（武汉东湖学院电子信息工程学院，武汉 430212）
摘要：本文设计了一种非接触式电流检测装置。本装置采用STM32作为主控，MPS430为控制器，由漆包线绕锰芯磁环电流传感器，用OPA657芯片制作电流转电压电路将电流转换成电压，再用STM32自带AD模块对产生的电压信号进行采集，使用FFT快速傅里叶变换，将信号离散化。此电流检测分析电路可测电流峰峰值范围为10mA~1A，电流测量精度优于5%，频率测量精度优于1%。
关键词：非接触式；FFT
1.前言
近些年来，随着科技的发展，工业生产上提高了对如微弱电流检测的精度要求，也对检测方式提出了更高的要求 ，因此非接触式弱点流检测装置将会被应用在更多的领域。
2.系统设计
任意信号发生器输出一个波形，经过功率放大电路，通过50W10Ω的电阻，电流传感器互感形成被测电流信号，被测电流信号经基于OPA657设计成的电流转电压跨阻电路将电流测量转换为电压测量，电压信号经过低通有源滤波电路将部分杂波分量滤除，将留下的电流信号基波分量和谐波分量经过12位A/D转换器ADS7819转换后的数字信号，然后由STM32进行FFT变换[1]、处理和分析。当任意信号发生器输出的信号为正弦波时，被测电流信号的峰峰值以及频率，当任意信号发生器输出的信号不为正弦波时，被测信号的基波频率范围为50Hz~200Hz，谐波分量的频率，测量频率不超过1kHz，测量精度优于5%。系统结构框图如图1所示。
图1系统结构框图
我们采用MSP430F149作为控制器[2]，其主要任务是控制继电器和模拟开关实现测量时的自动换挡，同时测量频率计算出对应元件的数值，并控制LCD12864显示测量元件的测量值。我们采用STM32官方提供得DSP库进行FFT，虽然在使用上有些不够灵活，但执行效率还是很好的。根据采样定理，采样频率必须是被采样信号最高频率的2倍。这里我们要采样的信号是电流谐波频率不超过1KHZ的信号，所以我们使用的采样频率是2048HZ，采样点是4096个，为保证精确度而舍弃了速度，反应时间略显迟钝。软件流程图如图2所示。
图2：软件流程图
3.测试数据
表1为固定频率电流测试结果，表2为固定电流为200mA频率测量结果。
表1：固定频率电流测试结果
实际电流
1000mA
500mA
200mA
100mA
输入频率为1khz时测量电流
1006mA
505mA
206mA
102mA
误差
6mA
5mA
6mA
2mA
输入频率为500hz时测量电流
1005mA
507mA
201mA
101mA
误差
5mA
7mA
1mA
1mA
输入频率为200hz时测量电流
1005mA
504mA
202mA
102mA
误差
5mA
4mA
2mA
2mA
表2：固定电流为200mA频率测量结果
输入频率
1000hz
800hz
500hz
200hz
100hz
测试频率
999.5hz
801.5hz
498hz
202hz
101hz
误差
0.5hz
1.5hz
2hz
2hz
1hz
4.总结
该装置在启动后，系统会进行自检然后初始化，若有问题就会在LCD屏幕上显示报错，若无问题，该装置会进入待机状态，当检测到有电流信号时，将会对其测量并将测量数据实时显示在LCD屏幕上，以方便用户观察测量结果。该装置可检测电流范围为10mA~1A，电流测量精度优于5%，频率测量精度优于1%。
参考文献
[1]刘虹.李昱坤.刘彦军.基于STM32的电流信号谐波分量检测系统设计(J).厦门理工学院学报.2018（05）
[2]屈正康.杨川.周川云.基于MSP430的微弱信号监测系统设计与实现（J）.计算机技术与发展.2019（01）.
论文作者:郭康 周传龙 易娇娇
论文发表刊物:《信息技术时代》2018年11期
论文发表时间:2019/8/15
标签：电流论文; 测量论文; 频率论文; 信号论文; 精度论文; 电压论文; 谐波论文; 《信息技术时代》2018年11期论文;