一种可测量设备微功耗的功率计制造技术

本实用新型专利技术公开一种可测量设备微功耗的功率计，包括主控MCU、分别与主控MCU电性连接的电压采样模块、电阻采样切换模块、电流转电压放大模块，以及用于为功率计供电的电源模块；所述电阻采样切换模块还与电流转电压放大模块电性连接，主控MCU用于控制电阻采样切换模块调整采集电流的量程，并通过电阻采样切换模块采集外部设备的电流。本实用新型专利技术通过电阻采样切换模块采集外部设备的电流，并经电流转电压放大模块将该电流放大并转换成电压以供主控MCU采集，进而实现对外部设备微小电流的测量，简单方便。

【技术实现步骤摘要】
一种可测量设备微功耗的功率计
本技术涉及设备微电流测量
，尤其涉及一种可测量设备微功耗的功率计。
技术介绍
目前，测量功耗的设备最低仅支持到mA级别的电流，而更低的电流无法精确地测量到，若是需要测量设备的微小电流时，则往往需要一个专门的精密测量仪器进行测量，购置成本较高，且需要专业人员进行操作，使用起来极为不便。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可测量设备微功耗的功率计，该功率计通过电阻采样切换模块采集外部设备的电流，并经电流转电压放大模块将该电流放大并转换成电压以供主控MCU采集，进而实现对外部设备微小电流的测量，简单方便，同时，主控MCU还可通过电阻采样切换模块调整采集电流的量程，以适应对不同范围内的外部设备的电流采集，实用性强。为实现上述目的，采用以下技术方案：一种可测量设备微功耗的功率计，包括主控MCU、分别与主控MCU电性连接的电压采样模块、电阻采样切换模块、电流转电压放大模块，以及用于为功率计供电的电源模块；所述电阻采样切换模块还与电流转电压放大模块电性连接，主控MCU用于控制电阻采样切换模块调整采集电流的量程，并通过电阻采样切换模块采集外部设备的电流；所述电流转电压放大模块用于将电阻采样切换模块采集的电流做放大处理并转换成电压传输至主控MCU，主控MCU还用于经电压采样模块采集外部设备的电压。进一步地，所述电阻采样切换模块包括若干电阻切换电路，每一电阻切换电路包括三极管、采样电阻、分压电阻；所述三极管的基极经分压电阻与主控MCU电性连接，三极管的发射极接地、三极管的集电极经采样电阻与电流转电压放大模块连接。进一步地，所述电流转电压放大模块包括电流放大芯片U3，其芯片型号为INA180A4。进一步地，所述可测量设备微功耗的功率计还包括与主控MCU电性连接的限流保护模块。进一步地，所述可测量设备微功耗的功率计还包括与主控MCU电性连接的电压档位选择模块。进一步地，所述可测量设备微功耗的功率计还包括与主控MCU电性连接的显示模块。进一步地，所述主控MCU采用的芯片型号为GD32F350。采用上述方案，本技术的有益效果是：通过电阻采样切换模块采集外部设备的电流，并经电流转电压放大模块将该电流放大并转换成电压以供主控MCU采集，进而实现对外部设备微小电流的测量，简单方便，同时，主控MCU还可通过电阻采样切换模块调整采集电流的量程，以适应对不同范围内的外部设备的电流采集，实用性强。附图说明图1为本技术的原理性框图；图2为本技术的电阻采样切换模块的电路图；图3为本技术的电流转电压放大模块的电路图；图4为本技术的电压档位选择模块及限流保护模块的电路图；其中，附图标识说明：1—主控MCU；2—电压采样模块；3—电阻采样切换模块；4—电流转电压放大模块；5—电源模块；6—限流保护模块；7—电压档位选择模块；8—显示模块。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本技术进行详细说明。参照图1至4所示，本技术提供一种可测量设备微功耗的功率计，包括主控MCU、分别与主控MCU电性连接的电压采样模块、电阻采样切换模块、电流转电压放大模块，以及用于为功率计供电的电源模块；所述电阻采样切换模块还与电流转电压放大模块电性连接，主控MCU用于控制电阻采样切换模块调整采集电流的量程，并通过电阻采样切换模块采集外部设备的电流；所述电流转电压放大模块用于将电阻采样切换模块采集的电流做放大处理并转换成电压传输至主控MCU，主控MCU还用于经电压采样模块采集外部设备的电压。其中，所述电阻采样切换模块包括若干电阻切换电路，每一电阻切换电路包括三极管、采样电阻、分压电阻；所述三极管的基极经分压电阻与主控MCU电性连接，三极管的发射极接地、三极管的集电极经采样电阻与电流转电压放大模块连接；所述电流转电压放大模块包括电流放大芯片U3，其芯片型号为INA180A4；所述可测量设备微功耗的功率计还包括与主控MCU电性连接的限流保护模块；所述可测量设备微功耗的功率计还包括与主控MCU电性连接的电压档位选择模块；所述可测量设备微功耗的功率计还包括与主控MCU电性连接的显示模块；所述主控MCU采用的芯片型号为GD32F350。本技术工作原理：继续参照图2至3所示，电阻采样切换模块包括3个电阻切换电路，分别对应不同的电流采集量程；其中，采样电阻Rs1的电阻为39R，对应的电流量程为500nA-300uA，采样电阻Rs2的电阻为10mR，对应的电流量程为1mA-500mA，采样电阻Rs3的电阻为100mR，对应的电流量程为200uA-70mA；以采样电阻Rs1为例，工作时，主控MCU的IO引脚将输出高电平，进而打开三极管Q4，电阻采样切换模块、电流转电压放大模块及主控MCU形成回路，依据电阻降压法及欧姆定律，可以得到流经电阻Rs4上的电流，由于微小电流可以等效于串连上了一个很大的电阻，所以产生的压降比较小，不利于主控MCU的ADC采样并计算，故经电流放大芯片U3(芯片型号为INA180A4)将采样到的电流放大(本实施例为200倍)，进而经欧姆定律转换成能使得主控MCU采样到的真实电压(在通过内部的换算，将其转换为电流并通过显示模块显示)，进而实现对外部设备微小电流的采集；若被测的外部设备的电流超过了采样电阻Rs1所测量的电流范围时，电流放大芯片U3将输出3.3V，而主控MCU检测到电流放大芯片U3输出的电压后，将会打开三极管Q5，并延迟一段时间，之后将三极管Q4关闭，若此时电流放大芯片U3输出的电压低于3.3V，则此时被测的外部设备工作的电流在采样电阻Rs2的检测电流范围内，此时电路正常工作。继续参照图4所示，该功率计还设有限流保护模块及电压档位选择模块，当P1中的1口与2口短接时，其输出电压的公式为(R8+R17)/R17，这样输出电压的档位就设置为了3.3V，当被测的外部设备短路后，U1的输出电压VFB将会降到0.4V，进而开启短路保护模式以保护被测的外部设备的安全性；同时，该功率计还可通过电压采样模块直接采集被测的外部设备的电压，为保证采集精度，还对采集后的电压做平滑处理，如通过连续对电压进行采样，其20us采样一次电压，连续采样1ms后将采样到的电压取平均，这样以便将主控MCU的ADC引脚产生的高斯噪声滤除，使得采样到的电压更加可信，同时，对于外部设备电流的采集也会做相类似的平滑处理，以保证电流、电压采集的精度；显示模块包括LCD显示屏，采集后的电流及电压可直接在LCD显示屏上显示，以便查看，简单实用。以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用于限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可测量设备微功耗的功率计，其特征在于，包括主控MCU、分别与主控MCU电性连接的电压采样模块、电阻采样切换模块、电流转电压放大模块，以及用于为功率计供电的电源模块；所述电阻采样切换模块还与电流转电压放大模块电性连接，主控MCU用于控制电阻采样切换模块调整采集电流的量程，并通过电阻采样切换模块采集外部设备的电流；所述电流转电压放大模块用于将电阻采样切换模块采集的电流做放大处理并转换成电压传输至主控MCU，主控MCU还用于经电压采样模块采集外部设备的电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种可测量设备微功耗的功率计，其特征在于，包括主控MCU、分别与主控MCU电性连接的电压采样模块、电阻采样切换模块、电流转电压放大模块，以及用于为功率计供电的电源模块；所述电阻采样切换模块还与电流转电压放大模块电性连接，主控MCU用于控制电阻采样切换模块调整采集电流的量程，并通过电阻采样切换模块采集外部设备的电流；所述电流转电压放大模块用于将电阻采样切换模块采集的电流做放大处理并转换成电压传输至主控MCU，主控MCU还用于经电压采样模块采集外部设备的电压。


2.根据权利要求1所述的可测量设备微功耗的功率计，其特征在于，所述电阻采样切换模块包括若干电阻切换电路，每一电阻切换电路包括三极管、采样电阻、分压电阻；所述三极管的基极经分压电阻与主控MCU电性连接，三极管的发射极接地、三极管的集电极经采样电阻与电流转电压放大模块连接。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪盛国，符策勇，
申请(专利权)人：深圳市佺盛科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44