电流测量装置和方法制造方法及图纸

本申请涉及一种电流测量装置和方法。所述装置包括：多个采样电阻串联形成的测量支路、与多个采样电阻一一对应的多个开关、第一运算放大器、第二运算放大器、第一模数转换器、第二模数转换器以及处理器。通过与采样电阻一一对应的开关来选择测量支路中的哪些采样电阻接入测量电路。通过更换闭合的开关，来改变测量支路的电阻值，进而切换电流测量的量程。当待测电压值在第二模数转换器的量程内且没有在更换闭合的开关时，根据第二模数转换器的测量值，确定待测电流值。当第二模数转换器正在更换闭合的开关时，根据第一模数转换器的测量值，确定待测电流值。该装置能够在切换量程的过程中保持对电流信号的测量。过程中保持对电流信号的测量。过程中保持对电流信号的测量。

Current measuring device and method

【技术实现步骤摘要】
电流测量装置和方法
[0001]本申请要求于2021年7月27日提交中国专利局、申请号为202110851775X专利技术名称为“电流测量装置和方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
[0002]本申请要求于2021年7月27日提交中国专利局、申请号为202110853081X专利技术名称为“电流测量装置和方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。


[0003]本申请涉及电路测量
，特别是涉及一种电流测量装置和方法。

技术介绍

[0004]随着电子电路技术的发展，人们对于测量电流的连续性以及精确度的要求越来越高。对于不同的电流信号，需要使用不同的量程去测量，以提高测量的准确度。
[0005]传统技术中，通过控制选择开关动作来实现量程的切换。
[0006]然而，由于选择开关动作需要一定的时间，因此传统技术中的方案会导致电流的测量通道在选择开关动作的过程中出现断路，从而造成电流测量的中断和漏测，导致测量不准确。

技术实现思路

[0007]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在切换量程的过程中依旧能保持对电流进行准确测量的电流测量装置和方法。
[0008]一种电流测量装置，所述装置包括：量程切换电路，包括一一对应的多个采样电阻和多个量程选择开关；多个采样电阻串联，位于两端的采样电阻分别为第一电阻和第二电阻，每个所述采样电阻靠近所述第一电阻或远离所述第二电阻的一端为第一端；每个所述量程选择开关的第一端与对应的采样电阻的第二端连接，所述多个量程选择开关的第二端连接在一起；所述多个量程选择开关中的至少一个闭合，所述第一电阻的第一端和所述多个量程选择开关的第二端为待测量电流信号在所述量程切换电路中的输入端和输出端；最大量程测量单元，包括连接的第一运算放大器和第一模数转换器；所述第一运算放大器分别连接所述第一电阻的第一端和第二端，用于测量所述待测量电流信号在所述第一电阻上形成的电压，产生电压测量信号并进行缩放；所述第一模数转换器用于对所述第一运算放大器缩放后的电压测量信号进行测量，得到第一电压值；可调量程测量单元，包括连接的第二运算放大器和第二模数转换器；所述第二运算放大器分别连接所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第二端，用于测量所述待测量电流信号在所述多个采样电阻上形成的电压，产生电压测量信号并进行缩放；所述第二模数转换器用于对所述第二运算放大器缩放后的电压测量信号进行测量，得到第二电压值；处理器，分别与所述第一模数转换器、所述多个量程选择开关的控制端和所述第二模数转换器连接，用于在切换闭合的量程选择开关
时，基于所述第一电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值并输出。
[0009]在其中一个实施例中，所述处理器用于，接收包含目标量程的量程切换指令，所述目标量程与所述多个量程选择开关中的一个对应，所述可调量程测量单元在所述目标量程对应的量程选择开关闭合时的测量量程为目标量程；在接收到所述量程切换指令后的第一设定时长内，将所述目标量程对应的量程选择开关闭合；在接收到所述量程切换指令后的第一设定时长和第二设定时长之间，将接收到所述量程切换指令时闭合的量程选择开关断开，所述第二设定时长大于所述第一设定时长；在接收到所述量程切换指令后的第二设定时长内，基于所述第一电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值并输出；在接收到所述量程切换指令后的第二设定时长外，基于所述第二电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值并输出。
[0010]在其中一个实施例中，所述处理器用于，在接收到所述量程切换指令后的第二设定时长外，确定所述第二运算放大器缩放后的电压测量信号是否在所述第二模数转换器的测量量程外；若确定所述第二运算放大器缩放后的电压测量信号在所述第二模数转换器的测量量程外，则基于所述第一电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值并输出；若确定所述第二运算放大器缩放后的电压测量信号在所述第二模数转换器的测量量程内，则基于所述第二电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值并输出。
[0011]在其中一个实施例中，所述处理器用于，确定所述第二电压值在所述第二模数转换器的测量量程中所占的比例；当所述第二电压值在所述第二模数转换器的测量量程中所占的比例在比例上限和比例下限之间时，确定所述第二运算放大器缩放后的电压测量信号在所述第二模数转换器的测量量程内；当所述第二电压值在所述第二模数转换器的测量量程中所占的比例大于所述比例上限或者小于比例下限时，确定所述第二运算放大器缩放后的电压测量信号在所述第二模数转换器的测量量程外。
[0012]在其中一个实施例中，所述处理器用于，当所述第二电压值逐渐增大时，将第一比例上限作为所述比例上限，第一比例下限作为所述比例下限；当所述第二电压值逐渐减小时，将第二比例上限作为所述比例上限，第二比例下限作为所述比例下限，所述第二比例上限小于所述第一比例上限，所述第二比例下限小于所述第一比例下限。
[0013]在其中一个实施例中，所述装置还包括：中间量程测量单元，包括相互连接的第三运算放大器和第三模数转换器；所述第三运算放大器分别连接所述第一电阻的第一端和第三电阻的第二端，用于测量所述待测量电流信号在所述第一电阻和所述第三电阻之间形成的电压，产生电压测量信号并进行缩放，所述第三电阻为所述多个采样电阻中除所述第一电阻和所述第二电阻之外的一个采样电阻；所述第三模数转换器用于对所述第三运算放大器缩放后的电压测量信号进行测量，得到第三电压值；所述处理器还与所述第三模数转换器连接，用于在接收到所述量程切换指令后的第二设定时长内，确定切换前后闭合的量程选择开关对应的采样电阻是否均串联在所述第三电阻和所述第二电阻的第二端之间；若切换前后闭合的量程选择开关对应的采样电阻均串联在所述第三电阻和所述第二电阻的第二端之间，则基于所述第三电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值；若切换前闭合的量程选择开关和/或切换后闭合的量程选择开关串联在所述第三电阻和所述第一电阻的第一端之间，则基于所述第一电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值。
[0014]在其中一个实施例中，所述处理器用于，若确定所述第二运算放大器缩放后的电
压测量信号在所述第二模数转换器的测量量程外，则确定闭合的量程选择开关对应的采样电阻是否串联在所述第三电阻和所述第一电阻的第一端之间；若闭合的量程选择开关对应的采样电阻串联在所述第三电阻和所述第一电阻的第一端之间，则基于所述第一电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值；若闭合的量程选择开关对应的采样电阻串联在所述第三电阻和所述第二电阻的第二端之间，则基于所述第三电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值并输出。
[0015]在其中一个实施例中，所述处理器用于，若闭合的量程选择开关对应的采样电阻串联在所述第三电阻和所述第二电阻的第二端之间，则确定所述第三运算放大器缩放后的电压测量信号是否在所述第三模数转换器的测量量程外；若确定所述第三运算放大器缩放后的电压测量信号在所述第三模数转换器的测量量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流测量装置，其特征在于，所述装置包括：量程切换电路，包括一一对应的多个采样电阻(10)和多个量程选择开关(20)；多个采样电阻(10)串联，位于两端的采样电阻(10)分别为第一电阻(11)和第二电阻(12)，每个所述采样电阻(10)靠近所述第一电阻(11)或远离所述第二电阻(12)的一端为第一端；每个所述量程选择开关(20)的第一端与对应的采样电阻(10)的第二端连接，所述多个量程选择开关(20)的第二端连接在一起；所述多个量程选择开关(20)中的至少一个闭合，所述第一电阻(11)的第一端和所述多个量程选择开关(20)的第二端为待测量电流信号在所述量程切换电路中的输入端和输出端；最大量程测量单元，包括连接的第一运算放大器(30)和第一模数转换器(40)；所述第一运算放大器(30)分别连接所述第一电阻(11)的第一端和第二端，用于测量所述待测量电流信号在所述第一电阻(11)上形成的电压，产生电压测量信号并进行缩放；所述第一模数转换器(40)用于对所述第一运算放大器(30)缩放后的电压测量信号进行测量，得到第一电压值；可调量程测量单元，包括连接的第二运算放大器(31)和第二模数转换器(41)；所述第二运算放大器(31)分别连接所述第一电阻(11)的第一端和所述第二电阻(12)的第二端，用于测量所述待测量电流信号在所述多个采样电阻(10)上形成的电压，产生电压测量信号并进行缩放；所述第二模数转换器(41)用于对所述第二运算放大器(31)缩放后的电压测量信号进行测量，得到第二电压值；处理器(50)，分别与所述第一模数转换器(40)、所述多个量程选择开关(20)的控制端和所述第二模数转换器(41)连接，用于在切换闭合的量程选择开关(20)时，基于所述第一电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值并输出。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器(50)用于，接收包含目标量程的量程切换指令，所述目标量程与所述多个量程选择开关(20)中的一个对应，所述可调量程测量单元在所述目标量程对应的量程选择开关(20)闭合时的测量量程为目标量程；在接收到所述量程切换指令后的第一设定时长内，将所述目标量程对应的量程选择开关(20)闭合；在接收到所述量程切换指令后的第一设定时长和第二设定时长之间，将接收到所述量程切换指令时闭合的量程选择开关(20)断开，所述第二设定时长大于所述第一设定时长；在接收到所述量程切换指令后的第二设定时长内，基于所述第一电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值并输出；在接收到所述量程切换指令后的第二设定时长外，基于所述第二电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值并输出。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述处理器(50)用于，在接收到所述量程切换指令后的第二设定时长外，确定所述第二运算放大器(31)缩放后的电压测量信号是否在所述第二模数转换器(41)的测量量程外；若确定所述第二运算放大器(31)缩放后的电压测量信号在所述第二模数转换器(41)的测量量程外，则基于所述第一电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值并输出；若确定所述第二运算放大器(31)缩放后的电压测量信号在所述第二模数转换器(41)的测量量程内，则基于所述第二电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值并输出。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理器(50)用于，确定所述第二电压值在所述第二模数转换器(41)的测量量程中所占的比例；当所述第二电压值在所述第二模
数转换器(41)的测量量程中所占的比例在比例上限和比例下限之间时，确定所述第二运算放大器(31)缩放后的电压测量信号在所述第二模数转换器(41)的测量量程内；当所述第二电压值在所述第二模数转换器(41)的测量量程中所占的比例大于所述比例上限或者小于比例下限时，确定所述第二运算放大器(31)缩放后的电压测量信号在所述第二模数转换器(41)的测量量程外。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述处理器(50)用于，当所述第二电压值逐渐增大时，将第一比例上限作为所述比例上限，第一比例下限作为所述比例下限；当所述第二电压值逐渐减小时，将第二比例上限作为所述比例上限，第二比例下限作为所述比例下限，所述第二比例上限小于所述第一比例上限，所述第二比例下限小于所述第一比例下限。6.根据权利要求3
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5任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：中间量程测量单元，包括相互连接的第三运算放大器(32)和第三模数转换器(42)；所述第三运算放大器(32)分别连接所述第一电阻(11)的第一端和第三电阻(13)的第二端，用于测量所述待测量电流信号在所述第一电阻(11)和所述第三电阻(13)之间形成的电压，产生电压测量信号并进行缩放，所述第三电阻(13)为所述多个采样电阻(10)中除所述第一电阻(11)和所述第二电阻(12)之外的一个采样电阻(10)；所述第三模数转换器(42)用于对所述第三运算放大器(32)缩放后的电压测量信号进行测量，得到第三电压值；所述处理器(50)还与所述第三模数转换器(42)连接，用于在接收到所述量程切换指令后的第二设定时长内，确定切换前后闭合的量程选择开关(20)对应的采样电阻(10)是否均串联在所述第三电阻(13)和所述第二电阻(12)的第二端之间；若切换前后闭合的量程选择开关(20)对应的采样电阻(10)均串联在所述第三电阻(13)和所述第二电阻(12)的第二端之间，则基于所述第三电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值；若切换前闭合的量程选择开关(20)和/或切换后闭合的量程选择开关(20)串联在所述第三电阻(13)和所述第一电阻(11)的第一端之间，则基于所述第一电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理器(50)用于，若确定所述第二运算放大器(31)缩放后的电压测量信号在所述第二模数转换器(41)的测量量程外，则确定闭合的量程选择开关(20)对应的采样电阻(10)是否串联在所述第三电阻(13)和所述第一电阻(11)的第一端之间；若闭合的量程选择开关(20)对应的采样电阻(10)串联在所述第三电阻(13)和所述第一电阻(11)的第一端之间，则基于所述第一电压值，确定所述待测量电流信号对应的电流值；若闭合的量程选择开关(20)对应的采样电阻(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙衍翀，周鹏，
申请(专利权)人：华峰测控技术天津有限责任公司，
类型：发明
国别省市：