传感器综合测量电源的制作方法

本发明涉及传感器的电流电压测量，特别一种用于放电传感器的传感器综合测量电源。

背景技术：

1、在当前的技术研究中，会使用到包含电离技术的放电传感器来对特定的对象进行探测。为了全面分析传感器的性能以及其捕获的信号的特性，往往需要很高的可调电压（如2000v），而其消耗的电流又非常小（几个na）。市面上几乎找不到一个合适的电源产品能够很方便地同时满足使用需求，因此需要一个特定的设计来达到这个目的。

2、首先在技术上，市场上并没有可调的高压电源技术，也极少有能测量到na的电流检测设备。就算能够找到，他们各自都是独立工作的，没有办法集成到同一个检测系统中来。这样在使用放电传感器的时候就非常不便。例如需要同时测量传感器的电压和电流，就需要如图1所示连接电路。在使用时需要复杂的线路连接，无法统一控制。

3、本发明方案基于高压可调电源技术和微电流检测技术，将两者整合到一起，再加上统一的控制，使得在应用新型传感器的时候，可以变得非常方便，经过简化的连接图如图2所示。

技术实现思路

1、本发明目的是：提供一种传感器综合测量电源，整合高压可调电源技术和微电流检测技术，简化连接，方便同时获取电压和电流的数据，甚至是发送到上位机，进行进一步的分析。

2、本发明的技术方案是：

3、传感器综合测量电源，包括：

4、高压产生电路，由外界输入直流低压，产生一个可调的高压，给负载的传感器提供电压驱动；

5、继电器，连接在高压产生电路与负载之间，保证高压产生电路在不输出时，与外界负载完全隔离；

6、微电流检测电路，检测负载当前的电流；

7、保护电路，根据微电流检测电路检测的电流，当电流超出设定范围时，控制继电器断开；

8、微处理器，用于自动完成高压产生电路的输出控制，同时读取微电流检测电路检测的数值，在保护电路被触发后，控制保护电路动作。

9、优选的，所述高压产生电路包括依次连接的可调低压直流电路、振荡驱动电路、变压器、倍压电路，还包括电压采样电路，采集倍压电路输出电压，输出给微处理器，微处理器反馈和控制可调低压直流电路的输出电压，从而控制高压产生电路的输出电压。

10、优选的，所述微电流检测电路，包括采样电路和仪表运放电路，其中：

11、采样电路，包括多个不同阻值的采样电阻，每个采样电阻各采用一个开关串联在待测的微电流线路上；切换接入不同的采样电阻，从而选择不同的测量档位；

12、仪表运放电路，其正相输入端输入采样电路的采样电压，反相输入端接地，输出端连接微处理器。

13、优选的，所述采样电路的开关采用工作在开关状态的mos管，各mos管由微处理器的io口直接连接控制开关状态。

14、优选的，所述微处理器对采样电路的控制方法为：

15、首先接入最大电流档位对应的电阻，如果读取到的电压值小于最大电流档位对应的电压范围，则认为在该档位无法精确读取电流的值；

16、然后切换接入到第二大电流档位对应的电阻，如果读取到的电压值小于第二大电流档位对应的电压范围，则继续切换到更小电流档位；

17、依次读取，直到读取到可以分辨到的电压值为止；

18、对应当前所用的档位，得到当前采样电路上的电流，这个电流也就是负载的电流；

19、如果所有档位都没有读取到可以分辨的电压值，则说明超过了微电流检测装置能够分辨的电流值。

20、优选的，所述保护电路包括电阻r1、r2，比较器，开关管t1、t2；

21、所述继电器控制端和开关管t1 、t2依次串联在电源vcc与地之间，继电器的开关端与负载的供电线串联；

22、所述电阻r1、r2依次串联在电源vcc与地之间，电阻r1、r2的分压端连接比较器正相输入端，采样电路的输出端连接比较器反相输入端，比较器的输出端连接开关管t2的控制端；

23、当采样电路的输出电压超过电阻r1、r2设定的阈值，比较器将输出一个低电平，开关管t2截止，从而切断继电器，解除采样电路的输入；

24、所述开关管t1和开关管t2的控制端分别各连接一个微处理器的一个io口；比较器输出的低电平同时发送到微处理器，微处理器随后主动切断开关管t1，进一步处理过流的原因和状况。

25、优选的，所述可调低压直流电路采用ldo电路或dcdc电路；

26、所述振荡驱动电路采用自激式振荡电路或它激式振荡电路；

27、所述微处理器读取电压采样电路输出的电压值，然后按照设定的电压，通过输出一个pwm值，来修改振荡电路的工作电压，从而控制输出电压的高低。

28、优选的，所述微处理器还连接有按键输入模块、显示屏幕；在数据交互上，微处理器处理用户的按键输入，对外进行屏幕的显示，包括显示当前的输出电压，所探测到的电流值。

29、优选的，所述微处理器还通过uart、iic、spi或eth中的一种接口和外部的设备进行通讯，实现外部设备的控制和数据监控。

30、优选的，传感器综合测量电源用于测量放电传感器。

31、本发明的优点是：

32、1、本发明的传感器综合测量电源，整合高压可调电源技术和微电流检测技术，满足对传感器全方位的电源供给以及微电流的测量，不仅比传统的单独的测量表更加适用，也可以更加实时，更加自动地获取到这些数据，大大提高了传感器的测量精度和测量效率，为自动化测量提供了良好的支撑。

33、2、本发明采用的高压产生电路，同时采用可调低压直流电路、振荡驱动电路、变压器和倍压电路，能够产生满足放电传感器电离所需要的高电压，且高电压的大小可通过可调降压电路、振荡驱动电路调节，来适应不同的传感器探测对象。

34、3、本发明采用的微电流检测电路，采用采样电路，仪表运放电路，微处理器，首先由微处理器选择一个合适的采样电阻，将电流信号转换成电压信号，然后用仪表运放将信号放大到一个合适的信号幅度，由微处理器来读取并综合处理，满足了放电传感器对微电流的检测需要。

35、4、本发明的保护电路，当采样电路的输出电压超过设定的阈值，比较器将输出一个低电平，开关管t1截止，从而切断继电器，解除采样电路的输入；比较器输出的低电平同时发送到微处理器，微处理器随后主动切断开关管t2，进一步处理过流的原因和状况。

技术特征：

1.传感器综合测量电源，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的传感器综合测量电源，其特征在于，所述高压产生电路包括依次连接的可调低压直流电路、振荡驱动电路、变压器、倍压电路，还包括电压采样电路，采集倍压电路输出电压，输出给微处理器，微处理器反馈和控制可调低压直流电路的输出电压，从而控制高压产生电路的输出电压。

3.根据权利要求1所述的传感器综合测量电源，其特征在于，所述微电流检测电路，包括采样电路和仪表运放电路，其中：

4.根据权利要求3所述的传感器综合测量电源，其特征在于，所述采样电路的开关采用工作在开关状态的mos管，各mos管由微处理器的io口直接连接控制开关状态。

5.根据权利要求4所述的传感器综合测量电源，其特征在于，所述微处理器对采样电路的控制方法为：

6.根据权利要求3所述的传感器综合测量电源，其特征在于，所述保护电路包括电阻r1、r2，比较器，开关管t1、t2；

7.根据权利要求2所述的传感器综合测量电源，其特征在于，所述可调低压直流电路采用ldo电路或dcdc电路；

8.根据权利要求2所述的传感器综合测量电源，其特征在于，所述微处理器还连接有按键输入模块、显示屏幕；在数据交互上，微处理器处理用户的按键输入，对外进行屏幕的显示，包括显示当前的输出电压，所探测到的电流值。

9.根据权利要求8所述的传感器综合测量电源，其特征在于，所述微处理器还通过uart、iic、spi或eth中的一种接口和外部的设备进行通讯，实现外部设备的控制和数据监控。

10.根据权利要求1-9任一项所述的传感器综合测量电源，其特征在于，传感器综合测量电源用于测量放电传感器。

技术总结
本发明公开了传感器综合测量电源，包括：高压产生电路，由外界输入直流低压，产生一个可调的高压，给负载的传感器提供电压驱动；继电器，连接在高压产生电路与负载之间，保证高压产生电路在不输出时，与外界负载完全隔离；微电流检测电路，检测负载当前的电流；保护电路，根据微电流检测电路检测的电流，当电流超出设定范围时，控制继电器断开；微处理器，用于自动完成高压产生电路的输出控制，同时读取微电流检测电路检测的数值，在保护电路被触发后，控制保护电路动作。本发明整合高压可调电源技术和微电流检测技术，满足对传感器全方位的电源供给以及微电流的测量，大大提高了传感器的测量精度和测量效率，为自动化测量提供了良好的支撑。

技术研发人员：唐科
受保护的技术使用者：上海摩仑工业技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15