一種電流采集電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電流采集電路，包括電流互感器、增益可調(diào)放大電路和單片機(jī)，所述電流互感器的兩輸出端串聯(lián)一個(gè)采樣電阻，所述增益可調(diào)放大電路包括增益電阻調(diào)整模塊和差分放大電路，增益電阻調(diào)整模塊包括第一增益電阻調(diào)整單元和第二增益電阻調(diào)整單元，所述放大電路的輸出端連接于A/D采樣端，所述單片機(jī)的輸出控制端與第一控制開(kāi)關(guān)單元和第二控制開(kāi)關(guān)單元的受控端連接。本實(shí)用新型通過(guò)單片機(jī)控制控制模擬開(kāi)關(guān)的選通，選擇放大器不同的增益來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程的切換。
【專利說(shuō)明】一種電流采集電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電學(xué)領(lǐng)域，具體是一種電流采集電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在智能電網(wǎng)，智能保護(hù)開(kāi)關(guān)和電子斷路器中需要對(duì)電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)到的電流信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作或保護(hù)。一般需要通過(guò)電流互感器，將外部大電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成小電壓信號(hào)，然后通過(guò)運(yùn)算放大電路在經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后傳送到微控制器進(jìn)行處理。
[0003]一般情況下，外部電流的范圍較大，這樣經(jīng)過(guò)電流互感器轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)范圍也較大；而4/1)轉(zhuǎn)換需要確保輸入的信號(hào)滿足一定的范圍才能得到較高的采樣精度。二者存在矛盾?，F(xiàn)有的處理方式是將電流互感器進(jìn)行分檔或采用單種規(guī)格的互感器，但將作為運(yùn)算放大器的比例系數(shù)的不同電阻阻值做出模塊化，根據(jù)不同的輸入信號(hào)選擇不同的比例系數(shù)電阻模塊，這兩種方式都可以確保經(jīng)過(guò)互感器轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)可以在A/D轉(zhuǎn)換的合適的范圍內(nèi)。但是這兩種方式會(huì)造成庫(kù)存管理復(fù)雜且在一定條件下存在測(cè)試精度差的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種電流采集電路，以實(shí)現(xiàn)方便庫(kù)存的管理與維護(hù)，同時(shí)確保測(cè)量精度，使設(shè)備可靠工作的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為此，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電流采集電路，包括電流互感器、增益可調(diào)放大電路和單片機(jī)，所述電流互感器的兩輸出端串聯(lián)一個(gè)采樣電阻，所述增益可調(diào)放大電路包括增益電阻調(diào)整模塊和差分放大電路，增益電阻調(diào)整模塊包括第一增益電阻調(diào)整單元和第二增益電阻調(diào)整單元，所述第一增益電阻調(diào)整單元包括多個(gè)可控開(kāi)關(guān)單體組成的第一控制開(kāi)關(guān)單元和多個(gè)電阻單體組成的第一電阻陣列單元，所述第二增益電阻調(diào)整單元包括多個(gè)可控開(kāi)關(guān)單體組成的第二控制開(kāi)關(guān)單元和多個(gè)電阻單體組成的第二電阻陣列單元，所述采樣電阻的第一端連接第一增益電阻調(diào)整單元，第二端連接第二增益電阻調(diào)整單元，第一增益電阻調(diào)整單元和第二增益電阻調(diào)整單元以增益電阻可調(diào)地分別連接于差分放大電路的兩輸入端，所述放大電路的輸出端連接于A/D采樣端，所述單片機(jī)的輸出控制端與第一控制開(kāi)關(guān)單元和第二控制開(kāi)關(guān)單元的受控端連接。
[0006]進(jìn)一步，所述第一增益電阻調(diào)整單元和第二增益電阻調(diào)整單元的構(gòu)成方式均為:多個(gè)電阻單體串聯(lián)后與采樣電阻其中一端連接，電阻之間的節(jié)點(diǎn)分別通過(guò)可控開(kāi)關(guān)單體連接于差分放大電路的其中一個(gè)輸入端。
[0007]進(jìn)一步，第一增益電阻調(diào)整單元和第二增益電阻調(diào)整單元的構(gòu)成方式均為:多個(gè)電阻單體彼此并聯(lián)后與采樣電阻其中一端和差分放大電路的其中一個(gè)輸入端連接，每條并聯(lián)電路接入可控開(kāi)關(guān)單體。
[0008]進(jìn)一步，所述第一控制開(kāi)關(guān)單元和/或第二控制開(kāi)關(guān)單元是模擬開(kāi)關(guān)器件。
[0009]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)方案，通過(guò)單片機(jī)控制控制開(kāi)關(guān)的選通，選擇放大器不同的增益來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程的切換，從而減少互感器或電阻模塊的規(guī)格數(shù)，方便庫(kù)存的管理與維護(hù)，同時(shí)確保測(cè)量精度，使設(shè)備可靠工作。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的電流采集電路的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0013]如圖1所示，一種電流采集電路，包括電流互感器、增益可調(diào)放大電路和單片機(jī)，電流互感器101的兩輸出端113、114分別與采樣電阻103的兩端連接，選擇電阻115、116、117、118串聯(lián)后與電流互感器101的輸出端113 (即采樣電阻103的第一端)連接，電阻之間的節(jié)點(diǎn)分別通過(guò)可控開(kāi)關(guān)單體(這些可控開(kāi)關(guān)單體構(gòu)成第一控制開(kāi)關(guān)單元)連接于運(yùn)算放大器107的反相輸入端(也可以是選擇電阻115、116、117、118彼此并聯(lián)后與電流互感器101的輸出端113和算放大器107的反相輸入端連接，然后在每條并聯(lián)電路中接入可控開(kāi)關(guān)單體)，選擇電阻119、120、121、122串聯(lián)后與電流互感器101的輸出端114 (即采樣電阻103的第二端)連接，電阻之間的節(jié)點(diǎn)分別通過(guò)可控開(kāi)關(guān)單體(這些可控開(kāi)關(guān)單體構(gòu)成第二控制開(kāi)關(guān)單元)與運(yùn)算放大器107的同相輸入端連接(也可以是選擇電阻119、120、121、122彼此并聯(lián)后與電流互感器101的輸出端114和算放大器107的同相輸入端連接，然后在每條并聯(lián)電路中接入可控開(kāi)關(guān)單體)，運(yùn)算放大器107的輸出端通過(guò)電阻106與反相輸入端串聯(lián)，運(yùn)算放大器107的同相輸入端串聯(lián)電阻108接地，從而構(gòu)成一個(gè)增益可調(diào)的差分比例運(yùn)算放大電路(簡(jiǎn)稱“差分放大電路”)。運(yùn)算放大器107的輸出端與模擬/數(shù)字(A/D)采樣端110連接，單片機(jī)的兩輸出控制端111、112分別與第一控制開(kāi)關(guān)單元和第二控制開(kāi)關(guān)單元的受控端連接。
[0014]該實(shí)施例中，第一控制開(kāi)關(guān)單元和第二控制開(kāi)關(guān)單元是采用一個(gè)多開(kāi)關(guān)控制通道的模擬開(kāi)關(guān)器件105實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中也可采用其他控制開(kāi)關(guān)單元，如繼電器、電子開(kāi)關(guān)等。同時(shí)，該單片機(jī)109采用集成有A/D模塊的芯片，因此將運(yùn)算放大器107的輸出端與單片機(jī)109的模擬/數(shù)字(A/D)采樣端110連接，在實(shí)際應(yīng)用中也可采用一個(gè)單獨(dú)的A/D轉(zhuǎn)換器件進(jìn)行信號(hào)采樣。
[0015]當(dāng)采樣電阻103采集到的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)增益可調(diào)放大電路放大后，輸入到單片機(jī)109的A/D采樣端110，實(shí)現(xiàn)電流測(cè)量。
[0016]單片機(jī)109的A/D采樣端110采樣到的電壓信號(hào)與預(yù)設(shè)定的電壓值對(duì)比，如果大于或者小于預(yù)設(shè)定的電壓值時(shí)，通過(guò)單片機(jī)109的輸出端輸出信號(hào)控制模擬開(kāi)關(guān)器件105的開(kāi)關(guān)通道的選通，從而選擇放大器不同的增益來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程的切換。
[0017]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電流采集電路，包括電流互感器、增益可調(diào)放大電路和單片機(jī)，其特征在于:所述電流互感器的兩輸出端串聯(lián)一個(gè)采樣電阻，所述增益可調(diào)放大電路包括增益電阻調(diào)整模塊和差分放大電路，增益電阻調(diào)整模塊包括第一增益電阻調(diào)整單元和第二增益電阻調(diào)整單元，所述第一增益電阻調(diào)整單元包括多個(gè)可控開(kāi)關(guān)單體組成的第一控制開(kāi)關(guān)單元和多個(gè)電阻單體組成的第一電阻陣列單元，所述第二增益電阻調(diào)整單元包括多個(gè)可控開(kāi)關(guān)單體組成的第二控制開(kāi)關(guān)單元和多個(gè)電阻單體組成的第二電阻陣列單元，所述采樣電阻的第一端連接第一增益電阻調(diào)整單元，第二端連接第二增益電阻調(diào)整單元，第一增益電阻調(diào)整單元和第二增益電阻調(diào)整單元以增益電阻可調(diào)地分別連接于差分放大電路的兩輸入端，所述放大電路的輸出端連接于A/D采樣端，所述單片機(jī)的輸出控制端與第一控制開(kāi)關(guān)單元和第二控制開(kāi)關(guān)單元的受控端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流采集電路，其特征在于:所述第一增益電阻調(diào)整單元和第二增益電阻調(diào)整單元的構(gòu)成方式均為:多個(gè)電阻單體串聯(lián)后與采樣電阻其中一端連接，電阻之間的節(jié)點(diǎn)分別通過(guò)可控開(kāi)關(guān)單體連接于差分放大電路的其中一個(gè)輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流采集電路，其特征在于:所述第一增益電阻調(diào)整單元和第二增益電阻調(diào)整單元的構(gòu)成方式均為:多個(gè)電阻單體彼此并聯(lián)后與采樣電阻其中一端和差分放大電路的其中一個(gè)輸入端連接，每條并聯(lián)電路接入可控開(kāi)關(guān)單體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流采集電路，其特征在于:所述第一控制開(kāi)關(guān)單元和/或第二控制開(kāi)關(guān)單元是模擬開(kāi)關(guān)器件。
【文檔編號(hào)】G01R15/09GK204241537SQ201420806432
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】顏?zhàn)杂? 翁金彬, 陳文漳 申請(qǐng)人:廈門毅泰機(jī)電有限公司