#the4thLichuangcompetition# Passive micro-power dynamic AC current detection PLC signal acquisition, protection and linkage control

注：*为必填项。

【请在报名阶段填写 ↓】
*  简要介绍作品：本电路采用无源自供电技术，整个电路利用被检测的电流产生的感应电流作供应电源，而不用外接包括电池在内的任何电源，从而达到无源的技术要求。在现代工业中，1、为了更好的检测或监控电器（气）设备的工作状态的正常与否，一般时须对该工作设备的工作电流进行实时监控，如电器（气）出现异常情况，它的电流也会出现异常情况，通过设置检测或监控一个电流点，如果电流超过（过电流）或不达到（欠电流）设置值，则输出一个开关量以将异常信号传输至PLC或其它安全保护装置等，以即时执行相关动作。通过设置，当出现欠电流或过电流时，关闭（断开）这个开关量，当信号处理端接收到这个信号时，便可执行相应的警报或保护动作。2、本电流也可以设置为加水散热，通风除尘以及电热监控等的应用。如打磨机的粉尘吸附等。本电路成本低，性能好，输出反应在0.2秒内 。
—— 本品仅适用于交流，40Hz — 400Hz（频率视乎互感线圈）
【请在竞赛阶段填写 ↓】
*  一、作品详情；
             ——  本品利用交流的互感原理，采用微功耗元器件，整个电路利用被检测的电流产生的感应电流电压作为产品的供应电源，而不用外接电源，从而达到无源的技术要求，本电路可驱动大电流功率MOS器件，可应用于各种使用交流的电气设备或场合等，可向PLC提供采集信号，控制继电器，报警器等电气器件。可对用电设备实现远程检测与状态监控。输出可以是无触点的电子开关（触点内阻视选用的MOS管的内阻如何），开关量信号输出；也可以是模拟量输出。（均属二线制式）。本电路采用开关量输出 。
           ——   在互感线圈中穿过穿线电流（一般要求在0.1A起），互感线圈 产生一个感应电压电流，采用整流器件将交流转换为直流、稳压二极管钳定感应电压峰值，再通过微功耗的LDO稳压器件、微功耗的AMP器件，组成检测及比较电路，设定电流检测点，当电流越过设定的检测点时，便输出一个开关量信号，可联接PLC，继电器，接触器等，以达到欠、过电流保护报警或关机等要求的应用。

*  二、描述作品所面临的挑战及所解决的问题；
            第一，作为无源产品，采用自供电技术，对较小电流（比如0.3A或以下时），急升的过电流的动作时间会有迟滞，但都可控制在0.5秒以内，其它时基本上可控在0.2秒内；
            第二，是解决抗干扰问题，在实际应用中，各种干扰源无处不在，但采用了无源自供电技术，则大量的减少了受干扰的途径。
            第三，在无源的情况下，暂未有方案可实现数字化、智能化，相信迟些时候会有。因智能化，数字化以及无源化将会是未来的趋势，也是行业的未来挑战。
            第四，当穿线电流为0时，开关触点是会自动断开的，避免了误动作。
            第五，对于小电流（一般指80mA以下），如果要做到无源效果，一般办法是将穿线多绕几圈，以达到“扩大”电流值的效果。对于更小电流的挑战与解决方法，相信将来是可以解决的。
另外：本品的功能变性或扩展，本品可以改为模拟量 4－20mA 输出，或0－5V或0－10V等模拟量输出。也可以改为上下限监控检测，当然，电路得改一改。
          本品可以监控检测机器设备的工作状态，过欠电流保护或警报；也可以通过联接达到设备联动功能，比如，在会产生粉尘的工作间，如瓷砖生产厂，玻璃生产厂等，可以与吸尘设备联动，又如某些需要加水或散热的，电热丝监测等，又如某些需要实现自动送料的加工场等。

*  三、描述作品硬件、软件部分涉及到的关键点；
            1、本产品无软件部分。所有的元器件均须采用微功耗的元器件，否则无源效果将会打折扣。电感线圈需要根据技术要求定制，线圈的取材和工艺，对整个产品的性能也是关键的。
            2、本品的工作电源是从被检测/监控的母线电流那抽取（感应）出电流/电压，经整流后，一路经稳压器U1稳压后，供给U2工作用，U2是一个微功耗的AMP芯片。另一路经R4、VR1到达U2A以判断是过电流或欠电流（断电流），再经U2B控制的指示灯以及Q2，本电路中，当过电流时，Q3、Q4闭合导通，当欠电流时，断开。
            3、 输出开关触点及耐压，视乎选用之MOS管性，但这两个MOS管的性能须一致，最好品牌也是一致的。如果输出的负载为感性负载时，需要选择高耐压的MOS管；如果是阻性或容性负载，则须选择电流承载较大的。
            4、元器件的选择，所有的器件必须选择微功耗的，U1、U2以及LED，其中LED是超亮的。
** 另外**，说点别的：           不管交流电流还是直流电流，都可以通感应这种方式来检测的，相对于取样式检测（小电流或大电流的取样式或分压式等），感应式的有个痛点，就是在小电流端（比如0-200A的范围内）约有0.5A的输出不是线性的；但也有个取样式没有的优点——就是被检测部分和处理输出部分没电气接触，安全性很高，检测时也相对的方便。像常用的万用表，在测试电流的时候，一、得把电流串接到表里头；二，如果输入的电流超过了这个量程，还会烧毁里面的保险管，如果是用感应方式的，在输出端放个稳压管钳位就行了。    常规的万用表在检测小电流（包括毫安级、微安级、纳安级）时，这个“内阻”是很大的，如果采用了感应式的就可以避免这个内阻大（内阻50欧姆，优利得牌的）的问题。
.         可以检测或监控机器设备的动态工作电流（交流40Hz-400Hz），当达到设定的过电流点或欠电流点时，便输出一个开关量信号，传送给PLC等执行器件，以达到保护，报警，联动等目的。
——

*  四、作品材料清单；
          ———— 物料清单：所有的物料在立创商城都有。
![GTL013-NO BOM.png]物料表中序号为：2、3、5、7、8项是关键元器件，这些都是微功耗元器件。序号24 是关键的性能元器件，它是整个产品的核心之一，。
![线圈规格工艺.png]说明一下：互感线圈的规格，工艺等 要求是根据自己设计产品时所要达到的规格定制的。

*  五、作品图片上传；（PCB上须有大赛logo标识并拍照上传，若无视为放弃参赛）
![图片外观]![应用演示图]被检测的电流（穿线电流）穿过电感线圈，![应用图2]被检测的电流穿过互感线圈，线圈感应到电流传输到电路，则可根据设置值进行监控。
*  六、演示您的作品并录制成视频上传；（视频内容须包含：作品介绍；功能演示；性能测试；PCB上大赛logo标识特写镜头，若无视为放弃参赛）
超清的视频链接地址1：[http://v.youku.com/v\_show/id\_XNDM2ODY5MTgzNg==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1](http://v.youku.com/v_show/id_XNDM2ODY5MTgzNg==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1) 。
超清的视频链接地址2：[https://v.youku.com/v\_show/id\_XNDM2ODY5MTgzNg==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1&\_time=202.716](https://v.youku.com/v_show/id_XNDM2ODY5MTgzNg==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1&_time=202.716)
在线视频在下面。
说明：1、开关端子外若接110V或220V、380V等高压时，需要装入塑胶外壳才能安全安全。2、视频中的继电器是220V的，是用来演示电流检测监控器输出开关量信号用的。
.
七、开源文档。
   ————  本品无须软件。原理图。
![GTL013-NO EP1.0 原理图.png]![GTL013-NO PCB.png]![GTL013-NO PCB3D.png]
微功耗、省电 —— 越是简单，功耗越是小，越是省电 —— 不，我是自供电 。