监测电压管脚，即可实现系统实时监测负载电流的变化。
43.此电路设计简单实用，成本低，能够对负载进行实施监测检测，设计灵活，适用于很多电子产品领域。
44.实施例3：
45.本实用新型的运算放大器u1采用型号为mc33072d的运算放大器。
46.综上所述，本实用新型的负载电流监测器利用三极管的放大原理、运算放大器的放大原理以及电阻电流采样原理设计实现对负载电流实时监测的电路，满足多种应用场合及产品需求，节约成本。本实用新型的负载电流监测器为电流测试领域提供一个更灵活，更简单，而且成本更低的解决方案。
47.以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。