CN116609578B - 一种高精度数字电流传感器及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高精度数字电流传感器及其测试方法包括：将高精度数字电流传感器与被测电流连接，控制电流传感器循环执行高电平输出状态和低电平输出状态，进行测试工作，采集指定器件的电压变化波形，当所有指定器件的电压同步变化时，确定电流传感器通过第一测试，在目标指定器件对应的目标电压变化波形上获取目标电压变化波形下降沿到达指定位置的第一时长以及下降沿到达极小值的第二时长，根据第一时长和第二时长确定被测电流的测量值，当测量值与在预设值范围内时，确定电流传感器通过第二测试，在测试电流传感器时，对电流传感器进行两次检测，从而判断其精确度是否合格，且操作过程简单，适合不同的电流传感器。

Description

一种高精度数字电流传感器及其测试方法

技术领域

本发明涉及电流传感器技术领域，特别涉及一种高精度数字电流传感器及其测试方法。

背景技术

电流传感器，是一种检测装置，能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的电子器件。目前，传统的电流传感器电路复杂，制作成本高，在使用时对工作环境要求极高，精度低。且目前的传统的电流传感器测试方法是通过直流电源产生恒定的电流，在测试时对直流电源的驱动能力要求很高，而且在大电流情况下，会产生很大的焦耳热，从而影响***的稳定性，不利于全面推广使用。

因此，本发明提供了一种高精度数字电流传感器及其测试方法。

发明内容

本发明一种高精度数字电流传感器及其测试方法，具有电路简单，成本低，不用运放、AD等模拟器件，抗干扰能力强等特点，利用磁芯作为敏感原件代替了霍尔芯片，提高了电流传感器的精度，在测试电流传感器时，对电流传感器进行两次检测，从而判断其精确度是否合格，且操作过程简单，适合不同的电流传感器。

本发明提供了一种高精度数字电流传感器，包括：

磁芯、绕组、开关、电流采样电阻、直流电源、控制线、电压比较器、模拟比较器和单片机；

磁芯为软磁体制成的闭合磁芯，磁芯上绕制N匝导线形成绕组，绕组分别与直流电源连接和电流采样电阻连接，电流采样电阻一端接地，另一端与模拟比较器的正向输出端连接，电压比较器一端与模拟比较器的反向输出端连接，电压比较器的另一端接地，单片机A引脚与控制线连接单片机，B引脚与模拟比较器U0极连接，由直流电源为电路供电；

开关的数量为4个，分别为S1、S2、S3、S4，且S1与S4为第一开关组，S2与S3为第二开关组，每组开关组同时打开或者关闭；

开关S1分别与VCC、开关S2、开关S3以及绕组连接，开关S2分别与VCC、开关S1以及开关S4连接，开关S3分别与绕组、开关S1、开关S4以及电流采样电阻连接，开关S4分别与开关S2、绕组以及电流采用电阻连接。

在一种可实施的方式中，

还包括：

电压比较器的比较电压为Vr，电流采样电阻的阻值为R；

当电流采样电阻两端的电压高于Vr时，模拟比较器输出高电平，反之输出低电平；

模拟比较器具有一个输出端与单片机的测量端连接，用于输出方波；

控制线为单片机的输出管脚，当控制线输出高电平时，第一开关组断开且第二开关组闭合，当控制线输出低电平时，第一开关组断开且第二开关组闭合。

在一种可实施的方式中，

还包括：

进行电流测量时，将被测电流接入磁芯内；

被测电流为单路电流或者多路电流的等效电流；

磁芯为软磁体制成的闭合磁芯，磁芯上绕制N匝导线。

本发明提供了一种高精度数字电流传感器的测试方法，包括：

步骤1：将高精度数字电流传感器与被测电流连接，控制高精度数字电流传感器循环执行高电平输出状态和低电平输出状态，进行测试工作；

步骤2：在测试过程中采集高精度数字电流传感器指定器件的电压变化波形，当所有指定器件的电压同步变化时，确定高精度数字电流传感器通过第一测试；

步骤3：当高精度数字电流传感器通过第一测试后，在目标指定器件对应的目标电压变化波形上获取目标电压变化波形下降沿到达指定位置的第一时长以及下降沿到达极小值的第二时长，根据第一时长和第二时长确定被测电流的测量值；

步骤4：当测量值与在预设值范围内时，确定高精度数字电流传感器通过第二测试。

在一种可实施的方式中，

所述步骤1包括：

步骤11：将高精度数字电流传感器与被测电流连接；

步骤12：获取高精度数字电流传感器中的第一开关组的第一闭合状态和第二开关组的第二闭合状态，将第一闭合状态和第二闭合状态记作正向状态；

步骤13：根据正向状态确定高精度数字电流传感器的电平输出状态记作第一输出状态；

步骤14：将第一闭合状态和第二闭合状态分别调节至反向状态记作第二输出状态；

步骤15：控制第一开关组和第二开关组在预设循环周期内依次执行正向状态和反向状态，控制控制高精度数字电流传感器循环执行高电平输出状态和低电平输出状态。

在一种可实施的方式中，

所述步骤2包括：

步骤21：在测试过程中分别采集控制线电压变化的第一波形、电流采样电阻变化的第二波形、单片机测量端电压变化的第三波形，并将第一波形、第二波形、第三波形输入到同一显波域内进行波形显示；

步骤22：解析所述第一波形，得到控制线电压下降和过程中对应的第一时间段以及得到控制线电压上升过程中的第二时间段，根据第一时间段和第二时间段建立第一波形的第一上升-下降时间段，同时分别获取第二波形对应的第二上升-下降时间段和第三波形对应的第三上升-下降时间段；

步骤23：根据分别对第一上升-下降时间段、第二上升-下降时间段和第三上升-下降时间段进行误差校准，判断校准后的第一上升-下降时间段、第二上升-下降时间段和第三上升-下降时间段是否一致；

步骤24：当校准后的第一上升-下降时间段、第二上升-下降时间段和第三上升-下降时间段一致时，确定高精度数字电流传感器通过第一测试，反之，确定高精度数字电流传感器未通过测试。

在一种可实施的方式中，

所述步骤3包括：

步骤31：当高精度数字电流传感器通过第一测试后，获取高精度数字电流传感器中电流采样电阻的阻值，记作R，和电压比较器的固定电压，记作Vr；

步骤32：获取电流采样电阻变化的第二波形，将第二波形中包含的第二周期进行顺序命名，根据命名将第二周期划分为奇数位周期和偶数位周期；

步骤33：分别在每一奇数位内标记波形下降沿变化到Vr/R位置对应的第一时长，记作Tf，以及在分别在每一偶数位周期内标记记波形下降沿变化到极小值位置对应的第二时长，记作Tr；

步骤34：根据Tf与Tr确定被测电流的测量值，并传输到指定终端进行显示。

在一种可实施的方式中，

包括：

控制第一开关组和第二开关组在预设循环周期内依次执行正向状态和反向状态前，包括：

获取第一开关组和第二开关组的当前状态，获取当前状态下高精度数字电流传感器的绕组的当前输出电流；

判断当前输出电流是否为预设最大电流；

若是，将第一开关组和第二开关组切换至非当前状态。

在一种可实施的方式中，

还包括：

获取高精度数字电流传感器的电流采样电阻两端的工作电压，记作Rz；

获取高精度数字电流传感器的电压比较器的固定电压，记作Vr；

当Rz大于Vr时，确定高精度数字电流传感器输出高电平，当Rz小于Vr时，确定高精度数字电流传感器输出低电平，得到高精度数字电流传感器的当前输出状态；

通过高精度数字电流传感器的模拟比较器将高精度数字电流传感器的当前输出状态传输到指定终端进行显示。

在一种可实施的方式中，

还包括：

高精度数字电流传感器的模拟比较器将高精度数字电流传感器的当前输出状态转换为方波，通过模拟比较器的输出端将方波传输到高精度数字电流传感器的单片机的测量端；

高精度数字电流传感器的单片机在方波上标记电平状态；

其中，方波为1时为高电平，方波为0时为低电平；

根据标记结果，生成电平变化信息，传输到指定终端进显示。

本发明可以实现的有益效果为：

1.利用磁芯作为敏感原件，可以避免使用霍尔芯片等磁传感器，由于磁芯的温漂小，可以提高电流传感器的检测精度高，且该电流传感器的电路简单制作成本低，不需要运放和AD等模拟器件，提高了自身的抗干扰能力，可以大面积推广使用；

2.为了扩展电流传感器的使用范围，提高电流传感器的口碑，在电流传感器投入使用前进行功能测试，首先将高精度数字电流传感器与被测电流连接，然后控制电流传感器循环执行高电平输出和低电平输出开始测试工作，在科粗过程中采集不同器件的电压变化波形，然后通过分析不同器件的电压变化波形的一致性来判断不同的器件是否进行同步工作，也可以判断不同的器件的精确度是否一致，然后再测得被测电流的测量值，将测量值与预设值范围进行对比，根据对比结果判断高精度数字电流传感器是否通过第二测试，最后，通过所有测试的高精度数字电流传感器为合格传感器。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种高精度数字电流传感器的电路示意图；

图2为本发明实施例中一种高精度数字电流传感器测试方法的工作流程示意图；

图3为本发明实施例中一种高精度数字电流传感器测试方法步骤3的工作流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供了一种高精度数字电流传感器，如图1所示，包括：

磁芯、绕组、开关、电流采样电阻、直流电源、控制线、电压比较器、模拟比较器和单片机；

磁芯为软磁体制成的闭合磁芯，磁芯上绕制N匝导线形成绕组，绕组分别与直流电源连接和电流采样电阻连接，电流采样电阻一端接地，另一端与模拟比较器的正向输出端连接，电压比较器一端与模拟比较器的反向输出端连接，电压比较器的另一端接地，单片机A引脚与控制线连接单片机，B引脚与模拟比较器U0极连接，由直流电源为电路供电；

开关的数量为4个，分别为S1、S2、S3、S4，且S1与S4为第一开关组，S2与S3为第二开关组，每组开关组同时打开或者关闭；

开关S1分别与VCC、开关S2、开关S3以及绕组连接，开关S2分别与VCC、开关S1以及开关S4连接，开关S3分别与绕组、开关S1、开关S4以及电流采样电阻连接，开关S4分别与开关S2、绕组以及电流采用电阻连接。

上述技术方案的工作原理以及有益效果：利用磁芯作为敏感原件，可以避免使用霍尔芯片等磁传感器，由于磁芯的温漂小，可以提高电流传感器的检测精度高，且该电流传感器的电路简单制作成本低，不需要运放和AD等模拟器件，提高了自身的抗干扰能力，可以大面积推广使用。

实施例2

在实施例1的基础上，所述一种高精度数字电流传感器，还包括：

电压比较器的比较电压为Vr，电流采样电阻的阻值为R；

当电流采样电阻两端的电压高于Vr时，模拟比较器输出高电平，反之输出低电平；

模拟比较器具有一个输出端与单片机的测量端连接，用于输出方波；

控制线为单片机的输出管脚，当控制线输出高电平时，第一开关组断开且第二开关组闭合，当控制线输出低电平时，第一开关组断开且第二开关组闭合。

上述技术方案的工作原理以及有益效果：为了直观的进行电流检测设置了固定的比较电压，然后讲电流采样电阻两端的电压与比较电压进行对比，从而得到模拟比较器的输出电平，最后通过方波的形式输出便于观察。

实施例3

在实施例1的基础上，所述一种高精度数字电流传感器，还包括：

进行电流测量时，将被测电流接入磁芯内；

被测电流为单路电流或者多路电流的等效电流；

磁芯为软磁体制成的闭合磁芯，磁芯上绕制N匝导线。

该实例中，被测电流与磁芯是非接触的，在接入时将被测电流穿过磁芯即可。

上述技术方案的工作原理以及有益效果：在进行电流测量时，将被测电流接入到磁芯内，可以避免被测电流受到外界干扰，这样一来可以提高测试的精确度。

实施例4

本实施例提供了一种高精度数字电流传感器的测试方法，如图2所示，包括：

步骤1：将高精度数字电流传感器与被测电流连接，控制高精度数字电流传感器循环执行高电平输出状态和低电平输出状态，进行测试工作；

步骤2：在测试过程中采集高精度数字电流传感器指定器件的电压变化波形，当所有指定器件的电压同步变化时，确定高精度数字电流传感器通过第一测试；

步骤3：当高精度数字电流传感器通过第一测试后，在目标指定器件对应的目标电压变化波形上获取目标电压变化波形下降沿到达指定位置的第一时长以及下降沿到达极小值的第二时长，根据第一时长和第二时长确定被测电流的测量值；

步骤4：当测量值与在预设值范围内时，确定高精度数字电流传感器通过第二测试。

该实例中，通过第一测试和第二测试的高精度数字电流传感器可应用于不同的被测电流，利用该高精度数字电流传感器可以测被测电流的电流值；

该实例中，当被测电流不同时，对应的第一时长和第二时长也不相同；

该实例中，被测电流连接可以为以是单路电流，也可以是多路电流的等效电流，且在进行测量工作时所选取的被测电流连接的电流是已知的；

该实例中，测试工作是针对未经过测试的高精度数字电流传感器，测试工作分为两步：一是检测高精度数字电流传感器各个器件的精确度是否合格，二是检测高精度数字电流传感器的输出显示是否合格；

该实例中，第一测试是测试高精度数字电流传感器各个器件的精确度的测试，第二测试是测试高精度数字电流传感器输出显示是否合格的测试；

该实例中，指定器件可以为：控制线、电流采样电阻、单片机；

该实例中，当高精度数字电流传感器未通过第一测试时，停止后续的测试工作；

该实例中，目标电压变化波形可以为电流采样电阻对应的电压变化波形；

该实例中，预设值范围表示以被测电流的电流值为中心，结合误差范围生成的预设值范围；

该实例中，对高精度数字电流传感器测试工作前包括：

建立通用公式

将高精度电流数字传感器接入0安培电流，获取高精度电流传感器的第一测量值，根据第一测量值确定的取值；

将高精度电流数字传感器接入10安培电流，获取高精度电流传感器的第二测量值，根据第二测量值确定的取值；

根据a的取值和b的取值，修正通用公式得到测试公式i＝af+b。

上述技术方案的工作原理以及有益效果：为了扩展电流传感器的使用范围，提高电流传感器的口碑，在电流传感器投入使用前进行功能测试，首先将高精度数字电流传感器与被测电流连接，然后控制电流传感器循环执行高电平输出和低电平输出开始测试工作，在科粗过程中采集不同器件的电压变化波形，然后通过分析不同器件的电压变化波形的一致性来判断不同的器件是否进行同步工作，也可以判断不同的器件的精确度是否一致，然后再测得被测电流的测量值，将测量值与预设值范围进行对比，根据对比结果判断高精度数字电流传感器是否通过第二测试，最后，通过所有测试的高精度数字电流传感器为合格传感器。

实施例5

在实施例4的基础上，所述一种高精度数字电流传感器的测试方法，所述步骤1包括：

步骤11：将高精度数字电流传感器与被测电流连接；

步骤12：获取高精度数字电流传感器中的第一开关组的第一闭合状态和第二开关组的第二闭合状态，将第一闭合状态和第二闭合状态记作正向状态；

步骤13：根据正向状态确定高精度数字电流传感器的电平输出状态记作第一输出状态；

步骤14：将第一闭合状态和第二闭合状态分别调节至反向状态记作第二输出状态；

步骤15：控制第一开关组和第二开关组在预设循环周期内依次执行正向状态和反向状态，控制控制高精度数字电流传感器循环执行高电平输出状态和低电平输出状态。

该实例中，第一闭合状态和第二闭合状态呈相反状态，例如：第一开关组为闭合状态，第二开关组为断开状态；

该实例中，正向状态是根据高精度电流电流传感器的初始状态所决定的，其初始状态就视为正向状态，非初始状态视为反向状态，例如：高精度电流电流传感器a的初始状态为：第一开关组为闭合状态，第二开关组为断开状态，那么这个状态就称为高精度电流电流传感器a的正向状态，高精度电流电流传感器b的初始状态为：第一开关组为断开状态，第二开关组为闭合状态，那么这个状态就称为高精度电流电流传感器b的正向状态；

该实例中，第一输出状态表示高精度数字电流传感器在开关的正向状态下所输出电平的状态，且第一输出状态可以为高电平输出状态和低电平输出状态中的一种；

该实例中，开关为正向状态时，输出为第一输出状态，开关为反向状态时，输出为第二输出状态；

该实例中，当第一开关组打开，第二开关组闭合时，输出为高电平，反之为输出为低电平。

上述技术方案的工作原理以及有益效果：为了进行测试，先将高精度数字电流传感器与元素和电流连接，然后控制高精度电流传感器中不同开关组的闭合状态，进而控制高精度电流传感器的输出状态，从而为后续进行传感器检测做基础。

实施例6

在实施例4的基础上，所述一种高精度数字电流传感器的测试方法，所述步骤2包括：

步步骤21：在测试过程中分别采集控制线电压变化的第一波形、电流采样电阻变化的第二波形、单片机测量端电压变化的第三波形，并将第一波形、第二波形、第三波形输入到同一显波域内进行波形显示；

步骤22：解析所述第一波形，得到控制线电压下降和过程中对应的第一时间段以及得到控制线电压上升过程中的第二时间段，根据第一时间段和第二时间段建立第一波形的第一上升-下降时间段，同时分别获取第二波形对应的第二上升-下降时间段和第三波形对应的第三上升-下降时间段；

步骤23：根据分别对第一上升-下降时间段、第二上升-下降时间段和第三上升-下降时间段进行误差校准，判断校准后的第一上升-下降时间段、第二上升-下降时间段和第三上升-下降时间段是否一致；

步骤24：当校准后的第一上升-下降时间段、第二上升-下降时间段和第三上升-下降时间段一致时，确定高精度数字电流传感器通过第一测试，反之，确定高精度数字电流传感器未通过测试。

该实例中，显波域表示用来绘制以及显示波形的平面，其功能与虚拟显波器一致；

该实例中，第一时间段表示控制线的电压由最大值变成最小值的过程所对应的时间，第二时间段表示控制线的电压由最小值变成最大值的过程所对应的时间；

该实例中，第一上升-下降时间段表示第一波形对应的电压下降时间段和电压上升时间段，即控制线两端电压变化的时间段，第二上升-下降时间段表示第二波形对应的电压下降时间段和电压上升时间段，即电流采样电阻两端电压的变化时间段，第三上升-下降时间段表示第三波形对应的电压下降时间段和电压上升时间段，即单片机测量端两端电压的时间段；

该实例中的“第一”、“第二”仅用来区分不同的概念，不具有比较或者排序的作用。

上述技术的工作原理以及有益效果：通过采集不同器件的电压变化波形，然后分析不同器件的电压是否同步变化，这也一来可以检测各个器件的灵敏度，当不同器件的电压同步上升，且同步下降时高精度电流传感器通过第一测试，这样一来可以初步筛选残次传感器，可以针对残次传感器进行相应的操作，减少了非必要的检测工作。

实施例7

在实施例4的基础上，所述一种高精度数字电流传感器的测试方法，所述步骤3，如图3所示，包括：

步骤31：当高精度数字电流传感器通过第一测试后，获取高精度数字电流传感器中电流采样电阻的阻值，记作R，和电压比较器的固定电压，记作Vr；

步骤32：获取电流采样电阻变化的第二波形，将第二波形中包含的第二周期进行顺序命名，根据命名将第二周期划分为奇数位周期和偶数位周期；

步骤33：分别在每一奇数位内标记波形下降沿变化到Vr/R位置对应的第一时长，记作Tf，以及在分别在每一偶数位周期内标记记波形下降沿变化到极小值位置对应的第二时长，记作Tr；

步骤34：根据Tf与Tr确定被测电流的测量值，并传输到指定终端进行显示。

该实例中，根据Tf与Tr确定被测电流的测量值，并传输到指定终端进行显示的过程包括：

步骤a：计算Tf与Tr的差值记作f；

步骤b：通过公式i＝af+b计算被测电流对应的测量值，其中，i表示被测电流的测量值，a表示第一标定参数，b表示第二标定参数，第一标定参数表示测量电流为0的电流时对应的参数，第二标定参数表示量电流为最大的电流时对应的参数；

步骤c：获取公式的计算结果，得到被测电流的测量值，并传输到指定终端进行显示。

该实例中，电流采样电阻的阻值是不变的，电压比较器的固定电压也是不变的；

该实例中，奇数位周期表示第二波形奇数位置对应的周期，偶数位周期表示第二波形偶数位对应的周期；

该实例中，第一时长和第二时长是不固定的，在测试过程中随着被测电流的变化而变化，在实际使用过程中，随着被测电流的变化而变化；

该实例中，指定终端可以为与高精度电流传感器连接的任何终端。

上述技术方案的工作原理以及有益效果：为了进一步对高精度数字电流传感器进行测试，先获取电流采样电阻的阻值和电压比较器的固定电压来确定检测点，然后在电流采样电阻变化的第二波形的不同周期内逐个标记电压变化到检查点需要的时间，以及电压变化到最低点需要的时间，从而通过查询列表得到被测电流的测量值，从而可以根据测量值的正确性来判断高精度数字电流传感器的精确度。

实施例8

在实施例5的基础上，所述一种高精度数字电流传感器的测试方法，包括：

控制第一开关组和第二开关组在预设循环周期内依次执行正向状态和反向状态前，包括：

获取第一开关组和第二开关组的当前状态，获取当前状态下高精度数字电流传感器的绕组的当前输出电流；

判断当前输出电流是否为预设最大电流；

若是，将第一开关组和第二开关组切换至非当前状态。

上述技术方案的工作原理以及有益效果：由于器件本身的性质具有不可改性，为了保护器件，所以在进行循环前需要分析绕组的当前输出电流是否为预设的最大电流，进而从侧面判断开关组是否满足切换条件，进而实现了保护器件的目的，延长了传感器的使用寿命。

实施例9

在实施例4的基础上，所述一种高精度数字电流传感器的测试方法，还包括：

获取高精度数字电流传感器的电流采样电阻两端的工作电压，记作Rz；

获取高精度数字电流传感器的电压比较器的固定电压，记作Vr；

当Rz大于Vr时，确定高精度数字电流传感器输出高电平，当Rz小于Vr时，确定高精度数字电流传感器输出低电平，得到高精度数字电流传感器的当前输出状态；

通过高精度数字电流传感器的模拟比较器将高精度数字电流传感器的当前输出状态传输到指定终端进行显示。

上述技术方案的工作原理以及有益效果：通过将电流采样电阻两端的工作电压与电压比较器的固定电压进行比较，从侧面确定高精度的数字传感器的电平输出状态，然后将其输出到指定终端进行显示，便于相关人员实时观察。

实施例10

在实施例9的基础上，所述一种高精度数字电流传感器的测试方法，还包括：

高精度数字电流传感器的模拟比较器将高精度数字电流传感器的当前输出状态转换为方波，通过模拟比较器的输出端将方波传输到高精度数字电流传感器的单片机的测量端；

高精度数字电流传感器的单片机在方波上标记电平状态；

其中，方波为1时为高电平，方波为0时为低电平；

根据标记结果，生成电平变化信息，传输到指定终端进显示。

该实例中，将高精度数字电流传感器的当前输出状态转换为方波的过程包括：

获取高精度数字电流传感器的当前输出状态；

利用公式(1)计算当前输出状态对应的方波系数；

其中，g表示当前输出状态对应的方波系数，γ(ωt)表示当前输出状态对应的电压信号，α₁表示输出系数，若当前输出状态为高电平状态，α₁＝1，若但其概念高电平输出为低电平，α₁＝-1，α_i表示第一方波转换系数，β_i表示第二方波转换系数，若前输出状态为高电平状态那么α_i+β_i＝1，若前输出状态为高电平状态那么α_i+β_i＝-1，cos(ωt)表示ωt的余弦分量，sin(ωt)表示ωt的正弦分量，d(ωt)表示对ωt进行微分计算，ωt表示在短时间t内电压的变化量；

根据公式(1)的计算结果，得到当前输出状态对应的方波系数，将方波系数输入到预设方波样本中，得到当前输出状态对应的方波。

上述技术方案的工作原理以及有益效果：通过单片机将高精度数字电流传感器的输出状态转换为方波的形式，并在方波上标记电平状态，传输到指定终端进行显示，使得显示结果一目了然，便于相关人员快速获取信息。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种高精度数字电流传感器的测试方法，应用于一种高精度数字电流传感器，其特征在于，包括：

步骤1：将高精度数字电流传感器与被测电流连接，控制高精度数字电流传感器循环执行高电平输出状态和低电平输出状态，进行测试工作；

步骤2：在测试过程中采集高精度数字电流传感器指定器件的电压变化波形，当所有指定器件的电压同步变化时，确定高精度数字电流传感器通过第一测试；

步骤3：当高精度数字电流传感器通过第一测试后，在目标指定器件对应的目标电压变化波形上获取目标电压变化波形下降沿到达指定位置的第一时长以及下降沿到达极小值的第二时长，根据第一时长和第二时长确定被测电流的测量值；

步骤4：当测量值与在预设值范围内时，确定高精度数字电流传感器通过第二测试；

所述步骤3包括：

步骤31：当高精度数字电流传感器通过第一测试后，获取高精度数字电流传感器中电流采样电阻的阻值，记作R，和电压比较器的固定电压，记作Vr；

步骤32：获取电流采样电阻变化的第二波形，将第二波形中包含的第二周期进行顺序命名，根据命名将第二周期划分为奇数位周期和偶数位周期；

步骤33：分别在每一奇数位周期内标记波形下降沿变化到Vr/R位置对应的第一时长，记作Tf，以及分别在每一偶数位周期内标记波形下降沿变化到极小值位置对应的第二时长，记作Tr；

步骤34：根据Tf与Tr确定被测电流的测量值，并传输到指定终端进行显示；

根据Tf与Tr确定被测电流的测量值，并传输到指定终端进行显示的过程包括：

步骤a：计算Tf与Tr的差值记作f；

步骤b：通过公式计算被测电流对应的测量值，其中，/>表示被测电流的测量值，表示第一标定参数，b表示第二标定参数，第一标定参数表示测量电流为0的电流时对应的参数，第二标定参数表示量电流为最大的电流时对应的参数；

步骤c：获取公式的计算结果，得到被测电流的测量值，并传输到指定终端进行显示；

所述一种高精度数字电流传感器包括：

磁芯、绕组、开关、电流采样电阻、直流电源、控制线、电压比较器、模拟比较器和单片机；

磁芯为软磁体制成的闭合磁芯，磁芯上绕制N匝导线形成绕组，绕组分别与直流电源连接和电流采样电阻连接，电流采样电阻一端接地，另一端与模拟比较器的正向输出端连接，电压比较器一端与模拟比较器的反向输出端连接，电压比较器的另一端接地，单片机A引脚与控制线连接单片机，B引脚与模拟比较器U0极连接，由直流电源为电路供电；

开关的数量为4个，分别为S1、S2、S3、S4，且S1与S4为第一开关组，S2与S3为第二开关组，每组开关组同时打开或者关闭；

开关S1分别与VCC、开关S2、开关S3以及绕组连接，开关S2分别与VCC、开关S1以及开关S4连接，开关S3分别与绕组、开关S1、开关S4以及电流采样电阻连接，开关S4分别与开关S2、绕组以及电流采用电阻连接；

电压比较器的比较电压为Vr，电流采样电阻的阻值为R；

当电流采样电阻两端的电压高于Vr时，模拟比较器输出高电平，反之输出低电平；

模拟比较器具有一个输出端与单片机的测量端连接，用于输出方波；

控制线为单片机的输出管脚，当控制线输出高电平时，第一开关组断开且第二开关组闭合，当控制线输出低电平时，第一开关组断开且第二开关组闭合；

进行电流测量时，将被测电流接入磁芯内；

被测电流为单路电流或者多路电流的等效电流。

2.如权利要求1所述的一种高精度数字电流传感器的测试方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤11：将高精度数字电流传感器与被测电流连接；

步骤12：获取高精度数字电流传感器中的第一开关组的第一闭合状态和第二开关组的第二闭合状态，将第一闭合状态和第二闭合状态记作正向状态；

步骤13：根据正向状态确定高精度数字电流传感器的电平输出状态记作第一输出状态；

步骤14：将第一闭合状态和第二闭合状态分别调节至反向状态，根据反向状态确定高精度数字电流传感器的电平输出状态记作第二输出状态；

步骤15：控制第一开关组和第二开关组在预设循环周期内依次执行正向状态和反向状态，控制控制高精度数字电流传感器循环执行高电平输出状态和低电平输出状态。

3.如权利要求1所述的一种高精度数字电流传感器的测试方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤21：在测试过程中分别采集控制线电压变化的第一波形、电流采样电阻变化的第二波形、单片机测量端电压变化的第三波形，并将第一波形、第二波形、第三波形输入到同一显波域内进行波形显示；

步骤22：解析所述第一波形，得到控制线电压下降和过程中对应的第一时间段以及得到控制线电压上升过程中的第二时间段，根据第一时间段和第二时间段建立第一波形的第一上升-下降时间段，同时分别获取第二波形对应的第二上升-下降时间段和第三波形对应的第三上升-下降时间段；

步骤23：根据分别对第一上升-下降时间段、第二上升-下降时间段和第三上升-下降时间段进行误差校准，判断校准后的第一上升-下降时间段、第二上升-下降时间段和第三上升-下降时间段是否一致；

步骤24：当校准后的第一上升-下降时间段、第二上升-下降时间段和第三上升-下降时间段一致时，确定高精度数字电流传感器通过第一测试，反之，确定高精度数字电流传感器未通过测试。

4.如权利要求2所述的一种高精度数字电流传感器的测试方法，其特征在于，包括：

控制第一开关组和第二开关组在预设循环周期内依次执行正向状态和反向状态前，包括：

获取第一开关组和第二开关组的当前状态，获取当前状态下高精度数字电流传感器的绕组的当前输出电流；

判断当前输出电流是否为预设最大电流；

若是，将第一开关组和第二开关组切换至非当前状态。

5.如权利要求1所述的一种高精度数字电流传感器的测试方法，其特征在于，还包括：

获取高精度数字电流传感器的电流采样电阻两端的工作电压，记作Rz；

获取高精度数字电流传感器的电压比较器的固定电压，记作Vr；

当Rz大于Vr时，确定高精度数字电流传感器输出高电平，当Rz小于Vr时，确定高精度数字电流传感器输出低电平，得到高精度数字电流传感器的当前输出状态；

通过高精度数字电流传感器的模拟比较器将高精度数字电流传感器的当前输出状态传输到指定终端进行显示。

6.如权利要求5所述的一种高精度数字电流传感器的测试方法，其特征在于，还包括：

高精度数字电流传感器的模拟比较器将高精度数字电流传感器的当前输出状态转换为方波，通过模拟比较器的输出端将方波传输到高精度数字电流传感器的单片机的测量端；

高精度数字电流传感器的单片机在方波上标记电平状态；

其中，方波为1时为高电平，方波为0时为低电平；

根据标记结果，生成电平变化信息，传输到指定终端进显示。