电流测量设备和包括这样的设备的处理单元制造技术

一种电流测量设备，包括：第一测量电阻器（１Ａ），接收测量电流（Ｉｓ，ＩｓＡ），第一信号放大器（２Ａ），具有连接到所述第一测量电阻器的输入端和提供第一测量信号（ＳＡ）的输出端。第二测量电阻器（１Ｂ）与所述第一测量电阻器（１Ａ）串联连接，以及第一电压限制装置（６Ａ，８，９）与第一测量电阻器（１Ａ）并联连接，以当所述第一测量电阻器（１Ａ）上达到第一限制电压（ＶＬ１）时，分流第一分路电流（ＩＬ１）。第一测量电阻器（１Ａ）的值大于第二测量电阻器（１Ｂ）的值。一种处理单元包括一个这样的电流测量设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电流测量设备，包括 -测量电阻器，)t人电流传感器^^收测量电流，和-信号放大器，具有连接到所述测量电阻器的输入端和提供表示要被测 量的电流的测量信号的输出端。
技术介绍
诸如图l所示的已知电流测量设备通常包括低值的测量电阻器1,用来 接收要被测量的电流。为了大大地减小测量电阻器的值，具有宽的动态测量 范围的设备还包括信号放大器2,其连接到测量电阻器，以放大由于测量电 阻器的很低的值导致的弱值的信号。连接到放大器的输出端的模拟-数字信 号转换器提供表示流过测量电阻器的电流的数字信号。通常，测量电阻器和 放大器输入端由电压浪涌限制器4来保护。当测量设备用于测量强AC电流 时，电流互感器(current transformer ) 5包括^皮设计为具有要^皮测量的流过 后者的电流的初级电路和将测量电流提供给电阻器1的次级绕组。弱值的测量电阻器的使用使得在其上测量电流的电路不被干扰。特別 是，当使用电流互感器时，次级绕组上的弱测量电阻器防止所述互感器的磁 路饱和。但是，弱的电阻值需要使用高增益的信号放大器。可以对电阻器l布置 几个放大级，适合于流入电阻器的不同的电流电平。大的增益还致使噪声以 及特别是存在于工业环境中的杂散信号的放大。增加的增益还导致放大器或 其它电子电路的偏移(offset)的过度放大。自动放大器增益控制确实存在。 但是，这些复杂的以及不很可靠的电路也引入了很大的测量误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有宽的动态测量范围、弱的输入阻抗和简单 而可靠的结构的电流测量设备。本专利技术的进一步的目的是提供包括这样的测量设备的处理单元。根据本专利技术的电流测量设备包括 -第一测量电阻器，接收测量电流，-第一信号放大器，具有连接到所述第一测量电阻器的输入端和提供第 一测量信号的输出端，-第二测量电阻器，与所述第一测量电阻器串联连接，和-第一电压限制装置，与第一测量电阻器并联连接，以当所述第一测量 电阻器上达到第一限制电压时，分流第一分路电流，第一测量电阻器的值大于第二测量电阻器的值。在优选实施例中，该测量设备包括第二电压限制装置，与第二测量电阻 器并联连接，以当所述第二测量电阻器上达到第二限制电压时，分流第二限 制电流。在特定的实施例中，该测量设备包括第二信号放大器，连接到第二测量 电阻器，以提供第二测量信号，所述第一放大器具有比所述第二放大器的增 益高的增益。第一限制装置优选地具有小于1伏特的限制电压，用于小于1安培的分 路电流。有利地，第一限制装置包括两个首尾反向并联连接的二极管。第二限制装置优选地具有小于2伏特的限制电压，用于小于2安培的分 路电流。有利地，第二限制装置包括首尾反向并联连接的两组二极管，每组 二极管包括两个串联连接的二极管。优选地，由第一测量电阻器、第二测量电阻器和所述第一放大器的放大 系数组成的第一增益通路对由第二测量电阻器和所述第二放大器的放大系 数组成的第二增益通路之比近似等于由要被测量的电流的最大值和要被测 量的电流的最小值相比而定义的动态测量范围的平方根。有利地，所述第一测量电阻器的值和所述第二测量电阻器的值之间的比 -陂包括在5和15之间。有利地，所述第一放大器的放大系数和第二放大器的放大系数(或第二 增益通路的放大系数)之间的比被包括在5和20之间。根据本专利技术的 一种处理单元包括-至少一个电流互感器，包括接收要被测量的初 电流的初级电路和提 供表示所述要被测量的初级电流的次级测量电流的次级绕组，-至少一个电流测量设备，连接到所述电流互感器的次级绕组，以测量 所述次级电流并且提供表示该次级电流的测量信号，-处理装置，连接到所述测量设备，以接收所述测量信号，所述至少一个测量设备是根据上面定义的测量设备，其接收该次级测量电流并提供-表示流过第 一测量电阻器的电流的第 一测量信号，和-表示流过第二测量电阻器的电流的第二测量信号。 附图说明通过下面对本专利技术的特定实施例的描述，其他优点和特征将变得更清楚其中-图l表示根据现有技术的电流测量设备的图，-图2表示根据本专利技术的实施例的电流测量设备的第 一图，-图3表示根据本专利技术的实施例的电流测量设备的第二图，-图4表示根据本专利技术的实施例的电流测量设备的增益通路的曲线图。具体实施例方式图2所述的根据本专利技术的实施例的电流测量设备包括接收测量电流IsA 的第一测量电阻器1A，和具有连接到所述第一测量电阻器1A的输入端和提 供第一测量信号SA的输出端的第一信号放大器2A。根据本专利技术的此实施 例，该设备有利地包括与所述第 一 电阻器1A串联连接的第二测量电阻器IB, 第一测量电阻器1A的值大于第二测量电阻器1B的值。第一测量电阻器1A 被设计成测量弱电流，而非常低的值的电阻器IB祐 没计成测量强电流。第 一电压限制器6A与较高值的第一测量电阻器1A并联连接，用于一旦超过 第一电压阈值VL1，则将分路电流IL1分流到第二测量电阻器1B。在图2所示的设备中，对于很弱的电流，几乎所有的测量电流Is流经第 一电阻器1A并且流经非常低的值的第二电阻器1B。从而在第一电阻器1A 上产生第一电压V1A，并且在第二电阻器1B上产生第二电压V1B。因为电 阻器1A的值大于电阻器1B的值，所以电压V1A高于电压V1B。当测量电 流增大时，电压VIA以相同比例增大。然后， 一旦超过第一电压限制器的 阈值VL1，则电流IL1被从第一电阻器1A中分流以直接施加到第二电阻器1B。在这种情况下，电流Is净皮分成流入电阻器1A的电流Isl和流经第一电 压限制器6A的电流ILl ，这两个电流Isl和ILl的和对应于电流Is，它们在 第二测量电阻器IB中得到。在此电流电平时，电阻器IA上的电压被限制， 并且电流测量通路是仅使用第二电阻器IB的那个通路。经由参考线14电流 Is返回。这样的设备-通过中间值的电阻器1A或电阻器IA和IB的串联连接结合利用中间 增益;^文大器，增强了弱电流的测量，-在强电流的情况下，增强了第一测量电阻器上的电压的限制，以特许 电流流到第二测量电阻器IB中并且限制测量设备的输入阻抗，以及-增强了在仅仅具有低值的第二测量电阻器IB上的强电流的测量。图2的设备还包括与第二测量电阻器IB并联连接的第二电压限制器 6B，以将第二测量电阻器IB上的电压VB1限制到第二限制值VL2,用于 能够超过测量动态范围的很强的电流Is。第二限制器6B通过对于任何电流 值都使得其变低，而进一步地改善了弱阻抗。因而，当超过电阻器IB上的 电压VL2时，电流IL2流入电压限制器6B。串^L的电阻器IA和IB上的总 电压Vs限于电压限制器6A和6B的限制电压VL1和VL2的总和，即使对 于超过测量范围的非常高的电流也是如此。有利地，连接到第二测量电阻器的第二信号放大器2B使得能够提供第 二放大的测量信号，所述第一放大器2A具有比所述第二放大器2B的增益 高的增益。从第一和第二放大器2A和2B输出的信号SA和SB优选地;波施加于分 别用于模数转换的转换器3A和3B的输入端。来自于转换器的输出端上的 数字信号被提供给处理电路7。电路7可以具体地是可以被定制的微处理器、 微控制器或混合电路。第一电压限制器优选地具有小于1伏特的限制电压，用于小于1安培的 分路电流。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流测量设备，其特征在于该测量设备包括：　－第一测量电阻器（１Ａ），接收测量电流（Ｉｓ，ＩｓＡ），　－第一信号放大器（２Ａ），具有连接到所述第一测量电阻器的输入端和提供第一测量信号（ＳＡ）的输出端，　－第二测量电阻器（ １Ｂ），与所述第一测量电阻器（１Ａ）串联连接，和　－第一电压限制装置（６Ａ，８，９），与第一测量电阻器（１Ａ）并联连接，以当所述第一测量电阻器（１Ａ）上达到第一限制电压（ＶＬ１）时，分流第一分路电流（ＩＬ１），　第一测量电阻器（ １Ａ）的值大于第二测量电阻器（１Ｂ）的值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊范卡莱尼内，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]