CN112834799A - 一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片 - Google Patents

Abstract

本发明属于霍尔电流传感器芯片技术领域，尤其为一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片，包括多个基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块、采集节点、路由器、智能网关、远程监控终端和云端服务器，所述基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块是由霍尔电流传感器芯片、控制模块、储存模块、显示模块、报警模块、无线传输模块和电源模块组成。本发明基于互联网实现各霍尔电流传感器芯片采样数据的实时监控，降低了节点采样数据的监测成本，突破传统现场监测方法，为随机性研究数据的获取提供了便利，智能霍尔电流传感器芯片的使用更为智能化，信息传输稳定、可靠，满足低功耗、低成本、高灵活性的使用需求。

Description

一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片

技术领域

本发明涉及霍尔电流传感器芯片技术领域，具体为一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片。

背景技术

霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，根据霍尔效应原理，从霍尔元件的控制电流端通入电流IC，并在霍尔元件平面的法线方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向(即霍尔输出端之间)，将产生一个电势VH，称其为霍尔电势，其大小正比于控制电流I。与磁感应强度B的乘积。即有式中：K为霍尔系数，由霍尔元件的材料决定；I为控制电流；B为磁感应强度；VH为霍尔电势。

霍尔电流传感器IC基本原理霍尔器件是一种由半导体材料制成的磁电转换器件。如果控制电流集成电路被放入输入端，当磁场B通过器件的电感表面时，输出端会出现霍尔电势VH。霍尔电位VH的大小与控制电流IC和磁通密度B的乘积成正比。即根据霍尔效应原理制作VH＝KHICBsin霍尔电流传感器，即产生与载流导体周围电流成正比的磁场，而霍尔器件用于测量这个磁场。

工业互联网的普及使得传感器无处不在，大量使用对传感器提出轻量化、低功耗、低成本的要求，同时也更多要求网络化、集成化、智能化，但现有的霍尔电流传感器芯片在使用过程中具有较大的测量局限性，没有很好的与互联网进行结合，不能实现采样数据的远程监控，智能性较差，不能满足低功耗、低成本、高灵活性的需求。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片，解决了现有的霍尔电流传感器芯片在使用过程中具有较大的测量局限性，没有很好的与互联网进行结合，不能实现采样数据的远程监控，智能性较差，不能满足低功耗、低成本、高灵活性的需求的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片，包括多个基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块、采集节点、路由器、智能网关、远程监控终端和云端服务器，所述基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块是由霍尔电流传感器芯片、控制模块、储存模块、显示模块、报警模块、无线传输模块和电源模块组成，其中，所述霍尔电流传感器芯片与控制模块连接，所述霍尔电流传感器芯片用于进行电流采样并通过运放电路输入到控制模块进行检测，所述储存模块、显示模块、报警模块、无线传输模块和电源模块分别与控制模块电性连接，所述储存模块用于储存采样数据，所述显示模块用于采样数据显示，所述报警模块用于当采样数据出现异常时进行报警，所述电源模块用于霍尔电流传感器芯片、控制模块、储存模块、显示模块、报警模块、无线传输模块和路由器供电，所述无线传输模块通过采集节点与路由器无线通信连接，所述路由器与智能网关无线通信连接，采集节点采集到的数据通过路由器输入至智能网关，所述智能网关通过互联网分别与远程监控终端和云端服务器无线通讯，所述远程监控终端和云端服务器交互通信，所述远程监控终端用于对基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块实施远程监管与控制，所述云端服务器用于对采样数据进行计算、管理并实现数据共享。

作为本发明的一种优选技术方案，所述霍尔电流传感器芯片采用型号为ACS709的线性霍尔电流传感器IC芯片。

作为本发明的一种优选技术方案，所述控制模块采用MC9S12XS128单片机。

作为本发明的一种优选技术方案，所述基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块还包括与控制模块电性连接的USB接口、LIN总线接口、RS232串行接口和RS485接口。

作为本发明的一种优选技术方案，所述报警模块采用声光报警的方式进行报警。

作为本发明的一种优选技术方案，所述无线传输模块采用WIFI模块或蓝牙模块。

作为本发明的一种优选技术方案，所述电源模块板内芯片采用ST662芯片，所述电源模块同时提供5V和12V两种电压输出与输入方式。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片，具备以下有益效果：

该基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片，基于互联网实现各霍尔电流传感器芯片采样数据的实时监控，降低了节点采样数据的监测成本，突破传统现场监测方法，为随机性研究数据的获取提供了便利，智能霍尔电流传感器芯片的使用更为智能化，信息传输稳定、可靠，满足低功耗、、低成本、高灵活性的使用需求。

附图说明

图1为本发明一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片的***原理框图；

图2为本发明一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片中基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块的***原理框图。

图中：1、基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块；101、霍尔电流传感器芯片；102、控制模块；103、储存模块；104、显示模块；105、报警模块；106、无线传输模块；107、电源模块；2、路由器；3、智能网关；4、远程监控终端；5、云端服务器。

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做出创造性劳动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。

实施例

请参阅图1-2，本发明提供以下技术方案：一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片，包括多个基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块1、采集节点、路由器2、智能网关3、远程监控终端4和云端服务器5，基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块1是由霍尔电流传感器芯片101、控制模块102、储存模块103、显示模块104、报警模块105、无线传输模块106和电源模块107组成，其中，霍尔电流传感器芯片101与控制模块102连接，霍尔电流传感器芯片101用于进行电流采样并通过运放电路输入到控制模块102进行检测，储存模块103、显示模块104、报警模块105、无线传输模块106和电源模块107分别与控制模块102电性连接，储存模块103用于储存采样数据，显示模块104用于采样数据显示，报警模块105用于当采样数据出现异常时进行报警，电源模块107用于霍尔电流传感器芯片101、控制模块102、储存模块103、显示模块104、报警模块105、无线传输模块106和路由器108供电，无线传输模块106通过采集节点与路由器2无线通信连接，路由器2与智能网关3无线通信连接，采集节点采集到的数据通过路由器2输入至智能网关3，智能网关3通过互联网分别与远程监控终端4和云端服务器5无线通讯，远程监控终端4和云端服务器5交互通信，远程监控终端4用于对基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块1实施远程监管与控制，云端服务器5用于对采样数据进行计算、管理并实现数据共享。

本实施方案中，基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片还包括与云端服务器5连接通信的智能终端，实现与用户的信息共享，智能终端可为笔记本电脑或智能手机。

具体的，霍尔电流传感器芯片101采用型号为ACS709的线性霍尔电流传感器IC芯片。

本实施例中，ACS709的线性霍尔电流传感器IC芯片是一款采用耐热增强型封装的高带宽，快速故障响应电流传感器IC；ACS709由精密线性霍尔传感器集成电路组成，铜导电路径位于硅芯片表面附近；施加的电流流过铜传导路径，来自霍尔传感器IC的模拟输出电压线性跟踪由施加的电流产生的磁场；采用这种专利封装配置，ACS709的精度最大化，因为霍尔元件非常靠近待测电流；具有以下特点：通过专有放大器和滤波器设计技术，具有120kHz带宽的业界领先的噪声性能，由于高dV/dt，集成屏蔽极大地减少了从电流导体到芯片的电容耦合，并防止了高端应用中的偏移漂移；小尺寸表面贴装QSOP24封装；主电流路径和传感器IC电子之间的2100VRMS隔离电压；1.1mΩ初级导体电阻，低功耗；用户可设置的过流故障级别。

具体的，控制模块102采用MC9S12XS128单片机。

具体的，基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块1还包括与控制模块102电性连接的USB接口、LIN总线接口、RS232串行接口和RS485接口。

具体的，报警模块105采用声光报警的方式进行报警。

本实施例中，报警模块105可采用现有技术中的声光报警器，当检测的电信号发生异常时进行声光报警。

具体的，无线传输模块106采用WIFI模块或蓝牙模块。

具体的，电源模块107板内芯片采用ST662芯片，电源模块107同时提供5V和12V两种电压输出与输入方式。

本实施例中，基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块1中，MC9S12XS128单片机、USB接口、LIN总线接口、RS232串行接口、RS485接口和电源模块107组成MC9S12XS128单片机开发板，此开发板上提供2种输出电压，分别为5V和12V，输出的12V电压可以通过LIN总线接口外接，同时提供2种电压输入方式，通过公用一个电源插头给此开发板送入5V或12V电压，当输入5V电压时，开关S，需打到5V档上，板内芯片ST662将5V的电压转换为12V电压，给需要12V电压的模块供电，当选择使用输入12V电压给开发板供电时，开关S1需打到12V档上。

本发明的工作原理及使用流程：工作时，施加的电流流过铜传导路径，来自霍尔传感器IC的模拟输出电压线性跟踪由施加的电流产生的磁场，采样电流经运放电路输入到控制模块102进行电流值检测，检测到的电流数据储存于储存模块103中，并于显示模块104进行显示，芯片工作过程中由电源模块107为芯片内各模块及电路进行供电，本地采样数据由各基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块1中的控制模块102通过无线传输模块106输出至采集节点，采集节点采集到的采样数据通过路由器2输出至智能网关3，再由智能网关3传输通过互联网进行联网，将采样数据分别传输至远程监控终端4和云端服务器5，通过远程监控终端4对采样数据进行实时数据监控，通过云端服务器5对采样数据进行计算、管理并实现数据共享，处理后的数据可通过4G网络传输至用户的智能终端上，进而实现信息共享。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片，包括多个基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块(1)、采集节点、路由器(2)、智能网关(3)、远程监控终端(4)和云端服务器(5)，其特征在于：所述基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块(1)是由霍尔电流传感器芯片(101)、控制模块(102)、储存模块(103)、显示模块(104)、报警模块(105)、无线传输模块(106)和电源模块(107)组成，其中，所述霍尔电流传感器芯片(101)与控制模块(102)连接，所述霍尔电流传感器芯片(101)用于进行电流采样并通过运放电路输入到控制模块(102)进行检测，所述储存模块(103)、显示模块(104)、报警模块(105)、无线传输模块(106)和电源模块(107)分别与控制模块(102)电性连接，所述储存模块(103)用于储存采样数据，所述显示模块(104)用于采样数据显示，所述报警模块(105)用于当采样数据出现异常时进行报警，所述电源模块(107)用于霍尔电流传感器芯片(101)、控制模块(102)、储存模块(103)、显示模块(104)、报警模块(105)、无线传输模块(106)和路由器(108)供电，所述无线传输模块(106)通过采集节点与路由器(2)无线通信连接，所述路由器(2)与智能网关(3)无线通信连接，采集节点采集到的数据通过路由器(2)输入至智能网关(3)，所述智能网关(3)通过互联网分别与远程监控终端(4)和云端服务器(5)无线通讯，所述远程监控终端(4)和云端服务器(5)交互通信，所述远程监控终端(4)用于对基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块(1)实施远程监管与控制，所述云端服务器(5)用于对采样数据进行计算、管理并实现数据共享。

2.根据权利要求1所述的一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片，其特征在于：所述霍尔电流传感器芯片(101)采用型号为ACS709的线性霍尔电流传感器IC芯片。

3.根据权利要求1所述的一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片，其特征在于：所述控制模块(102)采用MC9S12XS128单片机。

4.根据权利要求1所述的一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片，其特征在于：所述基于霍尔电流传感器的现场数据采集模块(1)还包括与控制模块(102)电性连接的USB接口、LIN总线接口、RS232串行接口和RS485接口。

5.根据权利要求1所述的一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片，其特征在于：所述报警模块(105)采用声光报警的方式进行报警。

6.根据权利要求1所述的一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片，其特征在于：所述无线传输模块(106)采用WIFI模块或蓝牙模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于互联网的智能霍尔电流传感器芯片，其特征在于：所述电源模块(107)板内芯片采用ST662芯片，所述电源模块(107)同时提供5V和12V两种电压输出与输入方式。

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