CN109669067A - 多通道高精度电流动态实时检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多通道高精度电流动态实时检测设备，包括电流采样模块、第一判断模块、电流电压转换模块、第二判断模块、阻断模块、处理模块及计算机模块；电流采样模块获取第一采样电流值，第一判断模块对第一采样电流值进行判断后获得第二采样电流值发送至对等级别的电流电压转换模块，电流电压转换模块将第二采样电流值转换为第一采样电压值后发送至第二判断模块，第二判断模块将第一采样电压值与预存的电压值域范围进行比对后得到第二采样电压值并发送至阻断模块及处理模块，阻断模块接收第二采样电压值后使得部分模块短路，处理模块对第二采样电压值进行处理以获得测试电压值并发送至计算机模块后获得测试电流值，简单且操作方便。

Description

多通道高精度电流动态实时检测设备

技术领域

本发明涉及一种多通道高精度电流动态实时检测设备，属于工业控制与测试领域。

背景技术

在当前的测控领域，在电流的测试方案上通常对于uA，mA,和A级的电流测试采用不同的范围和精度的电流测控设备进行测控，如果需要全范围的检测则需要手动在不同的设备之间切换和硬线切换，对于用来记录数据的程序也需要进行调用设备切换。当前的检测设备存在如下不足：

1)、电流测试时需要根据估算实际值可能在的范围，且需要接上对应的设备进行精确测量；

2)、对于电流波动比较大的被测试信号无法进行实时监控；

3)、对于波动范围比较大的信号测量需要进行设备硬切换；

4)、一次只能测量一个通道；

5)、测量成本非常高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够全范围测量且能实时监控在不同级别之间波动的电流，且结构简单、操作方便的多通道高精度电流动态实时检测设备。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多通道高精度电流动态实时检测设备，所述设备包括电流采样模块、第一判断模块、若干个电流电压转换模块、第二判断模块、若干个阻断模块、处理模块、及计算机模块；其中，所述电流采样模块对工作电流进行采样获取第一采样电流值，并将所述第一采样电流值发送至所述第一判断模块，所述第一判断模块接收所述第一采样电流值并将所述第一采样电流值与预存的不同级别的电流值域范围进行比对后获得第二采样电流值，将所述第二采样电流值发送至相对应级别的电流电压转换模块，所述电流电压转换模块接收所述第二采样电流值并将所述第二采样电流值转换为第一采样电压值后发送至所述第二判断模块，所述第二判断模块接收所述第一采样电压值并将所述第一采样电压值与预存的不同级别的电压值域范围进行比对以确定所述第一采样电压值的级别后得到第二采样电压值，将所述第二采样电压值发送至满足级别的阻断模块及处理模块，所述阻断模块接收所述第二采样电压值后使得部分模块短路，所述处理模块接收所述第二采样电压值并对所述第二采样电压值进行线性处理以获得测试电压值，将所述测试电压值发送至所述计算机模块，所述计算机模块接收所述测试电压值并根据换算公式将所述测试电压值转换为测试电流值。

进一步地，若干个所述电流电压转换模块包括第一级电流电压转换模块、第二级电流电压转换模块及第三级电流电压转换模块，所述第一级电流电压转换模块包括第一采样电阻，所述第一采样电阻的阻值范围为0.01-0.1Ω；所述第二级电流电压转换模块包括第二采样电阻，所述第二采样电阻的阻值范围为0.1-1Ω；所述第三级电流电压转换模块包括第三采样电阻，所述第三采样电阻的阻值范围为1-10Ω。

进一步地，所述阻断模块包括与所述第二级电流电压转换模块连接的第一级阻断模块、及与所述第三级电流电压转换模块连接的第二级阻断模块；所述第一级阻断模块包括与第二采样电阻连接的第一场效应管、与所述第一场效应管连接的第一线性放大器及与所述第一线性放大器连接的第一仪表放大器，所述第二级阻断模块包括与第三采样电阻连接的第二场效应管、与所述第二场效应管连接的第二线性放大器及与所述第二线性放大器连接的第二仪表放大器。

进一步地，所述处理模块包括用于放大所述第二采样电压值且将所述第二采样电压值转换为测试电压值的第三线性放大器、及用于收集所述测试电压值的电压数据采集卡。

进一步地，所述计算机模块包括工控计算机，所述工控计算机与所述电压数据采集卡通过USB连接。

进一步地，所述多通道高精度电流动态实时检测设备还包括用于连接所述第二判断模块及处理模块的放大模块，所述放大模块将所述第二采样电压值放大后发送至所述处理模块。

本发明的有益效果在于：通过设置有第一判断模块以判断第一采样电流值级别从而将第一采样电流值发送至相应级别的电流电压转换模块进行转换处理以获得第一采样电压值，再通过设置第二判断模块对第一采样电压值的级别进行判断以获得第二采样电压值，并将第二采样电压值同时发送至满足级别条件的阻断模块及处理模块，阻断模块接收第二采样电压值使得部分模块短路以使得没有短路的模块继续工作并将第二采样电压值处理为第一测试电压值，最后计算机模块根据换算公式将测试电压值转换为测试电流值，达到区分电流级别且实时监测及测量不同级别电流的效果，结构简单且操作方便。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明的多通道高精度电流动态实时检测设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参见图1，本发明的一较佳实施例中的多通道高精度电流动态实时检测设备包括电流采样模块1、第一判断模块2、若干个电流电压转换模块3、第二判断模块4、若干个阻断模块5、处理模块7、及计算机模块8。

所述电流采样模块1对工作电流进行采样获取第一采样电流值，并将所述第一采样电流值发送至所述第一判断模块2，所述第一判断模块2接收所述第一采样电流值并将所述第一采样电流值与预存的不同级别的电流值域范围进行比对后获得第二采样电流值，将所述第二采样电流值发送至相对应级别的电流电压转换模块3，所述电流电压转换模块3接收所述第二采样电流值并将所述第二采样电流值转换为第一采样电压值后发送至所述第二判断模块4，所述第二判断模块4接收所述第一采样电压值并将所述第一采样电压值与预存的不同级别的电压值域范围进行比对以确定所述第一采样电压值的级别后得到第二采样电压值，将所述第二采样电压值发送至满足级别的阻断模块5及处理模块7，所述阻断模块5接收所述第二采样电压值后使得部分模块短路。在本实施例中，所述电压值与范围分别为第一级、第二级及第三级，级数的电压值范围依次递减。当第一采样电压值大于第二级时，则同时将第二采样电压值发送至第一阻断模块5及第二阻断模块5。

所述处理模块7接收所述第二采样电压值并对所述第二采样电压值进行线性处理以获得测试电压值，将所述测试电压值发送至所述计算机模块8，所述计算机模块8接收所述测试电压值并根据换算公式将所述测试电压值转换为测试电流值。在本实施例中，所述换算方法具体为：通过已知的采样电阻值和一定的放大倍数关系换算出被测电流的大小。

在本实施例中，所述第一采样电流值的级别范围包括uA级、mA级及A级三个级别。相应的，若干个所述电流电压转换模块3包括第一级电流电压转换模块31、第二级电流电压转换模块32及第三级电流电压转换模块33，所述第一级电流电压转换模块31用于将A级电流进行转换，所述第二级电流电压转换模块32用于将mA级电流进行转换，所述第三级电流电压转换模块33用于将uA级电流进行转换。

所述第一级电流电压转换模块31包括第一采样电阻，所述第一采样电阻的阻值范围为0.01-0.1Ω；所述第二级电流电压转换模块32包括第二采样电阻，所述第二采样电阻的阻值范围为0.1-1Ω；所述第三级电流电压转换模块33包括第三采样电阻，所述第三采样电阻的阻值范围为1-10Ω。诚然，在其他实施例中，所述电流电压转换模块3可以包括其他级别模块，各级别的采样电阻的阻值范围也可为其他，根据诗经情况而定，在此不做具体限定。

相应的，所述阻断模块5包括与所述第二级电流电压转换模块32连接的第一级阻断模块51、及与所述第三级电流电压转换模块33连接的第二级阻断模块52，即多通道高精度电流动态实时检测设备包含n个电流电压转换模块3，则其就包含n-1个阻断模块5。所述阻断模块5包括与所述第二级电流电压转换模块32连接的第一级阻断模块51、及与所述第三级电流电压转换模块33连接的第二级阻断模块52；所述第一级阻断模块51包括与第二采样电阻连接的第一场效应管、与所述第一场效应管连接的第一线性放大器及与所述第一线性放大器连接的第一仪表放大器，所述第二级阻断模块52包括与第三采样电阻连接的第二场效应管、与所述第二场效应管连接的第二线性放大器及与所述第二线性放大器连接的第二仪表放大器。考虑到uA级和mA级的第三采样电阻及第二采样电阻的阻值比较大，uA级的第三采样电阻的阻值可能选择在10欧左右，且在电路里面处于测量串联关系，所以在实际测试较大电流时除了本身第一采样电阻之外，第三采样电阻会产生高电压，高功耗和高热量甚至烧毁的问题，遂引入场效应管在超过特定电流后会进行第二采样电阻和第三采样电阻的短路，场效管的短接电阻只有豪欧级，使其大电流通过场效应管进行直接短接进行保护从而避免第二采样电阻及第三采样电阻的损坏。

所述处理模块7包括用于放大所述第二采样电压值且将所述第二采样电压值转换为测试电压值的第三线性放大器、及用于收集所述测试电压值的电压数据采集卡。在本实施例中，所述计算机模块8包括工控计算机，所述工控计算机与所述电压数据采集卡通过USB连接。值得注意的是，本实施例的多通道高精度电流动态实时检测设备测试能力取决于电压数据采集卡的数据通道数，假设电压数据采集卡有30通道的数据采集能力的情况下，则可以同时检测10个通道的全范围电流的能力(每个检测通道占用3个数据采集通道)。

所述多通道高精度电流动态实时检测设备还包括用于连接所述第二判断模块4及处理模块7的放大模块6，所述放大模块6将所述第二采样电压值放大后发送至所述处理模块7。相应的，所述放大模块6包括与第一采样电阻连接的第三仪表放大器、与所述第二采样电阻连接的第四仪表放大器及与所述第三采样电阻连接的第五仪表放大器。

本发明的实施过程为：电流采样模块1对工作电流进行采样获取第一采样电流值，并将所述第一采样电流值发送至所述第一判断模块2，所述第一判断模块2判断所述第一采样电流值是uA级或mA级或A级。

假使所述第一采样电流值为A级，则称A级第一采样电流值为第二采样电流值，第一判断模块2将所述第二采样电流值发送至第一级电流电压转换模块31并对其进行电压转换获得第一采样电压值并发送至第二判断模块4进行判断，所述第二判断模块4将所述第一采样电压值与预存的不同级别的电压值域范围(即第一级、第二级、第三级)进行比对后，发现第一采样电压值落入第一级值域范围，则将此时的电压值成为第二采样电压值，并将第二采样电压值发送至第一阻断模块51和第二阻断模块52，第一阻断模块51将第二采样电阻短路，第二阻断模块将第三采样电阻短路，使得工作电流只经过第一采样电阻，并通过与所述第一采样电阻连接的第三仪表放大器放大处理，然后发送至所述处理模块7及计算机模块8以获得最终测试的测试电流数据。

假使所述第一采样电流值为mA级，则称mA级第一采样电流值为第二采样电流值，第一判断模块2将所述第二采样电流值发送至第二级电流电压转换模块32并对其进行电压转换获得第一采样电压值并发送至第二判断模块4进行判断，所述第二判断模块4将所述第一采样电压值与预存的不同级别的电压值域范围(即第一级、第二级、第三级)进行比对后，发现第一采样电压值落入第二级值域范围，则将此时的电压值成为第二采样电压值，并将第二采样电压值发送至第一阻断模块51，第一阻断模块51将第二采样电阻短路，则工作电流只经过第二采样电阻，并通过与所述第二采样电阻连接的第四仪表放大器放大处理，然后发送至所述处理模块7及计算机模块8以获得最终测试的测试电流数据。

假使所述第一采样电流值为uA级，则称uA级第一采样电流值为第二采样电流值，第一判断模块2将所述第二采样电流值发送至第三级电流电压转换模块33并对其进行电压转换获得第一采样电压值并发送至第二判断模块4进行判断，所述第二判断模块4将所述第一采样电压值与预存的不同级别的电压值域范围(即第一级、第二级、第三级)进行比对后，发现第一采样电压值落入第三级值域范围，则将此时的电压值成为第二采样电压值，则工作电流只经过第三采样电阻，并通过与所述第三采样电阻连接的第五仪表放大器放大处理，然后发送至所述处理模块7及计算机模块8以获得最终测试的测试电流数据。

综上所述：通过设置有第一判断模块2以判断第一采样电流值级别从而将第一采样电流值发送至相应级别的电流电压转换模块3进行转换处理以获得第一采样电压值，再通过设置第二判断模块4对第一采样电压值的级别进行判断以获得第二采样电压值，并将第二采样电压值同时发送至满足级别条件的阻断模块5及处理模块7，阻断模块5接收第二采样电压值使得部分模块短路以使得没有短路的模块继续工作并将第二采样电压值处理为第一测试电压值，最后计算机模块8根据换算公式将测试电压值转换为测试电流值，达到区分电流级别且实时监测及测量不同级别电流的效果，结构简单且操作方便。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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。

Claims (6)

1.一种多通道高精度电流动态实时检测设备，其特征在于，所述设备包括电流采样模块、第一判断模块、若干个电流电压转换模块、第二判断模块、若干个阻断模块、处理模块、及计算机模块；其中，所述电流采样模块对工作电流进行采样获取第一采样电流值，并将所述第一采样电流值发送至所述第一判断模块，所述第一判断模块接收所述第一采样电流值并将所述第一采样电流值与预存的不同级别的电流值域范围进行比对后获得第二采样电流值，将所述第二采样电流值发送至相对应级别的电流电压转换模块，所述电流电压转换模块接收所述第二采样电流值并将所述第二采样电流值转换为第一采样电压值后发送至所述第二判断模块，所述第二判断模块接收所述第一采样电压值并将所述第一采样电压值与预存的不同级别的电压值域范围进行比对以确定所述第一采样电压值的级别后得到第二采样电压值，将所述第二采样电压值发送至满足级别的阻断模块及处理模块，所述阻断模块接收所述第二采样电压值后使得部分模块短路，所述处理模块接收所述第二采样电压值并对所述第二采样电压值进行线性处理以获得测试电压值，将所述测试电压值发送至所述计算机模块，所述计算机模块接收所述测试电压值并根据换算公式将所述测试电压值转换为测试电流值。

2.如权利要求1所述的多通道高精度电流动态实时检测设备，其特征在于，若干个所述电流电压转换模块包括第一级电流电压转换模块、第二级电流电压转换模块及第三级电流电压转换模块，所述第一级电流电压转换模块包括第一采样电阻，所述第一采样电阻的阻值范围为0.01-0.1Ω；所述第二级电流电压转换模块包括第二采样电阻，所述第二采样电阻的阻值范围为0.1-1Ω；所述第三级电流电压转换模块包括第三采样电阻，所述第三采样电阻的阻值范围为1-10Ω。

3.如权利要求2所述的多通道高精度电流动态实时检测设备，其特征在于，所述阻断模块包括与所述第二级电流电压转换模块连接的第一级阻断模块、及与所述第三级电流电压转换模块连接的第二级阻断模块；所述第一级阻断模块包括与第二采样电阻连接的第一场效应管、与所述第一场效应管连接的第一线性放大器及与所述第一线性放大器连接的第一仪表放大器，所述第二级阻断模块包括与第三采样电阻连接的第二场效应管、与所述第二场效应管连接的第二线性放大器及与所述第二线性放大器连接的第二仪表放大器。

4.如权利要求1所述的多通道高精度电流动态实时检测设备，其特征在于，所述处理模块包括用于放大所述第二采样电压值且将所述第二采样电压值转换为测试电压值的第三线性放大器、及用于收集所述测试电压值的电压数据采集卡。

5.如权利要求4所述的多通道高精度电流动态实时检测设备，其特征在于，所述计算机模块包括工控计算机，所述工控计算机与所述电压数据采集卡通过USB连接。

6.如权利要求1所述的多通道高精度电流动态实时检测设备，其特征在于，所述多通道高精度电流动态实时检测设备还包括用于连接所述第二判断模块及处理模块的放大模块，所述放大模块将所述第二采样电压值放大后发送至所述处理模块。