非接触式电流信号检测系统设计

非接触式电流信号检测系统设计

喻坤仁

松田电工（台山）有限公司

摘要：随着电子技术的发展，电子信号检测技术的精度和便利性越来越高。本文通过应用STM32单片机实现电流信号的非接触测量，并显示了使用TFT液晶屏测量的频率和幅度。探测系统的设计对于放大和测量电气信号很重要。

关键词：非接触式；电流信号；检测系统

引言

电流信号检测可分为接触式温度计和非国产电能检测，后者现已成熟，不再属于接触式温度计检测领域，如精度不准确、处理复杂、成本高，需要进一步改进。这是一种简单、低成本、高精度的非接触式电流检测系统，配备特殊磁场传感器，可绕线不带特殊磁场的电缆线圈，减少对要测量的电流频率范围的限制，避免熔胶延迟，并消除电磁感应法制造的无创网络传感器对测试电路的影响。该系统旨在满足行业内非固有测量的要求，提高设备性能，并提供准确的可用于研究的数据。

1系统总体方案设计

这个系统在系统框中被发现。电流信号通过电流传感器检测，电流信号不是直接来自控制器，必须通过电流传输电路用相应的电压信号代替，电压信号必须通过采样电路采样到电源模块，当脉冲频率分量通过快速傅立叶变换(FFT)确定时，通过电机二极管监视器通过LED显示器确定。

2软件程序调试

首先通过初始化ADC相关寄存器开始数据收集。数字量输入传输到数字量输入，数字量输入传输到液晶屏。首先初始化PWM相关寄存器以捕获数据。然后打开计时器输入，并将捕获的周期发送到显示屏。

3系统设计

3.1非接触式电流获取电路

公式I1/I2=n2/n1，输入线圈n1旋转1圈，输出线圈n2旋转50圈，转速1: 50圈通过10Ω电阻的转速。51Ω负载后，恒定的交流电流值变为稳定的交流电流值，电路大约会改变。使用差分电流放大2.5v。差动增强电路是强化电路，使用相同的输入和相反的输入来有效地稳定具有电路参数对称和负反馈的静态工作点。从而强化差分信号抑制通用信号，在很大程度上应用于实测电路和直接耦合电路的输入。本电路中电路的差分增益和可变回流电阻将10 mA-1A电压负载产生的电压提升到适于单芯片处理的电压，并在单芯片处理后转发。

3.2电流检测分析电路模块

该设计考虑了程序的简便性和准确性，将采用集成ADC模块STM32F103RCT6的模拟信号转换为数字信号，测试并记录不同频率下的电压值，计算电压与电流的比例关系，并通过将电压乘以系数计算出电流信号的峰值。电路测试电路用于测试压机的供电电路。压机受到保护以防停电，压机受到损坏。电源控制电路使用集成的计算传感器运行。易于使用:LM358电路允许将正弦曲线转换为方波，使用STM32F103RCT6 RT6捕获方波增量，从而确定并显示实测记录的平均值。

3.3控制器选择

系统选择扩展STM32单片机。单片机是由合法半导体团队生产的皮质M4内核的32位单片机。闪存大小为512K KB，RAM大小为196K KB，硬件岗哨，多矢量中断结构，多个定时器，多个串行通信端口，24个12位ADC通道。集成的A/D转换器支持高达168MHz的工作频率，满足STM32微控制器内可执行的模拟电流信号的要求，以便进行谐波分析。

3.4功率放大电路模块

此设计改进了LM1875T电源的电路。使用LM1875的单个电源使用R1和R2作为电压。偏差位置减去一半VCC，R3和1针连接器将输出电压更改为VCC电压的一半，从而使动态范围最大。电路倍率基于两个电阻负载之间的比率，例如1875、C04、R26、R05等。C04有助于防止LM1875T的第四英尺工作时出现错误(连接器的过流)。放大器产生低速频率以防止在R06、C07中发生这些错误。LM1875T型号适用于TO-220外形，就像一条相对较小的电源线路，具有非常简单的外围设备电路，具有较高的输出功率。电路中的安全工作。

3.5电流信号频率检测分析电路

当电压信号增大时，硬件电路必须用PWM信号处理，然后才能由单射频识别PWM采集方法中的电流信号峰值。输入信号通过零传感器将正弦曲线转换为同一周期的方波，通过103电容滤波器提高电路的稳定性，并通过其单向线路将小于零SS14的所有电压信号转换为PWM。由于单个设备只能检测到高达3.3v的电压，为了保护单机，采用ss14 shawnskit二极管将电压稳定在3.3v，并通过编程检测PWM波来计算正弦频率。

3.6FFT程序实现

由于FFT微处理器使用机器语言，因此计算机语言由修补和导出的数据补充，我们需要使用关系源代码编程人员来实现期望的结果。如果输出为正数，则补码与原始补码相同；如果输出为负数，则最高位保持不变。其它位的逆是源代码，我们使用最高位数据确定正值和负值，其中第一位为负，最后一位为正。这将得出数据的真实价值。

4测试方案与测试结果

(1)在用+18V电压接入直流电源之前，用占位表检查电路每个点的接头，然后打开信号发生器，以10V输出端、1K频率、功率电路入口端的正弦信号、双SPs、源端信号和负载电阻两端的波为10倍。如果最后一个峰值负载的两端不是10V，则可以使用功率电路入口端的503滑动电阻进行调整。(2)调整直流电源、输入电路、负载导体通过电感线圈，用单电压测试系统检查正弦输出信号(50Hz~1KHz)的幅度，并使用LCD12864显示相应的峰值和频率。通过多次调试单片机，测量电流输出峰值误差为5%，频率误差≤1%。该设计由感应电机识别电路信号用于电磁感应电路电流带有电机控制和处理，最大电流和频率实时显示在1284显示屏上。在许多自动控制系统中，一些控制信号也来自交流电源，需要检测，但在检测变化时往往存在两个最明显的问题:不方便地将电路集成到电网表中。第二，测试的电路无法直接锁住至测试的电路，否则会影响测试电路的直流工作点。因此，非接触式交流检测提供了一种验证电力系统运行状况并修复故障的有效方法。

结束语

本无接触检测系统有助于避免检测电路与测试电路之间的相互作用，实现电流信号的无失真检测，测量并显示正弦信号的峰值和频率，测量非正弦信号的基波和每个谐波的频率和幅度在现阶段电流信号检测的基础上，本系统增加了非接触式检测，进一步提高电流信号检测系统的适用性，提高电流检测精度，降低复杂的技术要求，降低系统生产成本，具有广阔的实际应用前景。

参考文献

[1]张浩.电流信号检测装置设计[J].电脑知识与技术,2020,16(14):265-266+271.

[2]郑培超,李海,朱思蒙,郑昆朋,颜勃汶,张秦望,刘一帆,王礼阳,王金梅.用于光离子化检测器的微弱电流检测电路设计[J].仪表技术与传感器,2020(03):42-47.

[3]杨胜男,葛笑含.一种电流信号检测装置设计[J].电子测试,2019(07):8-9.

[4]李宏亮,张清勇,吝继锋.伺服控制电流信号检测技术研究[J].科技创新与应用,2019(07):151-153+157.

[5]甘永进,莫海林,杨桂静,吴学思,何彩翡,何绮雯.一种电流信号检测装置的设计[J].科技创新导报,2019,16(01):82-84.