本发明涉及信号采集方法技术领域，特别是涉及一种免滤波的信号采集方法及其系统和漏电保护装置。
背景技术：
近年来，信号采集技术在越来越多的领域得到广泛的应用，传统的信号采集技术在数据采样之前，首先要搭建外围的硬件滤波电路，将载波信号滤除，只留下基带信号，再对基带信号进行采样。搭建外围硬件滤波电路不仅降低了产品的可靠性，增加了硬件成本，而且限制的产品小型化的程度。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种免滤波的信号采集方法及其系统和漏电保护装置。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种免滤波的信号采集方法，包括以下步骤：
步骤s1：通过主控端产生一定频率f的pwm载波信号，并将该pwm载波信号输出至调制信号端；
步骤s2：调制信号端接收到频率为f的pwm载波信号后，将需要检测的信息调制到pwm载波信号上，形成带载波的调制信号，并将其重新传输至主控端；
步骤s3：主控端接收到带载波的调制信号，并根据带载波的调制信号波形图得到n，所述n为每个波形周期内临近波形起始点的波形斜率最小的时间点与波形起始点之间的时间间隔占整个波形周期的比例；
步骤s4：根据公式t=(1/f)*n计算出延时时间t，所述t为每个波形周期的起始点到最佳采样时机点m之间的时间间隔；
步骤s5：主控端在每个pwm载波信号周期内的最佳采样时机点m对带载波的调制信号进行adc采样得到需要检测的信息。
作为本发明所述免滤波的信号采集方法的一种优选方案，其中：需要检测的信息可为漏电信息。
本发明还公开了一种免滤波的信号采集系统，包括：主控模块，用于产生一定频率f的pwm载波信号，并将该pwm载波信号输出至调制信号端，并在接收到信号调制模块回传的带载波的调制信号后，根据带载波的调制信号的波形图得到n，所述n为每个波形周期内临近波形起始点的波形斜率最小的时间点与波形起始点之间的时间间隔占整个波形周期的比例，根据公式t=(1/f)*n计算出延时时间t，并在每个pwm载波信号周期的起始点经过延时时间t后，对带载波的调制信号进行adc采样得到需要检测的信息；信号调制模块，用于接收到主控模块产生的频率f的pwm载波信号后，将需要检测的信息调制到pwm载波信号上，形成带载波的调制信号，并将其重新传输至主控模块。
作为本发明所述免滤波的信号采集系统的一种优选方案，其中：所述主控模块包括型号为xmc1302的mcu主控芯片或型号为stm32g071的主控芯片。
作为本发明所述免滤波的信号采集系统的一种优选方案，其中：所述信号调制模块包括磁芯绕组和待测信号源，所述磁芯绕组包括磁芯和绕设在所述磁芯上的n1绕组和n2绕组，所述主控模块与所述n1绕组连接，所述待测信号源与所述n2绕组连接。
本发明还公开了一种漏电保护装置，包括设在一个外壳内的mcu电路板、磁芯绕组、继电器以及漏电信号源，所述继电器与所述mcu电路板连接，所述磁芯绕组包括磁芯和绕设在所述磁芯上的n1绕组和n2绕组，所述mcu电路板与所述n1绕组连接，所述漏电信号源与所述n2绕组连接，所述mcu电路板产生pwm载波信号，通过所述磁芯绕组将漏电信息调制到pwm载波信号上形成带载波的调制信号回传给所述mcu电路板，所述mcu电路板上的mcu主控芯片在带载波的调制信号上不经过滤波直接采集漏电信息，并根据漏电信息控制所述继电器动作，实现漏电保护。
作为本发明所述漏电保护装置的一种优选方案，其中：所述mcu主控芯片的型号为xmc1302或stm32g071。
本发明的有益效果是：
（1）周期性的激励信号趋于平缓时，磁芯工作在线性区域，能够有效的检测出被测信号的变化，采样波形斜率最小的点，磁芯检测精度最高，最能反应被测信号的变化，因此本发明通过最佳采样时机对带载波的调制信号进行采集，不需要对信号进行滤波，增加了产品的可靠性，同时有效了减小了产品的体积；
（2）本发明省去了外部电路中的硬件滤波电路，有效减少了元器件的数量，省去了硬件滤波电路的开发生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为实施例中pwm载波信号的波形图；
图2为实施例中带载波的调制信号的波形图；
图3为实施例中带载波的调制信号的波形图中最佳采样时间的示意图；
图4为实施例中漏电保护装置的原理图；
图5为实施例中进入主控芯片mcu的带载波的调制信号的示意图；
图6为实施例中adc采样节拍图。
具体实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式并结合附图，对本发明作出进一步详细的说明。
实施例1：
本实施例提供了一种免滤波的信号采集方法，包括以下步骤：
步骤s1：通过主控端产生频率为6khz的pwm载波信号，并将该pwm载波信号输出至调制信号端，其中，pwm载波信号的波形图如图1所示。
步骤s2：调制信号端接收到频率为6khz的pwm载波信号后，将需要检测的信息，如漏电信号等，调制到pwm载波信号上，形成带载波的调制信号，并将其重新传输至主控端，其中，带载波的调制信号的波形图如图2所示。
步骤s3：主控端接收到带载波的调制信号，并根据带载波的调制信号波形图得到机n，其中所述n为每个波形周期内临近波形起始点的波形斜率最小的时间点与波形起始点之间的时间间隔占整个波形周期的比例，具体地，带载波的调制信号的波形图中，在每个周期内与波形起始点相距四分之一个波形周期处的点最为平滑，斜率最小，因此n为四分之一，参见图3中虚线处所示。
步骤s4：根据公式t=(1/f)*n计算出延时时间t，即t=1000000/(6000*4)=41.67us，延时时间t为每个波形周期的起始点到最佳采样时机点m之间的时间间隔。
步骤s5：主控端在每个pwm载波信号周期内的最佳采样时机点m对带载波的调制信号进行adc采样得到需要检测的信息。
周期性的激励信号趋于平缓时，磁芯工作在线性区域，能够有效的检测出被测信号的变化，采样波形斜率最小的点，磁芯检测精度最高，最能反应被测信号的变化，因此，本发明通过最佳采样时机点m对带载波的调制信号进行采集，不需要对信号进行滤波，增加了产品的可靠性，有效了减小了产品的体积，同时，省去了外部电路中的硬件滤波电路，有效减少了元器件的数量，省去了硬件滤波电路的开发生产成本。
对应于上述的免滤波的信号采集方法，本实施例还提供了一种免滤波的信号采集系统，包括主控模块和信号调制模块。其中，主控模块用于产生一定频率f的pwm载波信号，并将该pwm载波信号输出至调制信号端。信号调制模块，用于接收到主控模块产生的频率f的pwm载波信号后，将需要检测的信息调制到pwm载波信号上，形成带载波的调制信号，并将其重新传输至主控模块。主控模块在接收到信号调制模块回传的带载波的调制信号后，根据带载波的调制信号的波形图得到n，所述n为每个波形周期内临近波形起始点的波形斜率最小的时间点与波形起始点之间的时间间隔占整个波形周期的比例，根据公式t=(1/f)*n计算出延时时间t，并在每个pwm载波信号周期的起始点经过延时时间t后，对带载波的调制信号进行adc采样得到需要检测的信息。
其中，主控模块包括型号为xmc1302或型号为stm32g071的mcu主控芯片。信号调制模块包括磁芯绕组和待测信号源，磁芯绕组包括磁芯和绕设在磁芯上的n1绕组和n2绕组，mcu主控芯片与n1绕组连接，待测信号源与n2绕组连接，根据磁通门原理，磁芯绕组的n1绕组输出的信号包含有待测信号和pwm载波信号，将参考电压vref调制到此信号上形成带载波的调制信号。
实施例2：
本实施例提供了一种漏电保护装置，包括设在一个外壳内的mcu电路板、磁芯绕组、继电器以及漏电信号源。继电器与mcu电路板连接。磁芯绕组包括磁芯和绕设在磁芯上的n1绕组和n2绕组，mcu电路板与n1绕组连接，漏电信号源与n2绕组连接。mcu电路板产生pwm载波信号，并将该pwm载波信号传输至磁芯绕组，根据磁通门原理，磁芯绕组中的n1绕组输出的信号包含有待采集的信号和pwm载波信号，将参考电压vref调制到此信号上形成带载波的调制信号，并回传给所述mcu电路板，mcu电路板上的mcu主控芯片在带载波的调制信号上不经过滤波直接采集漏电信息，并根据漏电信息控制所述继电器动作，实现漏电保护。
其中，需要说明的是，mcu主控芯片需要具备两路以上adc转换模块、一路以上频率为6khz左右的pwm波发生模块、一路以上串口模块以及若干gpio口，因此mcu主控芯片的型号为xmc1302或stm32g071，当然，其他满足条件的主控芯片也可使用。
上述漏电保护装置中无硬件滤波电路，带载波的调制信号在进入主控芯片mcu时包含有pwm载波信号，图5为进入主控芯片mcu的带载波的调制信号，漏电信号为50hz的交流漏电信号，由图5可知，采样信号中包含了频率为6khz的pwm载波信号，通过对采样时机的约束可免滤波直接采样得到漏电信号。
图6为adc采样节拍图，其中，实线波形为回传给主控芯片mcu的带有6khz的pwm载波信号的调制信号，虚线波形为经过本发明所述的方法约束采样时机后使用主控芯片mcu的adc数据采样模块进行采样节拍，采得的数据即为漏电信号数据。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
1.一种免滤波的信号采集方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤s1：通过主控端产生一定频率f的pwm载波信号，并将该pwm载波信号输出至调制信号端；
步骤s2：调制信号端接收到频率为f的pwm载波信号后，将需要检测的信息调制到pwm载波信号上，形成带载波的调制信号，并将其重新传输至主控端；
步骤s3：主控端接收到带载波的调制信号，并根据带载波的调制信号波形图得到n，所述n为每个波形周期内临近波形起始点的波形斜率最小的时间点与波形起始点之间的时间间隔占整个波形周期的比例；
步骤s4：根据公式t=(1/f)*n计算出延时时间t，所述t为每个波形周期的起始点到最佳采样时机点m之间的时间间隔；
步骤s5：主控端在每个pwm载波信号周期内的最佳采样时机点m对带载波的调制信号进行adc采样得到需要检测的信息。
2.根据权利要求1所述的一种免滤波的信号采集方法，其特征在于：需要检测的信息可为漏电信息。
3.一种免滤波的信号采集系统，其特征在于：包括：
主控模块，用于产生一定频率f的pwm载波信号，并将该pwm载波信号输出至调制信号端，并在接收到信号调制模块回传的带载波的调制信号后，根据带载波的调制信号的波形图得到n，所述n为每个波形周期内临近波形起始点的波形斜率最小的时间点与波形起始点之间的时间间隔占整个波形周期的比例，根据公式t=(1/f)*n计算出延时时间t，并在每个pwm载波信号周期的起始点经过延时时间t后，对带载波的调制信号进行adc采样得到需要检测的信息；
信号调制模块，用于接收到主控模块产生的频率f的pwm载波信号后，将需要检测的信息调制到pwm载波信号上，形成带载波的调制信号，并将其重新传输至主控模块。
4.根据权利要求3所述的免滤波的信号采集系统，其特征在于：所述主控模块包括型号为xmc1302的mcu主控芯片或型号为stm32g071的主控芯片。
5.根据权利要求3所述的一种免滤波的信号采集方法，其特征在于：所述信号调制模块包括磁芯绕组和待测信号源，所述磁芯绕组包括磁芯和绕设在所述磁芯上的n1绕组和n2绕组，所述主控模块与所述n1绕组连接，所述待测信号源与所述n2绕组连接。
6.一种漏电保护装置，其特征在于：包括设在一个外壳内的mcu电路板、磁芯绕组、继电器以及漏电信号源，所述继电器与所述mcu电路板连接，所述磁芯绕组包括磁芯和绕设在所述磁芯上的n1绕组和n2绕组，所述mcu电路板与所述n1绕组连接，所述漏电信号源与所述n2绕组连接，
所述mcu电路板产生pwm载波信号，通过所述磁芯绕组将漏电信息调制到pwm载波信号上形成带载波的调制信号回传给所述mcu电路板，所述mcu电路板上的mcu主控芯片在带载波的调制信号上不经过滤波直接采集漏电信息，并根据漏电信息控制所述继电器动作，实现漏电保护。
7.根据权利要求6所述的漏电保护装置，其特征在于：所述mcu主控芯片的型号为xmc1302或stm32g071。
技术总结