专利名称：电流测量装置和方法
技术领域：
本发明涉及电子信息领域，特别是涉及一种电流测量装置和方法。
背景技术：
电流参数是电子元器件试验的重要参数之一，对其实现测量是实现监控的基础环节。利用霍尔传感器测量直流电流是比较常用的一种非接触式电流测量方式。一般的测量电流的装置在利用霍尔传感器测量时需要选定一合适的量程，以获得比较精确的测量值，若还有比接入测量的量程更为精确的量程时，往往需要重新换一个更为精确的量程，用户往往需要先获取测量结果，然后根据测量结果判断是否接入的量程为最佳量程，如果不是，还需要用户重新接换量程再一次测量，反复测量选择合适量程导致用户得到自己需要的精确电流值的时间周期大大拉长，同时使得电流测量的操作比较复杂，不够智能化。
发明内容
基于此，有必要针对现有的电流测量装置操作较复杂的问题，提供一种能够自动转换量程的电流测量装置和方法。一种电流测量装置，包括霍尔电流传感器、多量程霍尔电流传感器、电流换算装置和电流值比对装置；所述霍尔电流传感器的量程为所述电流测量装置的最大量程，待测电流通过所述霍尔电流传感器转换成电压；所述多量程霍尔电流传感器包括两个或两个以上量程，待测电流通过所述多量程霍尔电流传感器中的对应量程转换成对应的电压，所述多量程霍尔电流传感器内线圈与所述霍尔电流传感器内线圈并联连接，使用所述多量程霍尔电流传感器中任意量程对待测电流进行测量时，待测电流通过所述霍尔电流传感器，若待测电流通过所述霍尔电流传感器进行测量，则待测电流只经过所述霍尔电流传感器；所述电流换算装置根据霍尔效应将所述电压的大小换算成电流值，所述霍尔电流传感器转换成电压的大小换算成的电流值作为参照电流值，若待测电流连接所述霍尔电流传感器进行测量，则得到与待测电流对应的电压，根据霍尔效应直接换算得到待测电流的电流值，若使用所述多量程霍尔电流传感器中任意量程对待测电流进行测量，所述电流换算装置还根据所述多量程霍尔电流传感器输出所述电压的大小将所述多量程霍尔电流传感器各个量程通过待测电流时的电流值换算出来；所述电流值比对装置将所述电流换算装置换算得到的所述多量程霍尔电流传感器各个量程通过待测电流时的电流值与所述参照电流值进行比对，选择最接近所述参照电流值的电流值作为测量得到的电流值。在其中一个实施例中，所述的电流测量装置，还包括超量程判断装置，所述超量程判断装置用于当电流换算装置换算出来的电流值超出对应的连接量程时，所述超量程判断装置判定待测电流连接超量程。在其中一个实施例中，所述的自动量程转换电流测量装置，所述霍尔电流传感器的量程与所述多量程霍尔电流传感器中的两个或两个以上量程以预定倍数关系依次递减。在其中一个实施例中，所述的自动量程转换电流测量装置，所述霍尔电流传感器测量电流的量程为50A。在其中一个实施例中，所述的自动量程转换电流测量装置，所述预定倍数为5倍。一种电流测量方法，包括步骤预先设定霍尔电流传感器和多量程霍尔电流传感器的量程，并设定所述霍尔电流传感器量程为最大量程，所述多量程霍尔电流传感器具有两个或两个以上量程，将所述多量程霍尔电流传感器内线圈与所述霍尔电流传感器内线圈并联连接，连接任意量程对待测电流进行测量；若待测电流连接所述霍尔电流传感器进行测量，则得到与待测电流对应的电压，根据霍尔效应直接换算得到待测电流的电流值，若待测电流连接所述多量程霍尔电流传感器任意量程进行测量，则得到待测电流连接所述多量程霍尔电流传感器任意量程进行测量的对应电压值和待测电流经过所述霍尔电流传感器时的电压值；根据霍尔效应换算得出通过所述霍尔电流传感器的待测电流的电流值和通过所述多量程霍尔电流传感器连接的量程的电流值，将换算得出的所述霍尔电流传感器测量的电流值作为参照电流值，并根据待测电流连接所述多量程霍尔电流传感器任意量程得到的电压值换算出所述多量程霍尔电流传感器中各个量程通过的待测电流的电流值；将换算得出的所述多量程霍尔电流传感器中各个量程通过的待测电流的电流值和所述参照电流值进行比对，选择最接近所述参照电流值的电流值作为测量得到的电流值。在其中一个实施例中，所述的电流测量方法，将所述对应电流值与所述参照电流值进行比对时，还包括步骤当电流换算装置换算出来的电流值超出对应的连接量程时，所述超量程判断装置判定待测电流连接超量程。在其中一个实施例中，所述的电流测量方法，设定所述霍尔电流传感器的量程与所述多量程霍尔电流传感器中的两个或两个以上量程以预定倍数关系依次递减。在其中一个实施例中，所述的电流测量方法，确定测量电流的最大测量量程为50A。在其中一个实施例中，所述的电流测量方法，确定所述预定倍数为5倍。上述电流测量装置和方法，通过多量程霍尔电流传感器内线圈与所述霍尔电流传感器内线圈并联连接，使得待测电流选择所述多量程霍尔电流传感器中任意量程进行测量时，待测电流经过所述霍尔电流传感器。若待测电流连接所述多量程霍尔电流传感器任意量程进行测量，则测量得到待测电流连接所述多量程霍尔电流传感器任意量程进行测量的电压值和待测电流经过所述霍尔电流传感器时的电压值，再根据霍尔效应换算得到多量程霍尔电流传感器各个量程下的对应电流值以及所述霍尔电流传感器测量得到的电流值，将换算得出的所述霍尔电流传感器测量的电流值作为参照电流值。通过电流值比对装置，选择最接近所述参照电流值的电流值作为测量待测电流得到的电流值，若待测电流选择所述霍尔电流传感器进行测量时，待测电流只经过所述霍尔电流传感器，直接测量得到电压值，经过换算得到电流值。通过选择多量程霍尔电流传感器其中一个量程并测量得出其与待测电流对应的电压值，再换算出若所述多量程霍尔电流传感器其它量程连接，则其他量程对应的电流值，将换算出所述多量程霍尔电流传感器各个量程下的对应电流值与参照电流值进行比对，选择出合适量程下的最精确的电流值作为测量结果，不需要进行量程间的插拔切换，使得电流测量更加智能化。
图1为本发明电流测量装置和方法的其中一实施例的装置连接图；图2为本发明电流测量装置和方法的霍尔电流传感器内线圈和多量程霍尔电流传感器内线圈其中一实施例的并联连接图；图3为本发明电流测量装置和方法的其中一实施例的方法流程图。
具体实施例方式霍尔传感器在输入回路中提高输入匝数比，可以提高输出电流的采样精度。因此在一个霍尔传感器的输入回路中绕不同的匝数时可以获得不同的量程。有此可见在确定规格的霍尔传感器输入回路中绕的线圈匝数越多，则霍尔传感器对应的量程越小，同时也越精确。待测电流通过线圈由霍尔电流传感器感应，对应的输出与测量电流相对应的电压值，该电压值可以根据霍尔效应对应的换算成待测电流的测量电流值。如图1所述，一种电流测量装置，包括霍尔电流传感器110、多量程霍尔电流传感器120、电流换算装置130和电流值比对装置140 ；所述霍尔电流传感器110的量程为所述电流测量装置的最大量程，待测电流通过所述霍尔电流传感器110转换成电压；本实施例中的霍尔电流传感器110根据待测电流具体的测量情况进行选择，且所述霍尔电流传感器110能够检测的量程为电流测量装置的最大量程，确保待测电流通过所述霍尔电流传感器110不会超量程，以便所述霍尔电流传感器110测量得到的电流值作为参照电流值。所述多量程霍尔电流传感器120包括两个或两个以上量程，待测电流通过所述多量程霍尔电流传感器120中的对应量程转换成对应的电压，所述多量程霍尔电流传感器120内线圈与所述霍尔电流传感器110内线圈并联连接，使用所述多量程霍尔电流传感器120中任意量程对待测电流进行测量时，待测电流通过所述霍尔电流传感器110，若待测电流选择所述霍尔电流传感器110进行测量，则待测电流只经过所述霍尔电流传感器110。所述多量程霍尔电流传感器120量程由绕在传感器上的线圈匝数决定。本实施例中利用两个或两个以上不同数量线圈匝数绕于所述多量程霍尔电流传感器120上，线圈之间彼此分隔不受影响，组成两个或两个以上不同量程的多量程霍尔电流传感器120。如图2所示，以两个量程分别为IOA和2A的多量程霍尔电流传感器为例，多量程霍尔电流传感器中的线圈与霍尔电流传感器线圈内并联连接，确保待测电流接入多量程霍尔电流传感器中任意量程进行测量时，待测电流必然经过霍尔电流传感器，即待测电流接多量程霍尔电流传感器中任意量程进行测量时，能够得到多量程霍尔电流传感器测量的一个待测电流接入量程下测量传输的电压值和霍尔电流传感器测量传输的电压值。所述电流换算装置130根据霍尔效应将所述电压的大小换算成电流值，所述霍尔电流传感器110转换成电压的大小换算成的电流值作为参照电流值，若待测电流连接所述霍尔电流传感器110进行测量，则得到与待测电流对应的电压，根据霍尔效应直接换算得到待测电流的电流值，若使用所述多量程霍尔电流传感器120中任意量程对待测电流进行测量，所述电流换算装置130还根据所述多量程霍尔电流传感器120输出所述电压的大小将所述多量程霍尔电流传感器120各个量程通过待测电流时的电流值换算出来；通过霍尔电流传感器110和多量程霍尔电流传感器120测量得到的与待测电流相对应的电压值，再通过霍尔效应换算成对应的电流值，待测电流接入多量程霍尔电流传感器120任意量程得到与接入量程对应的输出电压值，通过霍尔效应和多量程霍尔电流传感器120其他量程绕的线圈匝数，可以对应的换算出待测电流接入其他量程得到的电流值。所述电流值比对装置140将所述电流换算装置130换算得到的所述多量程霍尔电流传感器120中各个量程通过的待测电流的电流值与所述参照电流值进行比对，选择最接近所述参照电流值的电流值作为测量得到的电流值；所述参照电流值为最大量程检测得到的待测电流的电流值，多量程霍尔电流传感器120中各个量程均小于霍尔传感器的量程，而量程相对小的检测得到的电流值必然是比量程相对较大检测得来的电流值精确度高，因此，多量程霍尔电流传感器120中各个量程的对应电流值经过换算出来与参照电流值进行比对，将最接近所述参照电流值的对应电流值作为最终检测得到的电流值。一种电流测量方法，包括步骤步骤S210，预先设定霍尔电流传感器和多量程霍尔电流传感器的量程，并设定所述霍尔电流传感器量程为最大量程，所述多量程霍尔电流传感器具有两个或两个以上量程，将所述多量程霍尔电流传感器内线圈与所述霍尔电流传感器内线圈并联连接，连接任意量程对待测电流进行测量。本实施例中霍尔电流传感器和多量程霍尔电流传感器的量程根据具体的测量情况选择适当的量程，所述霍尔电流传感器能够检测的量程为电流测量装置的最大量程，确保待测电流通过所述霍尔电流传感器在测量待测电流过程中不会超量程，以便所述霍尔电流传感器测量得到的电流值作为参照电流值。本实施例中利用两个或两个以上不同数量线圈匝数绕于所述多量程霍尔电流传感器上，线圈之间彼此分隔不受影响，组成两个或两个以上不同量程的多量程霍尔电流传感器，将所述多量程霍尔电流传感器内线圈与所述霍尔电流传感器内线圈并联连接。连接所述多量程霍尔电流传感器的任意量程进行测量时，待测电流通过所述多量程霍尔电流传感器的同时，还通过霍尔电流传感器，若连接所述霍尔电流传感器进行测量时，待测电流只经过所述霍尔电流传感器。步骤S220，若待测电流连接所述霍尔电流传感器进行测量，则得到与待测电流对应的电压，根据霍尔效应直接换算得到待测电流的电流值，若待测电流连接所述多量程霍尔电流传感器任意量程进行测量，则得到待测电流连接所述多量程霍尔电流传感器任意量程进行测量的对应电压值和待测电流经过所述霍尔电流传感器时的电压值。步骤S230，根据霍尔效应换算得出通过所述霍尔电流传感器的待测电流的电流值和通过所述多量程霍尔电流传感器连接的量程的电流值，将换算得出的所述霍尔电流传感器测量的电流值作为参照电流值，并根据待测电流连接所述多量程霍尔电流传感器任意量程得到的电压值换算出所述多量程霍尔电流传感器中各个量程通过的待测电流的电流值。通过霍尔电流传感器和多量程霍尔电流传感器测量得到的与待测电流相对应的电压值，再通过霍尔效应换算成对应的电流值，待测电流接入多量程霍尔电流传感器任意量程得到与接入量程对应的输出电压值，通过霍尔效应和多量程霍尔电流传感器其他量程绕的线圈匝数，可以对应的换算出待测电流接入其他量程得到的电流值。步骤S240，将换算得出的所述多量程霍尔电流传感器中各个量程通过的待测电流的电流值和所述参照电流值进行比对，选择最接近所述参照电流值的电流值作为测量得到的电流值。若待测电流接入多量程霍尔电流传感器任意量程进行测量，换算得到待测电流对应的多量程霍尔电流传感器各个量程的电流值，只需要换算得到待测电流接入所述多量程霍尔电流传感器其中一个量程的待测电流的电流值，即可通过换算得到各个量程测量下的待测电流的电流值。再通过换算得到的电流值与所述参照电流值进行比对，最接近参照电流值的电流值的电流值即为合适量程下的待测电流的测量值。若待测电流接入程霍尔电流传感器进行测量，则将换算得到的霍尔电流传感器量程下的待测电流值作为合适量程下的待测电流的测量值。上述电流测量装置和方法，通过多量程霍尔电流传感器内线圈与所述霍尔电流传感器内线圈并联连接，使得待测电流选择所述多量程霍尔电流传感器中任意量程进行测量时，待测电流经过所述霍尔电流传感器。若待测电流连接所述多量程霍尔电流传感器任意量程进行测量，则测量得到待测电流连接所述多量程霍尔电流传感器任意量程进行测量的电压值和待测电流经过所述霍尔电流传感器时的电压值，再根据霍尔效应换算得到多量程霍尔电流传感器各个量程下的对应电流值以及所述霍尔电流传感器测量得到的电流值，将换算得出的所述霍尔电流传感器测量的电流值作为参照电流值。通过电流值比对装置，选择最接近所述参照电流值的电流值作为测量待测电流得到的电流值，若待测电流选择所述霍尔电流传感器进行测量时，待测电流只经过所述霍尔电流传感器，直接测量得到电压值，经过换算得到电流值。通过选择多量程霍尔电流传感器其中一个量程并测量得出其与待测电流对应的电压值，再换算出若所述多量程霍尔电流传感器其它量程连接，则其他量程对应的电流值，将换算出所述多量程霍尔电流传感器各个量程下的对应电流值与参照电流值进行比对，选择出合适量程下的最精确的电流值作为测量结果，不需要进行量程间的插拔切换，使得电流测量更加智能化。在其中一个实施例中，所述的电流测量装置，还包括超量程判断装置，所述超量程判断装置用于当电流换算装置换算出来的电流值超出对应的连接量程时，所述超量程判断装置判定待测电流连接超量程。通过超量程判断装置能够即时的判断待测电流是否超出多量程传感器的测量量程。在其中一个实施例中，所述霍尔电流传感器的量程与所述多量程霍尔电流传感器中的两个或两个以上量程以预定倍数关系依次递减。所述霍尔电流传感器测量电流的量程为50A，其中预定倍数优选5倍。为了便于理解，现以霍尔电流传感器和包括两个量程的多量程霍尔电流传感器为例进行说明，选择所述霍尔电流传感器测量电流的量程为50A，则对应的多量程霍尔电流传感器的量程分别为IOA和2A。若待测电流接入所述霍尔电流传感器50A量程处进行测量，则霍尔电流传感器对应输出与待测电流相对应的电压值，经过电流换算装置130换算出测量的待测电流值。若想获得更加精确的待测电流测量值，即将待测电流任意接入多量程霍尔电流传感器中的IOA量程或2A量程进行测量，若待测电流通过多量程霍尔电流传感器中IOA量程时，则得到待测电流通过多量程霍尔电流传感器IOA量程时输出的电压值，通过此电压值依据霍尔效应对应的推算出待测电流接2A量程的换算电流值，通过电流换算装置换算成对应的电流值，例如，待测电流为5A时，所述霍尔电流传感器对应测量得到一个约为5A的值，多量程霍尔电流传感器测量得到的10量程下的测量值约为5A，而2A量程下的测量值由于5A超出2A量程的测量范围，则电流推算装置根据霍尔效应推算出2A量程下测量的待测电流值约为25A，所述多量程霍尔电流传感器与各个量程对应的电流值和所述参照电流值进行比对，选择最接近所述参照电流值的IOA量程下测量的电流值作为待测电流的电流值。若待测电流为IA时，所述霍尔电流传感器对应测量得到一个约为IA的值，多量程霍尔电流传感器测量得到的10量程下的测量值约为1A，而2A量程下的测量值约为1A，由于2A量程的测量精度高于IOA量程的测量精度，所述多量程霍尔电流传感器与各个量程对应的电流值和所述参照电流值进行比对，选择最接近所述参照电流值的2A量程下测量的电流值作为待测电流的电流值。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种电流测量装置，其特征在于，包括霍尔电流传感器、多量程霍尔电流传感器、电流换算装置和电流值比对装置； 所述霍尔电流传感器的量程为所述电流测量装置的最大量程，待测电流通过所述霍尔电流传感器转换成电压； 所述多量程霍尔电流传感器包括两个或两个以上量程，待测电流通过所述多量程霍尔电流传感器中的对应量程转换成对应的电压，所述多量程霍尔电流传感器内线圈与所述霍尔电流传感器内线圈并联连接，使用所述多量程霍尔电流传感器中任意量程对待测电流进行测量时，待测电流通过所述霍尔电流传感器，若待测电流通过所述霍尔电流传感器进行测量，则待测电流只经过所述霍尔电流传感器； 所述电流换算装置根据霍尔效应将所述电压的大小换算成电流值，所述霍尔电流传感器转换成电压的大小换算成的电流值作为参照电流值，若待测电流连接所述霍尔电流传感器进行测量，则得到与待测电流对应的电压，根据霍尔效应直接换算得到待测电流的电流值，若使用所述多量程霍尔电流传感器中任意量程对待测电流进行测量，所述电流换算装置还根据所述多量程霍尔电流传感器输出所述电压的大小将所述多量程霍尔电流传感器各个量程通过待测电流时的电流值换算出来； 所述电流值比对装置将所述电流换算装置换算得到的所述多量程霍尔电流传感器各个量程通过待测电流时的电流值与所述参照电流值进行比对，选择最接近所述参照电流值的电流值作为测量得到的电流值。
2.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，还包括超量程判断装置，所述超量程判断装置用于当电流换算装置换算出来的电流值超出对应的连接量程时，所述超量程判断装置判定待测电流连接超量程。
3.根据权利要求1或2所述的自动量程转换电流测量装置，其特征在于，所述霍尔电流传感器的量程与所述多量程霍尔电流传感器中的两个或两个以上量程以预定倍数关系依次递减。
4.根据权利要求1或2所述的自动量程转换电流测量装置，其特征在于，所述霍尔电流传感器测量电流的量程为50A。
5.根据权利要求3所述的自动量程转换电流测量装置，其特征在于，所述预定倍数为5倍。
6.一种电流测量方法，其特征在于，包括步骤 预先设定霍尔电流传感器和多量程霍尔电流传感器的量程，并设定所述霍尔电流传感器量程为最大量程，所述多量程霍尔电流传感器具有两个或两个以上量程，将所述多量程霍尔电流传感器内线圈与所述霍尔电流传感器内线圈并联连接，连接任意量程对待测电流进行测量； 若待测电流连接所述霍尔电流传感器进行测量，则得到与待测电流对应的电压，根据霍尔效应直接换算得到待测电流的电流值，若待测电流连接所述多量程霍尔电流传感器任意量程进行测量，则得到待测电流连接所述多量程霍尔电流传感器任意量程进行测量的对应电压值和待测电流经过所述霍尔电流传感器时的电压值； 根据霍尔效应换算得出通过所述霍尔电流传感器的待测电流的电流值和通过所述多量程霍尔电流传感器连接的量程的电流值，将换算得出的所述霍尔电流传感器测量的电流值作为参照电流值，并根据待测电流连接所述多量程霍尔电流传感器任意量程得到的电压值换算出所述多量程霍尔电流传感器中各个量程通过的待测电流的电流值； 将换算得出的所述多量程霍尔电流传感器中各个量程通过的待测电流的电流值和所述参照电流值进行比对，选择最接近所述参照电流值的电流值作为测量得到的电流值。
7.根据权利要求6所述的电流测量方法，其特征在于，将所述对应电流值与所述参照电流值进行比对时，还包括步骤当电流换算装置换算出来的电流值超出对应的连接量程时，所述超量程判断装置判定待测电流连接超量程。
8.根据权利要求6或7所述的电流测量方法，其特征在于，设定所述霍尔电流传感器的量程与所述多量程霍尔电流传感器中的两个或两个以上量程以预定倍数关系依次递减。
9.根据权利要求6或7所述的电流测量方法，其特征在于，确定测量电流的最大测量量程为50A。
10.根据权利要求8所述的电流测量方法，其特征在于，确定所述预定倍数为5倍。
全文摘要
本发明公开了一种电流测量装置，包括霍尔电流传感器、多量程霍尔电流传感器、电流换算装置和电流值比对装置。通过选择多量程霍尔电流传感器其中一个量程并测量得出其与待测电流对应的电压值，再换算出若所述多量程霍尔电流传感器其它量程连接待测电流，则其他量程对应的电流值，将换算出所述多量程霍尔电流传感器各个量程下的对应电流值与参照电流值进行比对，选择出合适量程下的最精确的电流值作为测量结果，本发明还公开了一种电流测量方法，通过上述电流测量装置和方法，使得测量电流不需要进行量程间的插拔切换，任意选择量程即可自动测量出合适量程的电流值，使得电流测量更加智能化。
文档编号G01R19/00GK103033667SQ20121053595
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者王晓晗, 王祖文, 陈波, 蒋劲刚, 农冠勇 申请人:工业和信息化部电子第五研究所