直流电压电流采样仪整套产品生产方案，支持高强度测量及数据记录

SgaqACFzTWSw

594人浏览 · 2026-03-03 10:45:00

SgaqACFzTWSw · 2026-03-03 10:45:00 发布

直流电压电流采样仪整套产品生产方案，系本人2014年设计的产品，已量产1000余套，最大可测1000V100A，电路板、BO M单、外围所有器件清单、外壳、STM单片机程序等所有，配上位机电脑软件，可记录采样存储8组电压电流数据，带触发模式

十年前折腾的这个直流电压电流采样仪，现在想起来手还隐隐作痛——被1000V电过的人都知道那种酸爽。这玩意儿核心就两大难题：怎么让单片机扛住高压，还有采样数据怎么不飘。当年在深圳华强北跑断腿找元器件，最终方案定的是电阻分压+霍尔传感器的组合拳。

先看硬件怎么扛揍。1000V直接进ADC？怕不是要放烟花。我的方案是用1MΩ+10kΩ分压，搭配TVS管和自恢复保险丝。代码里处理时得补偿电阻误差：

// 电压计算补偿
float get_real_voltage(uint16_t adc_val){
    float k = 1.02f; // 实测修正系数
    return (adc_val * 3.3f / 4096) * 110 * k; 
}

电流采样更刺激，ACS712霍尔传感器在100A时发热严重，后来换成闭环霍尔才稳住。PCB布局要特别注意，大电流路径直接开窗镀锡，有次偷懒没做，板子运行时飘出烤肉味...

触发模式是软件设计的亮点，要求任意时刻捕捉异常波动。在STM32F103里搞了个环形缓冲区，配合DMA双缓冲模式：

#define BUFF_SIZE 512
volatile uint16_t adc_buff[BUFF_SIZE*2]; //双缓冲

void DMA1_Channel1_IRQHandler(void){
    if(DMA_GetITStatus(DMA1_IT_TC1)){
        // 触发判断逻辑
        if(adc_buff[BUFF_SIZE-10] > threshold){
            save_to_flash(); //存8组数据
        }
        DMA_ClearITPendingBit(DMA1_IT_TC1);
    }
}

上位机用C#撸的，串口通信协议被坑惨了——刚开始没加校验，现场各种数据错乱。后来改成带CRC的帧结构：

byte[] BuildFrame(byte cmd, float[] data){
    List<byte> bytes = new List<byte>();
    bytes.Add(0xAA); //帧头
    bytes.Add(cmd);
    foreach(float val in data){
        byte[] b = BitConverter.GetBytes(val);
        bytes.AddRange(b);
    }
    bytes.Add(CRC8(bytes.ToArray())); //自家改良的CRC
    return bytes.ToArray();
}

外壳开模才是血泪史，第一版没留散热孔，夏天现场死机频繁。后来在顶部加了鲨鱼腮散热槽，底部装微型风扇，才算过关。生产时最坑的是接插件——某批次端子台接触不良，导致整套召回，从此BOM里接插件只用进口货。

这套系统最骚的操作是掉电存储，利用STM32的Flash模拟EEPROM。但要注意写操作时机：

void save_to_flash(){
    FLASH_Unlock();
    FLASH_ErasePage(0x0801F000);
    for(int i=0;i<8;i++){
        FLASH_ProgramHalfWord(addr, data[i]);
        addr +=2;
    }
    FLASH_Lock(); 
}

现场调试时发现，大电流突变会干扰ADC基准电压，后来在基准脚加了个钽电容才消停。这套东西教会我：高压产品设计，理论只是门票，真正的学问都在烧板的青烟里。