一种电流采集电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种电流采集电路，包括电流互感器、增益可调放大电路和单片机，所述电流互感器的两输出端串联一个采样电阻，所述增益可调放大电路包括增益电阻调整模块和差分放大电路，增益电阻调整模块包括第一增益电阻调整单元和第二增益电阻调整单元，所述放大电路的输出端连接于A/D采样端，所述单片机的输出控制端与第一控制开关单元和第二控制开关单元的受控端连接。本实用新型通过单片机控制控制模拟开关的选通，选择放大器不同的增益来实现自动量程的切换。
【专利说明】一种电流采集电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电学领域，具体是一种电流采集电路。
【背景技术】
[0002]在智能电网，智能保护开关和电子断路器中需要对电流进行监测，然后根据监测到的电流信号执行相应的动作或保护。一般需要通过电流互感器，将外部大电流信号转换成小电压信号，然后通过运算放大电路在经过A/D转换后传送到微控制器进行处理。
[0003]一般情况下，外部电流的范围较大，这样经过电流互感器转换的电压信号范围也较大；而4/1)转换需要确保输入的信号满足一定的范围才能得到较高的采样精度。二者存在矛盾。现有的处理方式是将电流互感器进行分档或采用单种规格的互感器，但将作为运算放大器的比例系数的不同电阻阻值做出模块化，根据不同的输入信号选择不同的比例系数电阻模块，这两种方式都可以确保经过互感器转换后的电压信号可以在A/D转换的合适的范围内。但是这两种方式会造成库存管理复杂且在一定条件下存在测试精度差的问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于，针对上述问题，提供一种电流采集电路，以实现方便库存的管理与维护，同时确保测量精度，使设备可靠工作的优点。
[0005]为此，本实用新型公开了一种电流采集电路，包括电流互感器、增益可调放大电路和单片机，所述电流互感器的两输出端串联一个采样电阻，所述增益可调放大电路包括增益电阻调整模块和差分放大电路，增益电阻调整模块包括第一增益电阻调整单元和第二增益电阻调整单元，所述第一增益电阻调整单元包括多个可控开关单体组成的第一控制开关单元和多个电阻单体组成的第一电阻阵列单元，所述第二增益电阻调整单元包括多个可控开关单体组成的第二控制开关单元和多个电阻单体组成的第二电阻阵列单元，所述采样电阻的第一端连接第一增益电阻调整单元，第二端连接第二增益电阻调整单元，第一增益电阻调整单元和第二增益电阻调整单元以增益电阻可调地分别连接于差分放大电路的两输入端，所述放大电路的输出端连接于A/D采样端，所述单片机的输出控制端与第一控制开关单元和第二控制开关单元的受控端连接。
[0006]进一步，所述第一增益电阻调整单元和第二增益电阻调整单元的构成方式均为:多个电阻单体串联后与采样电阻其中一端连接，电阻之间的节点分别通过可控开关单体连接于差分放大电路的其中一个输入端。
[0007]进一步，第一增益电阻调整单元和第二增益电阻调整单元的构成方式均为:多个电阻单体彼此并联后与采样电阻其中一端和差分放大电路的其中一个输入端连接，每条并联电路接入可控开关单体。
[0008]进一步，所述第一控制开关单元和/或第二控制开关单元是模拟开关器件。
[0009]本实用新型具有以下有益效果:
[0010]本实用新型的技术方案，通过单片机控制控制开关的选通，选择放大器不同的增益来实现自动量程的切换，从而减少互感器或电阻模块的规格数，方便库存的管理与维护，同时确保测量精度，使设备可靠工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型实施例所述的电流采集电路的电路图。
【具体实施方式】
[0012]现结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0013]如图1所示，一种电流采集电路，包括电流互感器、增益可调放大电路和单片机，电流互感器101的两输出端113、114分别与采样电阻103的两端连接，选择电阻115、116、117、118串联后与电流互感器101的输出端113 (即采样电阻103的第一端)连接，电阻之间的节点分别通过可控开关单体(这些可控开关单体构成第一控制开关单元)连接于运算放大器107的反相输入端(也可以是选择电阻115、116、117、118彼此并联后与电流互感器101的输出端113和算放大器107的反相输入端连接，然后在每条并联电路中接入可控开关单体)，选择电阻119、120、121、122串联后与电流互感器101的输出端114 (即采样电阻103的第二端)连接，电阻之间的节点分别通过可控开关单体(这些可控开关单体构成第二控制开关单元)与运算放大器107的同相输入端连接(也可以是选择电阻119、120、121、122彼此并联后与电流互感器101的输出端114和算放大器107的同相输入端连接，然后在每条并联电路中接入可控开关单体)，运算放大器107的输出端通过电阻106与反相输入端串联，运算放大器107的同相输入端串联电阻108接地，从而构成一个增益可调的差分比例运算放大电路(简称“差分放大电路”)。运算放大器107的输出端与模拟/数字(A/D)采样端110连接，单片机的两输出控制端111、112分别与第一控制开关单元和第二控制开关单元的受控端连接。
[0014]该实施例中，第一控制开关单元和第二控制开关单元是采用一个多开关控制通道的模拟开关器件105实现，在实际应用中也可采用其他控制开关单元，如继电器、电子开关等。同时，该单片机109采用集成有A/D模块的芯片，因此将运算放大器107的输出端与单片机109的模拟/数字(A/D)采样端110连接，在实际应用中也可采用一个单独的A/D转换器件进行信号采样。
[0015]当采样电阻103采集到的电压信号经过增益可调放大电路放大后，输入到单片机109的A/D采样端110，实现电流测量。
[0016]单片机109的A/D采样端110采样到的电压信号与预设定的电压值对比，如果大于或者小于预设定的电压值时，通过单片机109的输出端输出信号控制模拟开关器件105的开关通道的选通，从而选择放大器不同的增益来实现自动量程的切换。
[0017]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种电流采集电路，包括电流互感器、增益可调放大电路和单片机，其特征在于:所述电流互感器的两输出端串联一个采样电阻，所述增益可调放大电路包括增益电阻调整模块和差分放大电路，增益电阻调整模块包括第一增益电阻调整单元和第二增益电阻调整单元，所述第一增益电阻调整单元包括多个可控开关单体组成的第一控制开关单元和多个电阻单体组成的第一电阻阵列单元，所述第二增益电阻调整单元包括多个可控开关单体组成的第二控制开关单元和多个电阻单体组成的第二电阻阵列单元，所述采样电阻的第一端连接第一增益电阻调整单元，第二端连接第二增益电阻调整单元，第一增益电阻调整单元和第二增益电阻调整单元以增益电阻可调地分别连接于差分放大电路的两输入端，所述放大电路的输出端连接于A/D采样端，所述单片机的输出控制端与第一控制开关单元和第二控制开关单元的受控端连接。
2.根据权利要求1所述的一种电流采集电路，其特征在于:所述第一增益电阻调整单元和第二增益电阻调整单元的构成方式均为:多个电阻单体串联后与采样电阻其中一端连接，电阻之间的节点分别通过可控开关单体连接于差分放大电路的其中一个输入端。
3.根据权利要求1所述的一种电流采集电路，其特征在于:所述第一增益电阻调整单元和第二增益电阻调整单元的构成方式均为:多个电阻单体彼此并联后与采样电阻其中一端和差分放大电路的其中一个输入端连接，每条并联电路接入可控开关单体。
4.根据权利要求1所述的一种电流采集电路，其特征在于:所述第一控制开关单元和/或第二控制开关单元是模拟开关器件。
【文档编号】G01R15/09GK204241537SQ201420806432
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】颜自勇, 翁金彬, 陈文漳 申请人:厦门毅泰机电有限公司