[发明专利]一种电流传感器模块的参数和故障检测装置及方法

权利要求书

1.一种电流传感器模块的参数和故障检测的方法，其特征在于：所述方法采用的装置包括正负电源模块(1)、降压电路模块(2)、电流产生电路(3)、IC座(4)、基准电路(5)、集成运算电路(6)、单片机(7)、液晶显示模块(8)；所述正负电源模块(1)分别与降压电路模块(2)、集成运算电路(6)连接，降压电路模块(2)分别与电流产生电路(3)、IC座(4)、基准电路(5)、单片机(7)、液晶显示模块(8)连接，电流产生电路(3)、IC座(4)、集成运算电路(6)依次连接，基准电路(5)连接着集成运算电路(6)，电流产生电路(3)、集成运算电路(6)分别与单片机(7)的A/D采样端连接，单片机(7)通过I/O口与液晶显示模块(8)连接；

所述正负电源模块(1)包括变压器(9)、整流桥(10)、LM317三端可调正稳压器电路(11)、LM337三端可调负稳压器电路(12)、二极管D5、D6、D7、D8、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、电阻R1、R2、R3、R4；所述整流桥(10)由二极管D1、D2、D3、D4组成，二极管D1的阴极与二极管D2的阴极连接后作为整流桥(10)的2脚，二极管D2的阳极与二极管D3的阴极连接后作为整流桥(10)的3脚，二极管D3的阳极与二极管D4的阳极连接后作为整流桥(10)的4脚，二极管D4的阴极与二极管D1的阳极连接后作为整流桥(10)的1脚；220V的交流电通过变压器(1)降压后，变压器(1)的1脚输出端与整流桥(2)的1脚连接，变压器(1)的2脚输出端接地，变压器(1)的3脚输出端与整流桥(2)的3脚连接，整流桥(2)的2脚与地间依次并联着电容C1、C2滤波后，整流桥(2)的2脚的等电位端与LM317三端可调正稳压器电路(11)的3脚连接，LM317三端可调正稳压器电路(11)的1脚通过电阻R2接地，LM317三端可调正稳压器电路(11)的1脚与2脚间依次并联着电阻R1、二极管D6，LM317三端可调正稳压器电路(11)的2脚同时与二极管D5的阳极、二极管D6的阴极连接，LM317三端可调正稳压器电路(11)的3脚与二极管D5的阴极连接；LM317三端可调正稳压器电路(11)的2脚与地间依次并联电容C3、C4滤波后输出+12V的电压为后续电路供电；所述整流桥(2)的4脚与电容C5的负极连接，电容C5的正极接地，电容C5的两端并联电容C6后，其负极与LM337三端可调负稳压器电路(12)的2脚连接，LM337三端可调负稳压器电路(12)的1脚通过电阻R4接地，LM337三端可调负稳压器电路(12)的3脚与1脚间依次并联着电阻R3、二极管D8，LM337三端可调负稳压器电路(12)的3脚同时与二极管D7的阴极、二极管D8的阳极连接，二极管D7的阴极与LM337三端可调负稳压器电路(12)的2脚连接，LM337三端可调负稳压器电路(12)的3脚与电容C7的负极连接，电容C7的正极接地，电容C7的两端并联着电容C8，LM337三端可调负稳压器电路(12)的3脚输出的信号经电容C7、C8滤波后输出-12V的电压为后续电路供电；

所述降压电路模块(2)包括LM2576降压开关型集成稳压电路(13)、电容C9、C10、C11、C12、IN5822肖特基二极管、电感L；所述+12V电源依次通过电容C9、C10滤波后与LM2576降压开关型集成稳压电路(13)的1脚连接，LM2576降压开关型集成稳压电路(13)的3脚和5脚分别接地，LM2576降压开关型集成稳压电路(13)的2脚同时与IN5822肖特基二极管的阴极、电感L的一端连接，IN5822肖特基二极管的阳极接地，电感L的另一端与LM2576降压开关型集成稳压电路(13)的反馈端4脚连接，电感L的另一端与地间依次并联电容C11、C12滤波后输出+5V的电压为后续电路供电；

所述电流产生电路(3)包括电阻R5、R6、LED发光二极管；所述+5V电源通过电阻R5与IC座(4)的IN+端连接，IC座(4)的IN-与LED发光二极管的阳极连接，LED发光二极管的阴极通过电阻R6接地，LED发光二极管的阴极与电阻R6的连接端作为电流产生电路(3)的输出端；

所述IC座(4)的VCC端与+5V电源连接，其GND端接地；

所述基准电路(5)包括电阻R7、R8、电容C13；所述+5V电源依次通过电阻R7、R8接地，电阻R8两端并联着滤波电容C13，电阻R7、R8的连接端作为基准电路(5)的输出端；

所述集成运算电路(6)包括同相跟随器Ⅰ、同相跟随器Ⅱ、减法电路、信号放大电路、LM324运算放大器(14)、电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、电容C14、C15、C16；所述LM324运算放大器(14)的3脚与IC座(4)的OUT端连接，LM324运算放大器(14)的1脚和2脚连接后构成同相跟随器Ⅰ；所述LM324运算放大器(14)的10脚与基准电路(5)的输出端连接，LM324运算放大器(14)的8脚和9脚连接后构成同相跟随器Ⅱ；LM324运算放大器(14)的1脚通过电阻R9与其5脚连接，其5脚通过电阻R10接地，LM324运算放大器(14)的8脚通过电阻R12与其6脚连接，其6脚通过电阻R11与其7脚连接后构成减法电路；所述LM324运算放大器(14)的7脚与地间依次并联电容C14、C15滤波后，LM324运算放大器(14)的7脚通过电阻R13与其12脚连接，其13脚通过电阻R15接地，LM324运算放大器(14)的13脚通过电阻R14与其14脚连接后构成信号放大电路；LM324运算放大器(14)的14脚与地间通过并联电容C16后与IAP15F2K61S2单片机的P1.0端连接；

所述单片机(7)采用IAP15F2K61S2单片机，液晶显示模块(8)采用1602液晶显示模块，IAP15F2K61S2单片机的VCC端与+5V电源连接，其GND端接地；IAP15F2K61S2单片机的P1.1端与电流产生电路(3)的输出端连接；IAP15F2K61S2单片机的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7端分别连接着1602液晶显示模块的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7端，IAP15F2K61S2单片机的P4.4、P4.2、P4.1端分别连接着1602液晶显示模块的RS、RW、E端；1602液晶显示模块的VSS端与BLA端连接后与+5V电源连接，1602液晶显示模块的VDD端与BLK端连接后接地，1602液晶显示模块的VSS端与电位器RW的1脚连接，1602液晶显示模块的VDD端与电位器RW的3脚连接，电位器RW的2脚与1602液晶显示模块的VL端连接；

所述检测方法的具体步骤如下：

A、将电流传感器模块的对应管脚与IC座(4)对应的端子连接；

B、接通电源；

C、电流传感器模块将电流产生电路(3)中的电流信号采集后转换成电压信号U，该电压信号中包含电流传感器模块的基准电压值U0，电压信号U经过同相跟随器Ⅰ进行阻抗变换后传送给减法电路；同时，电流产生电路(3)将其LED发光二极管两端的电压信号U1送给IAP15F2K61S2单片机，IAP15F2K61S2单片机计算得到电流产生电路(3)的真实电流值；

D、基准电路(5)输出与电流传感器模块基准电压相等的电压值U0，经过同相跟随器Ⅱ进行阻抗变换后传送给减法电路；

E、减法电路将电流传感器模块输出的电压信号U中包含的基准电压值U0减去后输出剩余的电压信号U-U0给信号放大电路，信号放大电路将剩余的电压

信号放大Au倍后输出电压信号U2给IAP15F2K61S2单片机；

F、IAP15F2K61S2单片机将采集到的信号在内部处理后得到电流传感器模块的灵敏度参数K，并将电流传感器模块的灵敏度参数K传送给1602液晶显示模块显示；

G、测试完毕，关闭电源。

2.根据权利要求1所述的电流传感器模块的参数和故障检测的方法，其特征在于：所述检测方法中IAP15F2K61S2单片机的具体工作步骤如下：

步骤S1，IAP15F2K61S2单片机的P1.1端通过A/D采样电流产生电路(3)中LED指示灯两端的电压值U1；

步骤S2，IAP15F2K61S2单片机通过计算得到电流产生电路(3)的真实电流值为安培；

步骤S3，IAP15F2K61S2单片机的P1.0端通过A/D采样到经过集成运算电路(6)运算后的放大后的电压信号U2；

步骤S4，IAP15F2K61S2单片机通过计算得到信号放大电路的放大倍数为

步骤S5，IAP15F2K61S2单片机判断电流传感器模块的工作状况，若U2/Au0，则电流传感器模块能够正常工作；1602液晶显示模块显示“right”；若U2/Au＝0，则电流传感器模块能够存在故障，不能正常工作，1602液晶显示模块显示“error”；

步骤S6，若电流传感器模块能够正常工作，IAP15F2K61S2单片机计算电流传感器模块的灵敏度参数多次测量并求出其平均值，1602液晶显示模块显示电流传感器模块的灵敏度参数K的平均值。