本发明涉及电流检测,特别是涉及一种微安电流检测系统。
背景技术:
1、随着新能源的逐渐发展,越来越多的领域应用到太阳能电池板,某些高端传感器在太阳能电池板供电环境下,电流会随着日照的光照强度的变化而变化,对这些传感器的电流变化进行检测至关重要。此时就需要一种高精度电流检测系统,在太阳能电池板的供电环境下就能满足供电要求。然而,目前的高精度电流检测系统的体积和功耗往往达不到要求。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种微安电流检测系统,同时具备高精度、超低功耗、小体积的特点并且支持无线通信。
2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案。
3、本发明提供一种微安电流检测系统,包括:太阳能电池板、电池包、稳压电路、仪表放大器、采样电阻、mcu以及xbee通讯模块;所述稳压电路分别连接所述太阳能电池板、所述电池包、所述仪表放大器、所述mcu以及所述xbee通讯模块;所述仪表放大器的高端和低端接到所述采样电阻的两端;
4、所述采样电阻的两端用于接入待测传感器,并将待测传感器上的待测电流转换为待测电压;所述仪表放大器用于对待测电压进行放大,输出放大后的电压信号;所述mcu使用自带的硬件dma功能持续对电压信号进行采集,通过数字滤波后得到adc采样数值;所述mcu还基于adc采样数值计算对应的电流参数大小,并将adc采样数值与对应的电流参数数据进行压缩和加密,将生成的压缩包发送至xbee通讯模块,经由xbee通信模块进行压缩包数据无线发送。
5、可选地,所述稳压电路包括tlv70233线性稳压芯片以及两个滤波稳压贴片电容;所述稳压芯片输出的正电压用于给所述仪表放大器、所述mcu以及所述xbee通讯模块进行供电。
6、可选地,所述稳压芯片输出的正电压通过max1697电荷泵芯片转换成负电压给所述仪表放大器供电。
7、可选地,所述仪表放大器采用ina126ua芯片,由1个精密电阻设置增益倍数av。
8、可选地,所述仪表放大器能够输出的最大电压数值vfmax=rf×i×av;其中rf为采样电阻阻值;i为待测电流的电流大小。
9、可选地,所述采样电阻的两端分别通过两个接线端子连接到所述待测传感器的电流输出端和电流输入端。
10、可选地,所述mcu采用的数字滤波方法为平均值滤波。
11、可选地,所述mcu能够识别的电压精度res=(vmax-vmin)/(2^n);其中n为mcu中的adc参考电压的比特数;vmax为adc参考电压的最大值;vmin为adc参考电压的最小值。
12、可选地,所述mcu采用公式i=vf/(rf×av)计算adc采样数值vf对应的电流参数大小i;其中rf为采样电阻阻值;av为仪表放大器的增益倍数。
13、可选地,所述xbee通讯模块经由xbee协调器与上位机通讯连接;所述xbee协调器接收所述微安电流检测系统发出的压缩包数据并转发至上位机;所述上位机对压缩包数据进行解码和解压,得到adc采样数值与对应电流参数数据并显示。
14、根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
15、本发明所提供的微安电流检测系统,包括太阳能电池板、电池包、稳压电路、仪表放大器、采样电阻、mcu以及xbee通讯模块。本发明系统应用了超低功耗的mcu、高增益的仪表放大器和高精度采样电阻,设计分辨率精度为1ua,具有高精度和高稳定性的特点。本发明使用了xbee通讯模块实现了无线通信功能,进一步通过多模块的蜂巢网络连接,还可以实现多个系统同时采集电流数据并汇总到对应上位机中。本发明系统拥有2*2cm的超小体积以及平均功耗22mw的超低功耗。
1.一种微安电流检测系统,其特征在于,包括:太阳能电池板、电池包、稳压电路、仪表放大器、采样电阻、mcu以及xbee通讯模块;所述稳压电路分别连接所述太阳能电池板、所述电池包、所述仪表放大器、所述mcu以及所述xbee通讯模块;所述仪表放大器的高端和低端接到所述采样电阻的两端;
2.根据权利要求1所述的微安电流检测系统,其特征在于,所述稳压电路包括tlv70233线性稳压芯片以及两个滤波稳压贴片电容;所述稳压芯片输出的正电压用于给所述仪表放大器、所述mcu以及所述xbee通讯模块进行供电。
3.根据权利要求2所述的微安电流检测系统,其特征在于,所述稳压芯片输出的正电压通过max1697电荷泵芯片转换成负电压给所述仪表放大器供电。
4.根据权利要求1所述的微安电流检测系统,其特征在于,所述仪表放大器采用ina126ua芯片,由1个精密电阻设置增益倍数av。
5.根据权利要求4所述的微安电流检测系统,其特征在于,所述仪表放大器能够输出的最大电压数值vfmax=rf×i×av;其中rf为采样电阻阻值;i为待测电流的电流大小。
6.根据权利要求1所述的微安电流检测系统,其特征在于,所述采样电阻的两端分别通过两个接线端子连接到所述待测传感器的电流输出端和电流输入端。
7.根据权利要求1所述的微安电流检测系统,其特征在于,所述mcu采用的数字滤波方法为平均值滤波。
8.根据权利要求1所述的微安电流检测系统,其特征在于,所述mcu能够识别的电压精度res=(vmax-vmin)/(2^n);其中n为mcu中的adc参考电压的比特数;vmax为adc参考电压的最大值;vmin为adc参考电压的最小值。
9.根据权利要求1所述的微安电流检测系统,其特征在于,所述mcu采用公式i=vf/(rf×av)计算adc采样数值vf对应的电流参数大小i;其中rf为采样电阻阻值;av为仪表放大器的增益倍数。
10.根据权利要求1所述的微安电流检测系统,其特征在于,所述xbee通讯模块经由xbee协调器与上位机通讯连接;所述xbee协调器接收所述微安电流检测系统发出的压缩包数据并转发至上位机;所述上位机对压缩包数据进行解码和解压,得到adc采样数值与对应电流参数数据并显示。