電流檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種電流檢測(cè)裝置，包括：源端、輸出端、具有多條電阻通路的電阻取樣模塊、電流檢測(cè)模塊以及控制單元，其中，所述電阻取樣模塊和所述電流檢測(cè)模塊并聯(lián)并分別連接所述源端和輸出端，所述電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)通過所述電阻取樣模塊的電流并輸出檢測(cè)電流至所述控制單元，所述控制單元根據(jù)所述檢測(cè)電流產(chǎn)生控制信號(hào)，并將所述控制信號(hào)輸出至所述電阻取樣模塊，所述電阻取樣模塊根據(jù)所述控制控制信號(hào)選擇所述多條電阻通路中的一條電阻通路。本實(shí)用新型通過設(shè)置具有多條電阻通路的電阻取樣模塊，當(dāng)進(jìn)行電流檢測(cè)時(shí)，控制單元根據(jù)讀取的電流值實(shí)時(shí)切換到所需量程的電阻通路，實(shí)現(xiàn)了多級(jí)電流檢測(cè)，達(dá)到大量程高精度的應(yīng)用需求。
【專利說明】電流檢測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電流檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是一種電流檢測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電流檢測(cè)裝置中，常用的方式主要為串聯(lián)電阻直接取樣。
[0003] 電阻直接取樣檢測(cè)方法如圖1所示：在電流檢測(cè)回路中加串接電阻RSENSE，通過 檢測(cè)流過串接電阻產(chǎn)生的壓降VSENSE，然后通過運(yùn)放對(duì)VSENSE進(jìn)行放大處理，得到輸出電 壓V0UT，將V0UT送至ADC進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后將轉(zhuǎn)換的結(jié)果送至MCU進(jìn)行處理。電阻直接取樣 的電流檢測(cè)方式是最常用的電流檢測(cè)方式之一，但是這種方法也有明顯的缺點(diǎn)：
[0004] 當(dāng)ADC分辨率一定，且需要滿足不大于運(yùn)放的輸入電壓情況下，此時(shí)RSENSE需要 選擇足夠小，雖然ISENSE=VSENSE/RSENSE可以滿足大量程情況，但電流的精度已不能滿足 要求，因?yàn)锳DC每個(gè)刻度代表的電壓VADC/RSENSE即為電流精度；根據(jù)以上所述，若需要 滿足高精度的條件，則RSENSE需要選擇足夠大，但此時(shí)已超出運(yùn)放的輸入電壓或者超過了 ADC轉(zhuǎn)換的范圍。同時(shí)，由于源端（圖中A點(diǎn))和輸出端（圖中B點(diǎn))直接共地，極易從地上將 源端的噪聲帶入到檢測(cè)端。綜上所述，簡(jiǎn)單的電阻直接取樣檢測(cè)方式下的電流檢測(cè)裝置不 能同時(shí)滿足高精度和大量程兩種應(yīng)用的需求。
[0005] 另外，使用分立元件如運(yùn)放和ADC，在設(shè)計(jì)成本上比較昂貴，以及設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度 較聞。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] (一）要解決的技術(shù)問題
[0007] 本實(shí)用新型的目的是，提供一種電流檢測(cè)裝置，從而達(dá)到大量程高精度的應(yīng)用需 求。
[0008] (二）技術(shù)方案
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種電流檢測(cè)裝置，該裝置包括：源端、輸 出端、具有多條電阻通路的電阻取樣模塊、電流檢測(cè)模塊以及控制單元，其中，所述電阻取 樣模塊和所述電流檢測(cè)模塊并聯(lián)并分別連接所述源端和輸出端，所述電流檢測(cè)模塊用于檢 測(cè)通過所述電阻取樣模塊的電流并輸出檢測(cè)電流至所述控制單元，所述控制單元根據(jù)所述 檢測(cè)電流產(chǎn)生控制信號(hào)，并將所述控制信號(hào)輸出至所述電阻取樣模塊，所述電阻取樣模塊 根據(jù)所述控制控制信號(hào)選擇所述多條電阻通路中的一條電阻通路。
[0010] 具體的，所述多條電阻通路至少有兩條電阻通路的電阻阻值不同。
[0011] 具體的，所述電阻取樣模塊包括：
[0012] 多觸點(diǎn)繼電器，其包括一動(dòng)觸點(diǎn)及多個(gè)靜觸點(diǎn),所述動(dòng)觸點(diǎn)連接所述源端；
[0013] 多個(gè)電阻，所述多個(gè)電阻并聯(lián)設(shè)置且其一端分別與多個(gè)靜觸點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)連接，另 一端與所述輸出端連接同。
[0014] 具體的，所述源端和輸出端通過磁珠相連。
[0015] 具體的，所述高精度大量程的電流檢測(cè)裝置還包括光耦隔離模塊，其連接所述電 流檢測(cè)模塊和控制單元。
[0016] 具體的，高精度大量程的電流檢測(cè)裝置還包括切換保護(hù)模塊，用于在所述電阻取 樣模塊切換電阻通路的瞬間切斷控制單元的電流讀取通道。
[0017] (三）有益效果
[0018] 區(qū)別于【背景技術(shù)】，本實(shí)用新型提供一種電流檢測(cè)裝置，當(dāng)進(jìn)行電流檢測(cè)時(shí)，電阻取 樣模塊中預(yù)置的某條電阻通路被接通(默認(rèn)情況下，量程最小的電阻通路首先被接通)。電 流檢測(cè)模塊讀取通過此電阻通路的電流，并將讀取到的電流發(fā)送給控制單元，控制單元根 據(jù)實(shí)時(shí)讀取的電流值，判斷此電流值是否超過門限值，若超過門限值則控制電阻取樣模塊 選擇量程較大的電阻通路。本實(shí)用新型通過設(shè)置具有多條電阻通路的電阻取樣模塊，當(dāng)進(jìn) 行電流檢測(cè)時(shí)，控制單元根據(jù)讀取的電流值實(shí)時(shí)切換到所需量程的電阻通路，實(shí)現(xiàn)了多級(jí) 電流檢測(cè)，達(dá)到大量程高精度的應(yīng)用需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電流檢測(cè)裝置的電路圖；
[0020] 圖2是實(shí)施例一中電流檢測(cè)裝置的模塊圖；
[0021] 圖3是實(shí)施例二中電流檢測(cè)裝置的電路圖；
[0022] 圖4是實(shí)施例二中電流檢測(cè)的檢測(cè)方法。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 為使本實(shí)用新型的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí) 用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限 制本實(shí)用新型的范圍。
[0024] 實(shí)施例一
[0025] 請(qǐng)參閱圖2,本實(shí)施例提供了一種電流檢測(cè)裝置，該裝置包括：源端、輸出端、具有 多條電阻通路的電阻取樣模塊、電流檢測(cè)模塊以及控制單元，其中，所述電阻取樣模塊和所 述電流檢測(cè)模塊并聯(lián)并分別連接所述源端和輸出端，所述電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)通過所述 電阻取樣模塊的電流并輸出檢測(cè)電流至所述控制單元，所述控制單元根據(jù)所述檢測(cè)電流產(chǎn) 生控制信號(hào)，并將所述控制信號(hào)輸出至所述電阻取樣模塊，所述電阻取樣模塊根據(jù)所述控 制控制信號(hào)選擇所述多條電阻通路中的一條電阻通路。源端連接電阻取樣模塊的輸入端， 輸出端連接電阻取樣模塊的輸出端。在本實(shí)施例中，控制單元選取CPU處理器。具體的，所 述電流檢測(cè)模塊包括第一輸入端、第二輸入端以及第一輸出端，所述第一輸入端與電阻取 樣模塊的輸入端連接，所述第二輸入端也電阻取樣模塊的輸出端連接，所述電流檢測(cè)模塊 的第一輸出端與CPU處理器的輸入端連接。在本實(shí)施例優(yōu)選的方案中，所述多條電阻通路 至少有兩條電阻通路的電阻阻值不同，這樣通過不同阻值電阻通路的電流就不相同，其所 檢測(cè)的量程就會(huì)不同。
[0026] 在本實(shí)施例中，當(dāng)進(jìn)行電流檢測(cè)時(shí)，電阻取樣模塊中預(yù)置的某條電阻通路被接通 (默認(rèn)情況下，量程最小的電阻通路首先被接通)。電流檢測(cè)模塊讀取通過此電阻通路的電 流，并將讀取到的電流發(fā)送給CPU處理器，CPU處理器根據(jù)實(shí)時(shí)讀取的電流值，判斷此電流 值是否超過門限值，若超過門限值則控制電阻取樣模塊選擇量程較大的電阻通路。本實(shí)施 例通過設(shè)置具有多條電阻通路的電阻取樣模塊，當(dāng)進(jìn)行電流檢測(cè)時(shí)，CPU根據(jù)讀取的電流值 實(shí)時(shí)切換到所需量程的電阻通路，實(shí)現(xiàn)了多級(jí)電流檢測(cè)，達(dá)到大量程高精度的應(yīng)用需求。
[0027] 在本實(shí)施例進(jìn)一步的方案，所述電阻取樣模塊包括：多觸點(diǎn)繼電器以及多個(gè)電阻。 其中，多觸點(diǎn)繼電器,包括一動(dòng)觸點(diǎn)及多個(gè)靜觸點(diǎn)，所述動(dòng)觸點(diǎn)連接所述源端。所述多個(gè)電 阻并聯(lián)設(shè)置且其一端分別與多個(gè)靜觸點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)連接，另一端與所述輸出端連接。
[0028] 經(jīng)過對(duì)【背景技術(shù)】的分析，可知【背景技術(shù)】中還有如下缺點(diǎn)：【背景技術(shù)】的電阻直接取 樣方式抗干擾能力較差，噪聲往往能夠通過地傳輸?shù)綑z測(cè)芯片，對(duì)輸出產(chǎn)生影響。為了解 決此問題，本實(shí)施例還將所述源端和輸出端通過磁珠相連，用以濾除部分高頻噪聲，有效的 去除所述源端通過地?cái)y帶過來的噪聲，在本檢測(cè)裝置起到第一級(jí)隔離噪聲效果。對(duì)于低頻 噪聲的濾除，本實(shí)施例則采用光耦將地線隔離，具體的，所述高精度大量程的電流檢測(cè)裝置 還包括光耦隔離模塊，所述電流檢測(cè)模塊和CPU處理器通過光耦隔離模塊相連，主要是用 來隔離電流檢測(cè)模塊的地與CPU處理器的工作地，在本檢測(cè)裝置中起到第二級(jí)隔離噪聲效 果。經(jīng)驗(yàn)證，這樣的設(shè)計(jì)方法能夠很好的避免噪聲通過地對(duì)處理器的影響。
[0029] 由于切換電阻通路時(shí)產(chǎn)生很大的沖擊電流，這些沖擊電流會(huì)照成CPU處理器的誤 判，本實(shí)施例作了進(jìn)一步改進(jìn)，還設(shè)置了切換保護(hù)模塊，用于在所述電阻取樣模塊切換電阻 通路的瞬間切斷CPU處理器的電流讀取通道。具體的，可通過在CPU處理器的電流讀取通 道上設(shè)置一可被CPU處理器控制的開關(guān)，也可在CPU處理器的控制中加入死區(qū)保護(hù)時(shí)間，確 保在電阻通路的切換瞬間，CPU處理器在保護(hù)時(shí)間內(nèi)不做電流的讀取，這樣保證了讀取電流 的穩(wěn)定性，達(dá)到平滑切換效果。
[0030] 實(shí)施例二
[0031] 正如【背景技術(shù)】所說，采用電阻直接取樣設(shè)計(jì)方式存在兩個(gè)缺點(diǎn)，第一所能支持的 量程范圍與精度是一對(duì)矛盾體，不能同時(shí)滿足，第二，輸入信號(hào)攜帶的噪聲信號(hào)會(huì)通過地傳 遞給檢測(cè)端，導(dǎo)致采集到的電流值的不確定。針對(duì)這兩個(gè)缺點(diǎn)，請(qǐng)參閱圖3及圖4,本實(shí)施 例采用多級(jí)電阻直接對(duì)電流進(jìn)行取樣，通過專用電流檢測(cè)芯片讀取電流值；源端（圖3中的 A點(diǎn)）和輸出端（圖3中的B點(diǎn)）通過磁珠相連，用以濾除高頻噪聲；電流檢測(cè)模塊和CPU處 理器之間采用高速光耦進(jìn)行隔離，用以消除低頻噪聲。本實(shí)施例的具體方案如下。
[0032] 針對(duì)第一個(gè)缺點(diǎn)，其解決的總體思路是：將輸入電壓先經(jīng)過繼電器SW1進(jìn)行分路 預(yù)處理，根據(jù)CPU處理器讀取的電流值實(shí)時(shí)的切換所需的量程通路。
[0033] 分路預(yù)處理的方案如下：將多個(gè)不同阻值的電阻R1?R12并聯(lián)，R1?R12的一端 與輸出端B連接，另一端與繼電器SW1的靜觸點(diǎn)連接，SW1與電阻R1?R12的連接關(guān)系具 體如圖3所示。經(jīng)過上述預(yù)處理后，具有12條待選擇的電阻通路，每條待選擇的電阻通路 所代表的量程均不同，為了方便，本實(shí)施例將R1?R12所在電阻通路(通道1?通道12)的 量程從小到大依次排列。
[0034] 假設(shè)通道1使用0. 04歐的電阻，通道2使用0. 0025歐的電阻，電流檢測(cè)芯片所支 持的分辨率為12bits，VSENSE范圍小于81. 92mV (根據(jù)電流檢測(cè)芯片不同而定)，則每一個(gè) 刻度代表的電壓為〇. 〇2mV，所以在RSENSE=0. 04歐的情況下，電流精度為0. 5mA，量程范圍 為2048mA ;在RSENSE=0. 0025歐的情況下，電流精度為8mA，量程范圍為32768mA ;可見根據(jù) 不同的RSENSE就能改變量程與精度，本設(shè)計(jì)可支持?jǐn)U展多路切換，按需求所定。默認(rèn)情況 下，CPU處理器將電阻通路切換至小量程高精度上，根據(jù)CPU處理器實(shí)時(shí)讀取的電流值，判 斷是否超過門限值，一旦超過門限值即可切換至量程2上，以此類推，可應(yīng)用到多個(gè)量程通 路上，CPU處理器切換響應(yīng)時(shí)間為US級(jí)。
[0035] 由于切換繼電器，就會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，這些沖擊電流會(huì)照成CPU處理器的 誤判，本實(shí)施例在CPU處理器中加入死區(qū)保護(hù)時(shí)間，確保在切換瞬間CPU處理器不做電流的 讀取，這樣保證了讀取電流的穩(wěn)定性，達(dá)到平滑切換效果。
[0036] 針對(duì)第二個(gè)缺點(diǎn)，原有的電阻直接取樣方式抗干擾能力較差，噪聲往往能夠通過 地傳輸?shù)綑z測(cè)芯片，對(duì)輸出產(chǎn)生影響，因此，在本實(shí)施例中首先將A點(diǎn)與B點(diǎn)之間通過磁珠 相連，濾除部分高頻噪聲，有效的去除所述源端通過地?cái)y帶過來的噪聲，在本檢測(cè)裝置起到 第一級(jí)隔離噪聲效果。對(duì)于未能濾除的噪聲，以免通過GND引入到單片機(jī)，因此采用光耦將 地線隔離，使得電流檢測(cè)模塊的輸入電壓的地與CPU處理器的工作的地?cái)嚅_，讓其工作互 不影響，在本檢測(cè)裝置中起到第二級(jí)隔離噪聲效果。在本設(shè)計(jì)中將通信接口的地做隔離即 可，如圖3所示，經(jīng)驗(yàn)證，這樣的設(shè)計(jì)方法能夠很好的避免噪聲通過地對(duì)處理器的影響。
[0037] 本實(shí)施例基于CPU處理器來做信號(hào)的處理以及各個(gè)功能模塊之間的調(diào)動(dòng)與協(xié)作， 采用實(shí)時(shí)處理的CPU處理器能夠達(dá)到高速的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，并且將采集到的電流值與高低 切換精度的門限值做比較，能夠非常智能化的完成高低精度的選擇，具體流程如圖4所示。
[0038] 在步驟401，CPU處理器的LAN 口等待外部PC的開始檢測(cè)電流的控制指令。
[0039] 在步驟402, CPU處理器的LAN 口接收到PC的開始檢測(cè)電流的控制指令，打開電流 讀取通道。
[0040] 在步驟403, CPU處理器讀取通過小量程電阻通路的電流。
[0041] 在步驟404, CPU處理器判斷此電流值是否大于此小量程對(duì)應(yīng)的門限值。若否，繼 續(xù)執(zhí)行步驟403及404。若是，則執(zhí)行步驟405。
[0042] 在步驟405, CPU處理器向繼電器發(fā)送控制信號(hào)，控制繼電器將電阻通路切換到較 大一級(jí)的量程上。在切換電阻通路的瞬間，CPU處理器在死區(qū)保護(hù)時(shí)間內(nèi)不做電流的讀取。
[0043] 在步驟406, CPU處理器接收電流并判斷此電流值是否大于步驟405中量程對(duì)應(yīng)的 門限值。若否，繼續(xù)執(zhí)行步驟405。若是，則執(zhí)行步驟404。在切換電阻通路的瞬間，CPU處 理器在死區(qū)保護(hù)時(shí)間內(nèi)不做電流的讀取。
[0044] 在步驟407, CPU處理器的LAN 口等待外部PC的結(jié)束檢測(cè)電流的控制指令。
[0045] 在步驟408, CPU處理器的LAN 口接收到外部PC的結(jié)束檢測(cè)電流的控制指令。
[0046] 綜上所述，本實(shí)用新型有以下優(yōu)勢(shì)：第一是在電阻直接取樣的電流檢測(cè)方式上設(shè) 置了多條電阻通路，并通過CPU處理器控制選擇滿足需求的量程，實(shí)現(xiàn)大量程、高精度的功 能；第二是在電阻直接取樣的電流檢測(cè)方式上采用光耦隔離，保證輸入噪聲不能通過地線 耦合到CPU處理器的檢測(cè)端，保證檢測(cè)電流的穩(wěn)定性。本實(shí)用新型相對(duì)于目前電阻直接取 樣的方式有精度高，量程大，以及抗干擾能力強(qiáng)，成本低，控制靈活方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0047] 以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是 利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在 其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電流檢測(cè)裝置，其特征在于，該裝置包括：源端、輸出端、具有多條電阻通路的 電阻取樣模塊、電流檢測(cè)模塊以及控制單元，其中，所述電阻取樣模塊和所述電流檢測(cè)模塊 并聯(lián)并分別連接所述源端和輸出端，所述電流檢測(cè)模塊用于檢測(cè)通過所述電阻取樣模塊的 電流并輸出檢測(cè)電流至所述控制單元，所述控制單元根據(jù)所述檢測(cè)電流產(chǎn)生控制信號(hào)，并 將所述控制信號(hào)輸出至所述電阻取樣模塊，所述電阻取樣模塊根據(jù)所述控制控制信號(hào)選擇 所述多條電阻通路中的一條電阻通路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測(cè)裝置，其特征在于，所述多條電阻通路至少有兩條 電阻通路的電阻阻值不同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電流檢測(cè)裝置，其特征在于，所述電阻取樣模塊包括： 多觸點(diǎn)繼電器，其包括一動(dòng)觸點(diǎn)及多個(gè)靜觸點(diǎn)，所述動(dòng)觸點(diǎn)連接所述源端； 多個(gè)電阻，所述多個(gè)電阻并聯(lián)設(shè)置且其一端分別與多個(gè)靜觸點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)連接，另一端 與所述輸出端連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測(cè)裝置，其特征在于，所述源端和輸出端通過磁珠相 連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括光耦隔離模塊，其連接所 述電流檢測(cè)模塊和控制單元。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括切換保護(hù)模塊，用于在所 述電阻取樣模塊切換電阻通路的瞬間切斷控制單元的電流讀取通道。
【文檔編號(hào)】G01R15/08GK203849312SQ201320779425
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】趙斌, 潘劍俊, 朱寧, 王莉 申請(qǐng)人:上海原動(dòng)力通信科技有限公司