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一种非接触式测电笔及其测量 算法与校准方法

阅读：1030发布：2020-07-06

专利汇可以提供一种非接触式测电笔及其测量算法与校准方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明具体涉及一种非接触式测电笔及其测量算法与校准方法，属于测电笔技术领域。非接触式测电笔包括天线、微控制单元、 LED灯、蜂鸣器、按键单元；按键单元用于启闭微控制单元；微控制单元驱动天线；微控制单元包括ADC单元、计算单元、储存单元；天线用于采集电信号，并输出模拟电信号至ADC单元；ADC单元用于ADC 采样，将模拟电信号转换成数字电信号并将采样后的数字电信号输入计算单元；计算单元用于计算测量出数字电信号的信号强度，输出信号强度至储存单元并根据信号强度分析判断，驱动LED灯、蜂鸣器。本发明提升了非接触式测电笔的测量准确性和减少不同测电笔之间的测量差异。，下面是一种非接触式测电笔及其测量算法与校准方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种非接触式测电笔，其特征在于，包括天线、微控制单元、LED灯、蜂鸣器、按键单元；所述按键单元用于启闭微控制单元；所述微控制单元驱动天线；所述微控制单元包括ADC单元、计算单元、储存单元；所述天线用于采集电信号，并输出模拟电信号至ADC单元；所述ADC单元用于ADC采样，将模拟电信号转换成数字电信号并将采样后的数字电信号输入计算单元；所述计算单元用于计算测量出数字电信号的信号强度，输出信号强度至储存单元并根据信号强度分析判断，驱动LED灯、蜂鸣器。
2.根据权利要求1所述非接触式测电笔，其特征在于，还包括外部存储器；所述计算单元的输出端与外部存储器的输入端连接；所述外部存储器采用E2PROM存储器。
3.根据权利要求1所述非接触式测电笔，其特征在于，所述天线采用铝片天线。
4.根据权利要求1所述非接触式测电笔，其特征在于，所述储存单元采用BIE内部存储器。
5.根据权利要求1所述非接触式测电笔，其特征在于，所述ADC单元采用ADC转换器。
6.基于权利要求1所述非接触式测电笔的测量算法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、天线感应到交流电产生的磁场，并输出正弦电信号至ADC单元；
步骤2、初始化ADC单元,设置ADC单元采样频率为100Hz；
步骤3、ADC单元进行信号采样，连续信号采样2秒，记录ADC单元信号采样值的最大值和最小值并输入计算单元；
步骤4、计算单元计算信号采样最大值与信号采样最小值的差值diff；当信号采样时间小于2秒时，则返回步骤3；
步骤5、ADC单元累计信号采样2次，计算单元计算2次差值diff的平均值avg；当信号采样次数小于2次，则返回步骤3；
步骤6、储存单元内设置第一阈值lim1至第三阈值lim3，计算单元调用第一阈值lim1至第三阈值lim3；
步骤7、计算单元将平均值avg分别与第一阈值lim1、第二阈值lim2、第三阈值lim3进行比较；若平均值avg小于第一阈值lim1,则信号强度为level0；若第一阈值lim1小于等于平均值avg且平均值avg小于第二阈值lim2,则信号强度为level1；若第二阈值lim2小于等于平均值avg且平均值avg小于第三阈值lim3,则信号强度为level2；若第三阈值lim3小于等于平均值avg,则信号强度为level3；
步骤8、计算单元根据计算出的信号强度驱动LED灯、蜂鸣器。
7.基于权利要求6所述非接触式测电笔的测量算法的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、设置低信号强度的交流电信号源；
步骤2、重复上述测量算法的步骤1至步骤5，测得低信号强度平均值avg，则该低信号强度平均值avg为校准后的第一阈值lim1并通过计算单元输出至储存单元；
步骤3、设置中信号强度的交流电信号源；
步骤4、重复上述测量算法的步骤1至步骤5，测得中信号强度平均值avg，则该中信号强度平均值avg为校准后的第二阈值lim2并通过计算单元输出至储存单元；
步骤5、设置高信号强度的交流电信号源；
步骤6、重复上述测量算法的步骤1至步骤5，测得高信号强度平均值avg，则该高信号强度平均值avg为校准后的第三阈值lim3并通过计算单元输出至储存单元；
步骤7、储存单元存储校准后的第一阈值lim1至第三阈值lim3。

说明书全文

一种非接触式测电笔及其测量 算法与校准方法

技术领域

[0001] 本发明具体涉及一种非接触式测电笔及其测量算法与校准方法，属于测电笔技术领域。

背景技术

[0002] 现有的测电笔基本都是接触式的，使用试电笔时，一定要用手触及试电笔尾端的金属部分，这种方式不够安全。最近出现了非接触式测电笔，非接触式电笔的原理是电磁感应原理，当非接触式电笔靠近火线时，通过电笔内部电路处理，让LED发光和蜂鸣器发出声响。当电笔靠近火线时，交流电在空间有电磁辐射，经过电笔天线接收、滤波、放大、比较之后控制LED发光和蜂鸣器发出声响提示。非接触式电笔由于依靠磁场变化才能测量，所以只能用于交流电测试，不能测量直流电。虽然非接触式测电笔提高了安全性，但是在判断算法和校准上不够精确。

发明内容

[0003] 本发明为了解决现有的非接触式测电笔，在判断算法和校准上不够精确的问题提出了一种非接触式测电笔及其测量算法与校准方法。

[0004] 本发明为实现上述发明目的，采取的技术方案如下：

[0005] 一种非接触式测电笔，包括天线、微控制单元、LED灯、蜂鸣器、按键单元；所述按键单元用于启闭微控制单元；所述微控制单元驱动天线；所述微控制单元包括ADC单元、计算单元、储存单元；所述天线用于采集电信号，并输出模拟电信号至ADC单元；所述ADC单元用于ADC采样，将模拟电信号转换成数字电信号并将采样后的数字电信号输入计算单元；所述计算单元用于计算测量出数字电信号的信号强度，输出信号强度至储存单元并根据信号强度分析判断，驱动LED灯、蜂鸣器。

[0006] 进一步作为本发明的优选技术方案，还包括外部存储器；所述计算单元的输出端与外部存储器的输入端连接；所述外部存储器采用E2PROM存储器。

[0007] 进一步作为本发明的优选技术方案，所述天线采用铝片天线。

[0008] 进一步作为本发明的优选技术方案，所述储存单元采用BIE内部存储器。

[0009] 进一步作为本发明的优选技术方案，所述ADC单元采用ADC转换器。

[0010] 基于所述非接触式测电笔的测量算法，包括以下步骤：步骤1、天线感应到交流电产生的磁场，并输出正弦电信号至ADC单元；步骤2、初始化ADC单元,设置ADC单元采样频率为100Hz；步骤3、ADC单元进行信号采样，连续信号采样2秒，记录ADC单元信号采样值的最大值和最小值并输入计算单元；步骤4、计算单元计算信号采样最大值与信号采样最小值的差值diff；当信号采样时间小于2秒时，则返回步骤3；步骤5、ADC单元累计信号采样2次，计算单元计算2次差值diff的平均值avg；当信号采样次数小于2次，则返回步骤3；步骤6、储存单元内设置第一阈值lim1至第三阈值lim3，计算单元调用第一阈值lim1至第三阈值lim3；步骤7、计算单元将平均值avg分别与第一阈值lim1、第二阈值lim2、第三阈值lim3进行比较；若平均值avg小于第一阈值lim1,则信号强度为level0；若第一阈值lim1小于等于平均值avg且平均值avg小于第二阈值lim2,则信号强度为level1；若第二阈值lim2小于等于平均值avg且平均值avg小于第三阈值lim3,则信号强度为level2；若第三阈值lim3小于等于平均值avg,则信号强度为level3；步骤8、计算单元根据计算出的信号强度驱动LED灯、蜂鸣器。

[0011] 基于所述非接触式测电笔的测量算法的校准方法，包括以下步骤：步骤1、设置低信号强度的交流电信号源；步骤2、重复上述测量算法的步骤1至步骤5，测得低信号强度平均值avg，则该低信号强度平均值avg为校准后的第一阈值lim1并通过计算单元输出至储存单元；步骤3、设置中信号强度的交流电信号源；步骤4、重复上述测量算法的步骤1至步骤5，测得中信号强度平均值avg，则该中信号强度平均值avg为校准后的第二阈值lim2并通过计算单元输出至储存单元；步骤5、设置高信号强度的交流电信号源；步骤6、重复上述测量算法的步骤1至步骤5，测得高信号强度平均值avg，则该高信号强度平均值avg为校准后的第三阈值lim3并通过计算单元输出至储存单元；步骤7、储存单元存储校准后的第一阈值lim1至第三阈值lim3。

[0012] 本发明的技术方案相对于现有技术的有益效果为：本发明的技术方案提升了非接触式测电笔的测量准确性和减少不同测电笔之间的测量差异。附图说明

[0013] 图1为本发明的结构示意图；

[0014] 图2为本发明的测量算法流程图；

[0015] 图3为本发明的校准方法流程图。

具体实施方式

[0016] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

[0017] 如图1所示，一种非接触式测电笔，包括天线、微控制单元、LED灯、蜂鸣器、按键单元；按键单元用于启闭微控制单元；微控制单元驱动天线；微控制单元包括ADC单元、计算单元、储存单元；天线用于采集电信号，并输出模拟电信号至ADC单元；ADC单元用于ADC采样，将模拟电信号转换成数字电信号并将采样后的数字电信号输入计算单元；计算单元用于计算测量出数字电信号的信号强度，输出信号强度至储存单元并根据信号强度分析判断，驱动LED灯、蜂鸣器。

[0018] 还包括外部存储器；计算单元的输出端与外部存储器的输入端连接；外部存储器采用E2PROM存储器。天线采用铝片天线。储存单元采用BIE内部存储器。ADC单元采用ADC转换器。

[0019] 交流电产生电磁场，铝片天线感应到磁场，并输出正弦电信号，通过ADC采样后，输入计算单元，计算单元测量其强度，通过LED和蜂鸣器表现出来。

[0020] 如图2所示，基于非接触式测电笔的测量算法，包括以下步骤：步骤1、天线感应到交流电产生的磁场，并输出正弦电信号至ADC单元；步骤2、初始化ADC单元,设置ADC单元采样频率为100Hz；步骤3、ADC单元进行信号采样，连续信号采样2秒，记录ADC单元信号采样值的最大值和最小值并输入计算单元；步骤4、计算单元计算信号采样最大值与信号采样最小值的差值diff；当信号采样时间小于2秒时，则返回步骤3；步骤5、ADC单元累计信号采样2次，计算单元计算2次差值diff的平均值avg；当信号采样次数小于2次，则返回步骤3；步骤6、储存单元内设置第一阈值lim1至第三阈值lim3，计算单元调用第一阈值lim1至第三阈值lim3；步骤7、计算单元将平均值avg分别与第一阈值lim1、第二阈值lim2、第三阈值lim3进行比较；若平均值avg小于第一阈值lim1,则信号强度为level0；若第一阈值lim1小于等于平均值avg且平均值avg小于第二阈值lim2,则信号强度为level1；若第二阈值lim2小于等于平均值avg且平均值avg小于第三阈值lim3,则信号强度为level2；若第三阈值lim3小于等于平均值avg,则信号强度为level3；步骤8、计算单元根据计算出的信号强度驱动LED灯、蜂鸣器。

[0021] 天线感应交流电的磁场，转换为电信号，使用ADC转换模拟信号为数字信号，微控制单元通过一定时间处理，采样两个周期的信号，找出最大与最小值，计算它们的差值，通过差值的大小来判断磁场大小，进一步判断交流电的电压高低。

[0022] 如图3所示，基于非接触式测电笔的测量算法的校准方法，包括以下步骤：步骤1、设置低信号强度的交流电信号源；步骤2、重复上述测量算法的步骤1至步骤5，测得低信号强度平均值avg，则该低信号强度平均值avg为校准后的第一阈值lim1并通过计算单元输出至储存单元；步骤3、设置中信号强度的交流电信号源；步骤4、重复上述测量算法的步骤1至步骤5，测得中信号强度平均值avg，则该中信号强度平均值avg为校准后的第二阈值lim2并通过计算单元输出至储存单元；步骤5、设置高信号强度的交流电信号源；步骤6、重复上述测量算法的步骤1至步骤5，测得高信号强度平均值avg，则该高信号强度平均值avg为校准后的第三阈值lim3并通过计算单元输出至储存单元；步骤7、储存单元存储校准后的第一阈值lim1至第三阈值lim3。

[0023] 校准过程需要准备一台交流电源，设置低、中、高三种幅度的电压输出，期间要注意人员安全隔离。当非接触式测电笔的天线靠近电源时，就可以分别测量并记录下三种阈值，写到BIE内部存储器或者外部E2PROM存储器保存起来。正常测量情况下，这些数据会先加载到BIE内部存储器。

[0024] 上述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

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