一种交流电检测模块
阅读说明：本技术 一种交流电检测模块 (Alternating current detection module ) 是由 夏高明 刘志艳 孙强强 于 2021-06-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种交流电模块检测模块,包括电流检测模块,电压检测模块,频率检测模块,稳压模块以及MCU,所述电流检测模块和所述电压检测模块均与一AD转换芯片连接,所述频率检测模块与所述AD转换芯片连接。本发明所提供的一种交流电检检测模块可对交流电的电流,电压,频率三个参数同时检测,同时发明艾使用的时候,只需要三根检测线,缩小了尺寸,方便走线。(The invention provides an alternating current module detection module which comprises a current detection module, a voltage detection module, a frequency detection module, a voltage stabilization module and an MCU (microprogrammed control unit), wherein the current detection module and the voltage detection module are both connected with an AD (analog-to-digital) conversion chip, and the frequency detection module is connected with the AD conversion chip. The alternating current electric detection module provided by the invention can be used for simultaneously detecting three parameters of current, voltage and frequency of alternating current, and when the moxa is used, only three detection lines are needed, so that the size is reduced, and the wiring is convenient.)
技术领域
本发明涉及一种电流检测电路，尤其涉及一种交流电检测模块。
背景技术
随着科技的发展与进步，电力的使用已经深入到生活的方方面面。为了保证用电的质量，在使用中对电的检测也是必不可少的。目前现在的交流检测模块大多只能对单一功能进行检测例如电压或者电流市面上很少有检测频率的模块。要确保电的正常使用不能只看单方面的数据，为了确保安全用电，交流电检测模块的电压检测功能，电流检测功能，频率检测功能都不可缺少。目前使用模块时，往往需要多个模块组合使用，不仅占据设备内部空间而且走线繁琐，为设备内部空间布局造成了很大的困扰。为了解决这一问题，研发创新型交流电检测模块将三种功能进行集成，并且测试结果通过串口进行上报。本设计只需接三根检测测线，就能完成对交流电的检测。不仅缩小了模块的尺寸，方便了布局走线，而且还降低了生产成本。
发明内容
本发明提供一种交流电检测模块，旨在解决同时检测交流电的电流，电压，频率，并且本设计在使用的时候只需要三根检测线，就可以完成交流电的检测，缩小了体积，方便走线。
发明所述的一种交流电检测模块，包括电流检测模块，电压检测模块，频率检测模块，单片机以及模数转换芯片；
所述电流检测模块的输入端连接待检测的交流电，所述电流检测模块的输出端连接所述模数转换芯片的输入端，所述电流检测模块用于检测所述交流电的电流；
所述电压检测模块的输入端连接所述交流电，所述电压检测模块的输出端连接所述模数转换芯片的输入端，所述电压检测模块用于检测交流电的电压；
所述频率检测模块的输入端连接所述交流电，所述频率检测模块的输出端连接所述单片机的一中断引脚，所述频率检测模块用于检测交流电的频率；
所述模数转换芯片的输出端连接所述单片机的输入引脚；
所述单片机用于采集数据，将数据进行处理，并将所测量的电流数据、电压数据以及频率数据通过串口输出。
优选的，所述一种交流电基极检测装置，还包括稳压单元，还包括：
稳压单元，所述稳压单元的输出端分别连接所述单片机的输入端、所述电压检测模块的输入端、所述电流检测模块的输入端以及所述频率检测模块的输入端，用于向所述单片机、所述电压检测模块、所述电流检测模块以及所述频率检测模块提供稳定的直流电压。
优选的，所述电压检测模块包括降压器，降压输入电路以及降压输出电路；
所述降压输入电路的输入端连接一桥式整流器的第二极，所述降压输入电路的输出端连接所述桥式整流器的第四极，所述桥式整流器的第二极依次经过所述降压器的第一端、降压器的第二端与所述桥式整流器的第四极连接；
所述降压输出电路的输入端连接一运算放大器的正极输入端；所述降压输出电路的输出端接地；
所述降压输出电路的输入端依次经过所述降压器的第三端、第四端接地；
所述降压器用于将所述交流电的电压进行降低。
优选的，所述降压输入电路的输入端与所述桥式整流器的第二极连接，所述降压输入电路的输出端与所述桥式整流器的第四极连接，
所述桥式整流的第一极连接所述交流电，所述桥式整流器的第三极接地；
所述桥式整流器用于将所述交流电进行整流。
优选的，所述运算放大器的负极输入端通过一第一电阻接入一示波器的正极输入端，所述第一电阻与一第一电容并联；
所述运算放大器的正极电源端通过一恒压源接地，所述运算放大器的负极电源端接地；
所述运算放大器的负极电源端接地，
所述示波器的负极输入端接地。
优选的，所述电压检测模块包括一霍尔元件以及一电源；
所述电源经过一第四滤波电容接地；
所述霍尔元件的第一引脚至第四引脚分别连接电源正极,所述霍尔元件的第五引脚至第八引脚分别连接电源负极；
所述霍尔元件的第九引脚接地；
所述霍尔元件的第十引脚经过一第一滤波电容接地；
所述霍尔元件的第十一引脚经过一第二滤波电容接地；
所述霍尔元件的第十二引脚与一电流运算放大器连接。
优选的，所述霍尔元件的第十三引脚分别与电源与地连接，所述霍尔元件的第十三引脚与地之间设置有一第三滤波电容，所述霍尔元件的第十三引脚与电源之间设置有第一滤波电阻；
所述霍尔元件的第十四引脚连接电源；
所述霍尔元件的第十五引脚分别连接电源和地，所述霍尔元件的第十五引脚与电源之间设置有第二滤波电阻，所述霍尔元件的第十五引脚与地之间设置有第三滤波电阻；
所述霍尔元件的第十六引脚分别连接地与电源,所述霍尔元件的第十六引脚与电源之间设置有第四滤波电阻，所述霍尔元件的第十六引脚与地之间设置有第五滤波电阻。
优选的，所述电流检测模块还包括一运算放大电路；
所述运算放大电路的输入端连接所述电流运算放大器第一引脚连接，所述运算放大电路的输出端连接所述电流运算放大器的第二引脚连接；
所述运算放大电路设施有一第十一电阻，所述运算放大电路电阻并联有一第十一电容。
优选的，所述电流运算放大器的第一引脚接地；
所述电流运算放大器的第一引脚经过一运算放大电路电阻与所述电流运算放大器的第二引脚连接，所述运算放大电路电阻与一运算放大电路并联；并联有一运算放大电路第一电容；
所述电流运算放大器的第四引脚与第七引脚都分别连接恒压源与地，地与恒压源之间设置有一滤波第六电容。
优选的，所述交流电频率检测模块包括光耦，
所述光耦的第一端依次经过一第三十二电阻，从一个二极管的阴极，所述二极管的阳极，所述第三十一电阻与相线连接；
所述光耦的第二端经过一第三十三电阻连接在所述第三十一电阻与所述二极管的阳极之间；
所述光耦的第二端又连接零线；
所述光耦的第三端通过一第七滤波电阻接地；所述光耦的第三端又和所述单片机的输入端连接；
所述光耦的第四端与电源连接，所述光耦的第四端与电源之间设置有一第三十四电阻。
本发明的有益效果：
(一)功能全面，可以同时测量交流电的电压，电流以及频率，并将测试结果通过串口定时发送；
(二)体积小，接线简单。在设计时，将采集模块进行集成，在使用时，
可以满足更多的使用场景，方便装配人员固定走线；
(三)测试精度高，通过单片机对数据进行处理，可以精确算数交流电的电压，电流以及频率；
(四)可扩展性强，设计时预留继电器驱动接口，在采集完成后可将输出交流电通过继电器进行控制，在完成检测的同时也可完成交流电的控制。
附图说明
图1为本发明的系统组成图；
图2为本发明中的电压检测模块仿真图；
图3为本发明中的电源检测模块电路图；
图4为本发明中的频率检测模块电路图。
具体实施方式
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，显然，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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，发明提供一种交流电检测模块，包括电流检测模块，电压检测模块，频率检测模块，单片机以及模数转换芯片；
电流检测模块的输入端连接待检测的交流电，电流检测模块的输出端连接模数转换芯片的输入端，电流检测模块用于检测交流电的电流；
电压检测模块的输入端连接交流电，电压检测模块的输出端连接模数转换芯片的输入端，电压检测模块用于检测交流电的电压；
频率检测模块的输入端连接交流电，频率检测模块的输出端连接单片机的一中断引脚，频率检测模块用于检测交流电的频率；
模数转换芯片的输出端连接单片机的输入引脚；
单片机用于采集数据，将数据进行处理，并将所测量的电流数据、电压数据以及频率数据通过串口输出。
工作时，由模数转化芯片将交流电的电压与交流电的电流从模拟信号转化为数字信号，单片机通过将转换为数字信号的交流电电压、交流电电流、交流电频率信号进行分析，并将结果进行采集，通过串口将测试结果按照1HZ的频率进行发送。
通过电流检测模块，电压检测模块，频率检测模块的使用，使得可以同时测试交流电的电压、电流、频率。此外，电流检测模块、电压检测模块以及频率检测模块三者之间只需要简单的连线就能够完成，操作走线简单，测试结果仅需要通过串口上报，缩小了模块的尺寸。
在本发明较佳的实施例中，还包括稳压单元，稳压单元的输出端分别连接单片机的输入端，交流电压检测模块的输入端，交流电流检测模块的输入端以及交流电频率检测模块的输入端。
稳压单元用于向所述单片机，交流电压检测模块，交流电流检测模块，交流电频率检测模块提供稳定的直流电压。
如图2所示，在本发明较佳的实施例中，电压检测模块包括降压器T1，降压输入电路以及降压输出电路；
降压输入电路的输入端连接一桥式整流器D1的第二极，降压输入电路的输出端连接桥式整流器D1的第四极，桥式整流器D1的第二极依次经过所述降压器T1的第一端、降压器T2的第二端与桥式整流器D1的第四极连接；
降压输出电路用的输入端连接一运算放大器U2A的正极输入端；降压输出电路的输出端接地；
降压输出电路的输入端依次经过降压器T1的第三端、第四端接地；
降压器T1用于将交流电的电压进行降低。
工作时，先将交流电流通过桥式整流器D1整流，将整流后的电压通过降压器T1降压，再通过降压输出电路进行输出,能够对于输入电压与输出电压进行缓冲。
在本发明较佳的实施例中，降压输入电路的输入端与桥式整流器的第二极连接，降压输入电路的输出端与桥式整流器D1的第四极连接；
桥式整流器D1的第一极连接所述交流电，桥式整流器D1的第三极接地；
桥式整流器D1用于将交流电进行整流。
在本发明较佳的实施例中，运算放大器U2A的负极输入端通过一第一电阻R1接入一示波器的正极输入端，第一电阻R1与一第一电容C1并联；
运算放大器U2A的正极电源端通过一恒压源接地，运算放大器U2A的负极电源端接地；
运算放大器U2A的负极电源端接地，
示波器的负极输入端接地。
在本发明较佳的实施例中，所述交流电电压检测模块包括一霍尔元件U9以及一电源；
电源经过一第二十四电容C23接地；
霍尔元件U9的第五引脚至第八引脚分别连接电源负极；
霍尔元件U9的第九引脚接地；
霍尔元件U9的第十引脚经过一第一滤波电容C27接地；
霍尔元件U9的第十一引脚经过一第二滤波电容C26接地；
霍尔元件U9的第十二引脚与一电流运算放大器U8连接。
在本发明较佳的实施例中，霍尔元件U8的第十三引脚分别与电源与地连接，霍尔元件U8的第十三引脚与地之间设置有一第三滤波电容C25，霍尔元件U8的第十三引脚与电源之间设置有第一滤波电阻R37；
霍尔元件U9的第十四引脚连接电源；
霍尔元件U9的第十五引脚分别连接电源和地，霍尔元件U9的第十五引脚与电源之间设置有第二滤波电阻R33，霍尔元件U9的第十五引脚与地之间设置有第三滤波电阻R36；
在本发明较佳的实施例中，所述电流检测模块还包括一运算放大电路；
运算放大电路的输入端连接电流运算放大器U9的第一引脚连接，运算放大电路的输出端连接所述电流运算放大器的第二引脚连接；
所述运算放大电路设施有一第十一电阻C32，所述运算放大电路电阻并联有一第十一电容C20。
电流运算放大器U8的第四引脚与第七引脚都分别连接恒压源与地，地与恒压源之间设置有一滤波第六电容C21。
如图4所示，在本发明较佳的实施例中，交流电频率检测模块包括光耦，
光耦的第一端依次经过一第三十二电阻R45，从一个二极管D10的阴极，二极管D10的阳极，第三十一电阻R44与相线连接；
光耦的第二端经过一第三十三电阻R48连接在所述第三十一电阻R44与所述二极管D10的阳极之间；
光耦的第二端又连接零线；
光耦的第三端通过一第七滤波电阻R46接地；光耦的第三端又和单片机的输入端连接；
光耦的第四端与电源连接，光耦的第四端与电源之间设置有一第三十四电阻R49。
本装置通过对于交流电进行分压处理，再通过二极管对其进行半波整流，然后通过光耦将整流后的模拟信号转化为方波，方波更加有利于交流电的频率的测量，减小误差。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
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