一种基于采样电阻的精密电流传感器电路制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于采样电阻的精密电流传感器电路，包括：仪表放大器U1、正极检测导线、负极检测导线、n个四端采样电阻和n个同步开关装置；n个四端采样电阻并列设置在正极检测导线和负极检测导线之间；仪表放大器的正极输入端口通过每个同步开关装置中的一个触点与每个四端采样电阻的一头的一个端子相连接；正极检测导线通过每个同步开关装置中的一个触点与每个四端采样电阻的一头的另一个端子相连接；仪表放大器的负极输入端口通过每个同步开关装置中的一个触点与每个四端采样电阻的另一头的一个端子相连接；负极检测导线直接与每个四端采样电阻的另一头的另一个端子相连接；其中，多个四端采样电阻的电阻阻值取等比递增或递减。等比递增或递减。等比递增或递减。

【技术实现步骤摘要】
一种基于采样电阻的精密电流传感器电路


[0001]本技术属于电子、计量与测试
，具体涉及一种基于采样电阻的精密电流传感器电路。

技术介绍

[0002]将一只无感电阻器Rs串联在待测电流所在电路中，当其阻值远小于待测回路阻抗时，该电阻器就可作为回路电流采样电阻，该电阻两端电压Vs反映了被测回路电流I的大小：
[0003]I＝Vs/Rs
…………………………
(1)
[0004]为了减少Rs的引入对被测回路的影响，Rs应远小于待测回路阻抗，Vs值一般都比较小。当Vs比较小时，后续A/D转换器的性能就不能得到充分的发挥，电流测量精度得不到保证。为了充分发挥A/D转换器性能，保证测量精度，需用电压放大器将Vs进行放大至与A/D转换器的输入范围相适应的程度，再由A/D转换器进行模数转换。
[0005]上述采样电阻与电压放大器一起构成了基于采样电阻的精密电流传感器电路，实现了待测电流到电压的转换。为了适应不同被测电流的大小，电流传感器的测量范围或量程应有一定的调整能力。调整基于采样电阻的电流传感器测量范围或量程，有两种方法：一、使用1只固定阻值的无感电阻器，将放大器放大倍数A设计成可分档调节，根据需要选用适当的档位；二、准备多个不同阻值的无感电阻器，固定放大器放大倍数A，根据需要选用适当阻值的电阻器，即改变采样电阻Rs大小。第一种方法实现方便，只需一只无感电阻器。这种方法的主要缺点是改变后级放大器放大倍数A时，随着放大倍数的增加，放大器频带宽度通常就会降低，这是所不希望的。第二种方法需用开关或继电器实现采样电阻的切换，但开关器或继电器不可避免的存在接触电阻，被测回路电流流经这些接触电阻时将产生电压降，导致采样误差，大量程时问题较为突出，较大的回路电流在接触电阻上产生较大的电压降。

技术实现思路

[0006]本技术提出一种基于采样电阻的精密电流传感器电路，用于克服上述问题或者至少部分地解决或缓解上述问题。
[0007]一种基于采样电阻的精密电流传感器电路，包括：仪表放大器U1、正极检测导线L1、负极检测导线L2、n个四端采样电阻Rn和n个同步开关装置Sn，每个开关装置均含有三个同步开关的触点；n个四端采样电阻Rn并列设置在所述正极检测导线L1和所述负极检测导线L2之间；所述仪表放大器U1的正极检测端口通过每个同步开关装置中的一个触点与每个四端采样电阻Rn的一头的一个端子相连接；所述正极检测导线L1通过每个同步开关装置中的一个触点与每个四端采样电阻Rn的一头的另一个端子相连接；所述仪表放大器U1的负极输入端口通过每个同步开关装置中的一个触点与每个四端采样电阻Rn的另一头的一个端子相连接；所述负极检测导线L2直接与每个四端采样电阻Rn的另一头的另一个端子相连
接；其中，多个所述四端采样电阻Rn的电阻阻值取等比递增或递减。在任意时刻，n个同步开关装置Sn中只能有一个处于接通状态，其余均需断开。
[0008]本技术的基于采样电阻的精密电流传感器电路还具有以下可选特征。
[0009]可选地，所述同步开关装置Sn为三刀单掷开关或继电器。
[0010]可选地，所述仪表放大器U1的正极输入端口和负极输入端口之间还连接有放大器输入保护电路C1。
[0011]可选地，所述四端采样电阻Rn为单个固定值的四端电阻。
[0012]本技术的基于采样电阻的精密电流传感器电路的被测电流信号仅仅流过某个同步开关装置中的第一个触点，采样信号通过第二和第三个触点送往后级放大器，采样信号中不含被测电流在开关、电阻器引线、焊点电阻上产生的电压降。由于仪表放大器通常具有很高的输入阻抗，输入电流极小，开关、电阻器引线、焊点电阻因放大器输入电流而引起的电压降很小，由此引起的测量误差也就很小。本方案有效消除了采样电阻切换开关或继电器触点、电阻器引线、焊点电阻上产生的电压降引起的采样误差，对于较大的电流测量尤其重要。
附图说明
[0013]图1是本技术的一种基于采样电阻的精密电流传感器电路的结构原理图。
具体实施方式
[0014]实施例1
[0015]参考图1，本技术的实施例提供了一种基于采样电阻的精密电流传感器电路，其特征在于，包括：仪表放大器U1、正极检测导线L1、负极检测导线L2、n个四端采样电阻Rn和n个同步开关装置Sn(本例中开关装置为三刀单掷开关)；n个四端采样电阻Rn并列设置在所述正极检测导线L1和所述负极检测导线L2之间；选定量程后，所述仪表放大器U1的正极输入端口通过一个同步开关装置中的一个触点与一个四端采样电阻Rn的一头的一个端子相连接；所述正极检测导线L1通过每个同步开关装置中的一个触点与一个四端采样电阻Rn的一头的另一个端子相连接；所述仪表放大器U1的负极输入端口通过一个同步开关装置中的一个触点与一个四端采样电阻Rn的另一头的一个端子相连接；所述负极检测导线L2直接与一个四端采样电阻Rn的另一头的另一个端子相连接；其中，多个所述四端采样电阻Rn的电阻阻值取等比递增或递减。在任意时刻，n个同步开关装置Sn中只能有一个处于接通状态，其余均需断开。
[0016]图1中仪表放大器U1型号为AD8421ARZ，仪表放大器U1的正极输入端口+IN通过保险电阻R5与正极检测导线L1连接，仪表放大器U1的负极检输入口
‑
IN通过保险电阻R6与负极检测导线L2连接，仪表放大器U1的+Vs端口连接+15V正电源VDD，
‑
Vs端口连接
‑
15V负电源VDD，REF端口接地，R5和R6阻值均为100Ω。仪表放大器U1的两个R
G
端之间连接有电阻R9，用作设定放大器放大倍数，本例中R9＝100Ω，仪表放大器放大倍数A＝100。图1中，本技术的基于采样电阻的精密电流传感器电路例有四个档位，其灵敏度分别为1V/A、10V/A、100V/A、1000V/A，量程分别为10A、1A、0.1A、10mA，对应测量范围分别为
‑
10A～10A、
‑
1A～1A、
‑
0.1A～0.1A、
‑
10mA～10mA。四端采样电阻Rn共有四个，分别为四端采样电阻R1、四端采
样电阻R2、四端采样电阻R3和四端采样电阻R4，阻值分别为0.01Ω、0.1Ω、1Ω和10Ω，四端采样电阻R1、四端采样电阻R2、四端采样电阻R3和四端采样电阻R4与正极检测导线L1之间和仪表放大器U1的正极输入端口连线之间以及负极输入端口连线之间分别设置有同步开关装置S1、同步开关装置S2、同步开关装置S3和同步开关装置S4。
[0017]在检测电流时，根据被测电流估计值设置测量档位，比如1A，采用四端采样电阻R2，将正极检测导线L1的端子I+和负极检测导线L2的端子I
‑
接入被测回路，被测电流I流过同步开关装置S2的触点S2_1以及四端采样电阻R2在负极检测导线L2的焊接端和对应的四端采样电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于采样电阻的精密电流传感器电路，其特征在于，包括：仪表放大器U1、正极检测导线L1、负极检测导线L2、n个四端采样电阻Rn和n个同步开关装置Sn；n个四端采样电阻Rn并列设置在所述正极检测导线L1和所述负极检测导线L2之间；所述仪表放大器U1的正极输入端口通过每个同步开关装置中的一个触点与每个四端采样电阻Rn的一头的一个端子相连接；所述正极检测导线L1通过每个同步开关装置中的一个触点与每个四端采样电阻Rn的一头的另一个端子相连接；所述仪表放大器U1的负极输入端口通过每个同步开关装置中的一个触点与每个四端采样电阻Rn的另一头的...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗洪涛，罗瑜霞，冀宽，张晓晔，
申请(专利权)人：中船重工西安东仪科工集团有限公司，
类型：新型
国别省市：