CN112858756B - 电流测试装置、电流测试方法和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电流测试装置，包括采样模块、增益调节模块和上位机。其中，采样模块用于采集采样电阻两端的差分信号并将差分信号反馈至增益调节模块，增益调节模块用于根据差分信号确定采样电流并将采样电流反馈至上位机，上位机根据采样电流调节增益调节模块的增益大小以改变电流测试装置的采集量程。本申请公开的电流测试装置中，根据采样电阻两端的差分信号确定采样电流，并根据采样电流调节增益大小，从而改变电流测试装置的采集量程，同时能够调节电流测试装置的精度，使得测量精度与采集量程相对应，在不更换电流测试装置的情况下，能够确保对于不同量级的电流的精确测量。本申请还公开了一种电流测试方法和电子设备。

Description

电流测试装置、电流测试方法和电子设备

技术领域

本申请涉及电流测试技术领域，特别涉及一种电流测试装置、电流测试方法和电子设备。

背景技术

相关技术中，对于同一电流测试装置，其量程通常为固定的量程，量程无法根据测试电流的大小进行相应的变换，且电流测试装置的测试精度也固定，测试精度无法根据测试电流的大小进行相应的变换。在采样电流的波动范围较大时，为确保对于不同量级的电流都能够精确测量，需更换不同量程的电流测试装置，测试过程较为繁琐。

发明内容

有鉴于此，本申请的实施例提供了一种电流测试装置，所述电流测试装置包括采样模块、增益调节模块和上位机，其中，

所述采样模块用于采集采样电阻两端的差分信号并将所述差分信号反馈至所述增益调节模块；

所述增益调节模块用于根据所述差分信号确定采样电流并将所述采样电流反馈至所述上位机；

所述上位机根据所述采样电流调节所述增益调节模块的增益大小以改变所述电流测试装置的采集量程。

在某些实施方式中，所述电流测试装置包括电源模块，所述电源模块与所述增益调节模块的参考电压源端连接，所述电源模块用于为增益调节模块提供参考电压源。

在某些实施方式中，所述电流测试装置包括第一隔离模块，所述第一隔离模块的第一地端与所述上位机的接地端共同接入第一地，所述第一隔离模块的第二地端与所述增益调节模块的接地端共同接入第二地。

在某些实施方式中，所述采样模块包括所述采样电阻、滤波单元和过压保护单元，所述滤波单元包括限流保护电阻和滤波电容。

在某些实施方式中，所述增益调节模块包括模拟数字转换器，所述模拟数字转换器包括可编程增益放大器，所述上位机通过串行外设接口与所述可编程增益放大器连接以调节所述可编程增益放大器的增益大小。

在某些实施方式中，所述电流测试装置包括第二隔离模块，所述第二隔离模块与所述增益调节模块、所述上位机以及所述第一隔离模块连接。

在某些实施方式中，所述增益调节模块通过RS485数据线或CAN总线与所述上位机进行通信。

本申请实施方式提供了一种电流测试方法，所述电流测试方法包括以下步骤：

获取在当前增益下的当前采样电流；

判断所述当前采样电流是否小于与当前增益对应的预设电流阈值；

在所述当前采样电流小于所述与当前增益对应的预设电流阈值的情况下，改变所述当前增益以调节电流测试装置的采集量程。

在某些实施方式中，所述电流测试方法包括：

在所述当前采样电流大于或等于所述与当前增益对应的预设电流阈值的情况下，保持所述当前增益不变。

本申请实施方式提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述任一实施方式所述的电流测试装置。

本申请实施方式的电流测试装置、电流测试方法和电子设备中，根据采样电阻两端的差分信号确定采样电流，并根据采样电流调节增益模块的增益大小，从而改变电流测试装置的采集量程，且在改变采集量程的同时能够调节电流测试装置的精度，使得测量精度与采集量程相对应，在不更换电流测试装置的情况下，能够确保对于不同量级的电流的精确测量。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的电流测试装置的模块示意图；

图2是本申请实施方式的电流测试装置的部分电路图；

图3是本申请实施方式的电流测试方法的流程示意图。

主要元件符号说明：

电流测试装置10、采样模块110、采样电阻R1、增益调节模块120、上位机130、电源模块140、第一隔离模块150、第二隔离模块160、第一地GND、第二地GND2、第一电源VCC、第二电源VCC2、过压保护单元D、滤波电容C、第一子限流保护电阻R2、第二子限流保护电阻R3。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

请一并参阅图1和图2，本申请实施方式提供了一种电流测试装置10，电流测试装置10包括采样模块110、增益调节模块120和上位机130。其中，采样模块110用于采集采样电阻R1两端的差分信号并将差分信号反馈至增益调节模块120，增益调节模块120用于根据差分信号确定采样电流并将采样电流反馈至上位机130，上位机130根据采样电流调节增益调节模块120的增益大小以改变电流测试装置10的采集量程。

具体地，相关技术中，对于同一电流测试装置，其量程通常为固定的量程，量程无法根据测试电流的大小进行相应的变换，且电流测试装置10的测试精度也固定，测试精度无法根据测试电流的大小进行相应的变换。例如，在对汽车电控零部件进行电流测试时，由于汽车电控零件工作时和休眠时的电流相差较大，传统的电流测试装置对于不同量级的电流无法做到精确测量。为达到精确测量不同量级电流的目的，通常需更换不同量程的电流测试装置，测试过程较为繁琐。

本申请实施方式的电流测试装置10中，根据采样电阻R1两端的差分信号确定采样电流，并根据采样电流调节增益模块的增益大小，从而改变电流测试装置10的采集量程，且在改变采集量程的同时能够调节电流测试装置10的精度，使得测量精度与采集量程相对应，在不更换电流测试装置10的情况下，能够确保对于不同量级的电流的精确测量。

需要说明地，上位机130可以是单片机、计算机等任一具有判断和发送指令功能的设备，具体不做限定。

在某些实施方式中，电流测试装置10包括电源模块140，电源模块140与增益调节模块120的参考电压源端VREF连接，电源模块140用于为增益调节模块120提供参考电压源。

具体地，电源模块140与增益调节模块120的参考电压源端VREF连接，为增益调节模块120提供参考电压源。电源模块140还与增益调节模块120的工作电压端VDD+连接，为增益调节模块120提供工作电压。

电源模块140为增益调节模块120提供参考电压源，参考电压源用于确定被测信号的准确幅值。例如，电源模块140提供的参考电压源为2.5V，则当被测信号达到2.5V时，增益调节模块120输出满量程的读数，用户就会知道增益调节模块120的满量程等于2.5V。

此外，不同的增益调节模块120连接参考电压源的方式不同，有的增益调节模块120是外接参考电压源，有的增益调节模块120是内置参考电压源，还有的增益调节模块120外接参考电压源和内置参考电压源都可以用，但外接参考电压源优先于内置参考电压源。本申请实施方式中的增益调节模块120使用外接参考电压源。

在某些实施方式中，电流测试装置10包括第一隔离模块150，第一隔离模块150的第一接地端与上位机的接地端共同接入第一地GND，第一隔离模块150的第二地端与增益调节模块的接地端共同接入第二地GND2。

具体地，第一隔离模块150的第一接地端与上位机的接地端共同接入第一地GND，第一隔离模块150的第二地端与增益调节模块的接地端共同接入第二地GND2。如此，通过第一隔离模块150，能够将增益调节模块120的地线与上位机130的地线隔离开，使得与增益调节模块120连接的采样模块110能够直接采集较高电源供电的差分信号，同时不影响上位机130的正常工作。

例如，第一隔离模块150采用输入电压为5V、输出电压为5V、输出电流200mA的隔离模块时，能够隔离1500V的电压。也即是说，采样模块110能够直接采集使用1500V以下的电源供电的差分信号。

如此，能够确保采样模块110在采集较高电源供电的差分信号时，上位机130依然能够准确运行，保障电流测试装置10的稳定性和可靠性。

在某些实施方式中，采样模块110包括采样电阻R1、滤波单元和过压保护单元D，所述滤波单元包括限流保护电阻和滤波电容。

具体地，过压保护单元D采用两个反向串联的二极管，在同一时刻，过压保护单元D中只有一个二极管处于导通状态，另一个二极管处于截止状态。如此，将二极管的正反向压降钳制在二极管正向导通压降以下，从而起到保护采样模块110电路的目的。

滤波单元包括限流保护电阻和滤波电容C，其中，限流保护电阻包括第一子限流保护电阻R2和第二子限流保护电阻R3。滤波单元可以是低通滤波单元，在采样模块110中的信号频率较大时，滤波电容C的阻抗较大，输出信号较弱。如此，能够实现对不同频率信号的滤波。

在某些实施方式中，增益调节模块120包括模拟数字转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)，ADC包括可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier，PGA)，上位机130通过串行外设接口与PGA连接以调节PGA的增益大小。

具体地，增益调节模块120接收采样模块110的差分信号，根据差分信号计算得到当前增益下的当前采样电流，并将当前采样电流反馈至上位机130。上位机130的串行外设接口与PGA连接，在上位机130判断当前采样电流小于与当前增益对应的预设电流阈值时，通过串行外设接口改变PGA当前增益的大小，进而调整增益调节模块120的采集量程，从而达到调节电流测试装置10的采集量程的目的。

PGA增益大小与增益调节模块120采集量程的部分对应关系如下表所示。

PGA大小	采集量程
		1	±5V
2	±2.5V
		4	±1.25V
8	±0.625V
		16	±321.5mV
32	±156.25mV
		64	±78.125mV

例如，采样电阻R1阻值R＝4mΩ，采样电流I＝1000A时，采样电阻R1两端的电压为4V。则设置PGA增益大小为1，使得增益调节模块120的采集量程为0-5V。

又如，采样电阻R1阻值R＝4mΩ，采样电流I＝500A时，采样电阻R1两端的电压为2V。则设置PGA增益大小为2，使得增益调节模块120的采集量程为0-2.5V。

此外，增益调节模块120可以采用24位ADC。由于24位ADC中每一位对应的电压为增益调节模块120采集量程除以2的24次方，因此，在增益调节模块120的采集量程改变时，测量精度也会随之改变。

如此，能够使得测量精度与采集量程相对应，在不更换电流测试装置10的情况下，能够确保对于不同量级的电流的精确测量。

在某些实施方式中，电流测试装置10包括第二隔离模块160，第二隔离模块160与增益调节模块120、上位机130以及第一隔离模块150连接。

具体地，第二隔离模块160将增益调节模块120的地线与上位机130的信号线隔离开，同时隔离了上位机130的地线与串行外设接口的信号线。如此，实现了模拟信号、数字信号与串行外设接口信号三个部分电源的隔离，确保采样模块110在采集较高电源供电的差分信号时，上位机130依然能够准确运行，保障电流测试装置10的稳定性和可靠性。

在某些实施方式中，增益调节模块120通过RS485数据线或CAN总线与上位机130进行通信。

具体地，RS485数据线可以在较远距离实现电流数据的可靠传输，有利于实现远程数据监测。

CAN总线也能够实现远距离的数据传输，且由于大部分车辆均采用CAN总线作为通信方式，在电流测试装置10中使用CAN总线与上位机130进行通信，在电流测试装置10对车辆进行电流测试的场合，能够提高电流测试装置10的电流测试效率。

请参阅图3，本申请实施方式还提供了一种电流测试方法，电流测试方法包括如下步骤：

S11：获取在当前增益下的当前采样电流；

S12：判断当前采样电流是否小于与当前增益对应的预设电流阈值；

S13：在当前采样电流小于与当前增益对应的预设电流阈值的情况下，改变当前增益以调节电流测试装置10的采集量程。

本申请实施方式的电流测试方法可以由电流测试装置10实现。

本申请实施方式的电流测试方法，部分具体实施例可参考前述电流测试装置10的实施例，此处不再赘述。

进一步地，预设电流阈值可以包括多个预设子电流阈值，从而形成多个采集量程挡位，如此，在兼顾采集范围的广泛性的同时，能够确保各个采集量程内的测量精度较高。

在一些实施例中，设置电流测试装置10的采集量程为0-2000A，其中分为7个挡位，即0-5A、0-10A、0-50A、0-100A、0-500A、0-1000A、0-2000A。在每一个挡位下，可以再次分为7个子挡位，例如0-5A的采集量程可以分为0-78.125mV、0-156.25mV、0-321.5mV、0-0.625V、0-1.25V、0-2.5V、0-5V。

需要说明地，在电流测试装置中设置多个电阻值和/或功率不同的采样电阻R1，可以通过选择不同的采样电阻改变电流测试装置10的采集量程，也可以通过调节PGA增益大小改变电流测试装置10的采集量程。也即是说，电流测试装置10的采集量程由采样电阻R1和PGA增益大小共同决定。

进一步地，设置PGA增益大小为1时，增益调节模块120的采集量程为0-5V，在当前采样电流小于500A时，将PGA增益调整为2，使得增益调节模块120的采集量程为0-2.5V，并再次获取当前采样电流。在PGA增益为2时的采样电流小于250A时，将PGA增益调整为3，使得增益调节模块120的采集量程为0-1.25V。以此类推。

本申请实施方式的电流测试方法中，通过判断当前采样电流是否小于与当前增益对应的预设电流阈值，从而根据当前采样电流调节增益大小，改变电流测试装置10的采集量程，且在改变采集量程的同时能够调节电流测试装置10的精度，使得测量精度与采集量程相对应，在不更换电流测试装置10的情况下，能够确保对于不同量级的电流的精确测量。

请再次参阅图3，在某些实施方式中，电流测试方法包括：

S14：在当前采样电流大于或等于与当前增益对应的预设电流阈值的情况下，保持当前增益不变。

具体地，在当前采样电流大于或等于与当前增益对应的预设电流阈值的情况下，可以推断出当前增益对应的采集量程以及测量精度能够与当前采样电流相当，则无需改变当前增益。

如此，能够在兼顾采集范围的广泛性的同时，确保各个采集量程内的测量精度较高。

本申请实施方式还提供了一种电子设备，电子设备包括上述任一实施方式所述的电流测试装置10。

本申请实施方式的电子设备中，包括上述任一实施方式的电流测试装置10。

本申请实施方式的电子设备中，根据采样电阻R1两端的差分信号确定采样电流，并根据采样电流调节增益模块的增益大小，从而改变电流测试装置10的采集量程，且在改变采集量程的同时能够调节电流测试装置10的精度，使得测量精度与采集量程相对应，在不更换电流测试装置10的情况下，能够确保对于不同量级的电流的精确测量。

本申请实施方式还提供了一种计算机可读存储介质。一个或多个包含计算机可执行指令的非易失性计算机可读存储介质，当计算机可执行指令被一个或多个处理器执行时，使得处理器执行上述任一实施方式的电流测试方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于一非易失性计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)等。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种电流测试装置，其特征在于，所述电流测试装置包括采样模块、增益调节模块和上位机，其中，

所述采样模块用于采集采样电阻两端的差分信号并将所述差分信号反馈至所述增益调节模块；

所述增益调节模块用于根据所述差分信号确定采样电流并将所述采样电流反馈至所述上位机，所述增益调节模块包括模拟数字转换器，所述模拟数字转换器包括可编程增益放大器，所述上位机通过串行外设接口与所述可编程增益放大器连接以调节所述可编程增益放大器的增益大小；

所述上位机根据所述采样电流调节所述增益调节模块的增益大小以改变所述电流测试装置的采集量程；

所述电流测试装置包括第一隔离模块，所述第一隔离模块的第一地端与所述上位机的接地端共同接入第一地，所述第一隔离模块的第二地端与所述增益调节模块的接地端共同接入第二地，以将所述增益调节模块的地线与所述上位机的地线隔离开；

所述电流测试装置包括第二隔离模块，所述第二隔离模块与所述增益调节模块、所述上位机以及所述第一隔离模块连接；

所述第二隔离模块将所述增益调节模块的地线与所述上位机的信号线隔离开，同时隔离了所述上位机的地线与所述串行外设接口的信号线，以将模拟信号、数字信号与串行外设接口信号三个部分电源隔离。

2.根据权利要求1所述的电流测试装置，其特征在于，所述电流测试装置包括电源模块，所述电源模块与所述增益调节模块的参考电压源端连接，所述电源模块用于为增益调节模块提供参考电压源。

3.根据权利要求1所述的电流测试装置，其特征在于，所述采样模块包括所述采样电阻、滤波单元和过压保护单元，所述滤波单元包括限流保护电阻和滤波电容。

4.根据权利要求1所述的电流测试装置，其特征在于，所述增益调节模块通过RS485数据线或CAN总线与所述上位机进行通信。

5.一种电流测试方法，通过权利要求1-4中任一项所述的电流测试装置进行实施，其特征在于，所述电流测试方法包括以下步骤：

获取在当前增益下的当前采样电流；

判断所述当前采样电流是否小于与当前增益对应的预设电流阈值；

在所述当前采样电流小于所述与当前增益对应的预设电流阈值的情况下，改变所述当前增益以调节电流测试装置的采集量程。

6.根据权利要求5所述的电流测试方法，其特征在于，所述电流测试方法包括：

在所述当前采样电流大于或等于所述与当前增益对应的预设电流阈值的情况下，保持所述当前增益不变。

7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-4中任一项所述的电流测试装置。