CN108802474A - 一种电流测量方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电流测量装置，包括：获取单元，用于获取被测电流的取样电压；比较单元，用于比较所述取样电压和预设电压的大小；调节单元，用于根据比较结果调节取样电阻电路，使得所述被测电流匹配至相应的量程；测量单元，用于测量所述被测电流的大小。所述电流测量方法及装置可以使得大至10A级别的大电流，小至uA级别的小电流，以及A级、mA级电流均可在同一端口输入，不需要提前估计电流大小，无论大小电流都可以在一个端口输入，由仪表自动选择合适的电流量程，且所有被测电流共用一支保险管。这样测量电流不但使用方便，并且不用担心误插端口而烧坏保险管。
Description
技术领域
本发明属于电流表领域，具体涉及一种电流测量方法及其装置。
背景技术
现有万用表在电流测量领域主要有以下几种：要么测量量程功能单一，例如一种万用表只能大电流测，另一种万用表只有小电流测量；另外一种万用表可以包含大电流和小电流测量，但是大电流(如10A/20A级别电流)和小电流(如mA/uA级别电流)是分开端口输入的，需要先估计电流大小然后手动选择输入端口，而不能做到宽电流的全自动量程测量功能。若小电流放到大电流通道测量，由于分别率小，会造成读数不准确的问题；若将大电流放到小电流通道测量，则会直接烧坏小电流通道的保险管。上述方式在需要对宽量程的电流进行测量时，十分麻烦，且存在安全隐患。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种电流测量方法及其装置，能够解决现有技术中的万用表在测量宽量程的电流时无法使用同一个万用表或者即使使用同一个万用表，但是需要根据电流的大小使用不同的测量通道所带来的不安全和繁琐的问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
本发明中的一种电流测量装置，包括：获取单元，用于获取被测电流的取样电压；比较单元，用于比较所述取样电压和预设电压的大小；调节单元，用于根据比较结果调节取样电阻电路，使得所述被测电流匹配至相应的量程；测量单元，用于测量所述被测电流的大小。
上述电流测量装置，优选的，所述装置还包括：保险管，用于对所述被测电流进行过流保护。
上述电流测量装置，优选的，所述装置还包括：钳位电路，用于保护所述取样电阻电路。
上述电流测量装置，优选的，所述比较单元进一步包括：第一比较器和第二比较器；所述第一比较器用于比较所述取样电压和第一预设电压的大小；所述第二比较器用于所述取样电压和第二预设电压的大小。
本发明中的一种电流测量方法，包括：
获取被测电流的取样电压；
比较所述取样电压和预设电压的大小；
根据比较结果调节取样电阻电路，使得所述被测电流匹配至相应的量程。
上述电流测量方法，优选的，所述方法还包括：对所述被测电流进行过流保护。
上述电流测量方法，优选的，所述方法还包括：通过钳位电路保护所述取样电阻电路。
上述电流测量方法，优选的，比较所述取样电压和预设电压的大小进一步包括：
比较所述取样电压和第一预设电压和/或第二预设电压的大小；当所述取样电压小于第一预设电压时，调节所述取样电阻电路至第一取样电阻电路，使得所述被测电流匹配第一量程；当所述取样电压大于第一预设电压时，调节所述取样电阻电路至第二取样电阻电路，使得所述被测电流匹配第二量程；当所述取样电压大于第二预设电压的大小时，调节所述取样电阻电路至第三取样电阻电路，使得所述被测电流匹配第三量程。
上述电流测量方法，优选的，所述方法还包括：通过模拟开关调节所述取样电阻电路。
上述电流测量方法，优选的，所述方法还包括：所述被测电流经过取样电阻电路后送至测量模块进行测量。
本发明的电流测量方法及其装置不需要提前预估电流的大小，不管电流大小均在同一个端口输入，由其内部的比较单元和调节单元配合自动选择至合适的电流量程，不但使用方便，而且不会存在由于误插带来烧坏保险管的风险。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的电流测量装置的结构示意图；
图2是本发明实施例所提供的电流测量装置的电路结构示意图；
图3是本发明实施例所提供的电流测量方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明实施例所述的一种电流测量装置，如图1所示，所述装置包括：获取单元101，用于获取被测电流的取样电压；比较单元102，用于比较所述取样电压和预设电压的大小；调节单元103，用于根据比较结果调节取样电阻电路，使得所述被测电流匹配至相应的量程；测量单元104，用于测量所述被测电流的大小。具体的，在被测电流大小未知的情况下，本发明实施例所述的电流测量装置先获取该被测电流的取样电压，比较取样电压和预设电压的大小，根据比较结果的不同，例如取样电压大于预设电压或者取样电压小于预设电压，来调节不同的取样电阻电路，使得取样电压选择合适的取样电阻电路，使得被测电流匹配至合适的电流量程，匹配合适后，由测量单元来测量所述被测电流的大小。
本发明实施例所述的电流测量装置不需要提前预估电流的大小，不管电流的大小，均在同一个端口输入，由其内部的比较单元和调节单元配合自动选择至合适的电流量程，不但使用方便，而且不会存在由于误插带来烧坏保险管的风险。
本发明实施例所述的一种电流测量装置，较佳的，所述装置还包括：保险管，用于对所述被测电流进行过流保护。较佳的，所述保险管为10A保险管。本发明实施例中，仅共用一支保险管来对被测电流进行过流保护，不需要根据不同大小级别的电流设置不同的保险管。
本发明实施例所述的一种电流测量装置，较佳的，所述装置还包括：钳位电路，用于保护所述取样电阻电路。具体的，由二极管组成的钳位电路不仅能够保护取样电阻电路，还能够使得调节单元在调节时提供电流继流通道，保证了被测电流能够持续不断路。
本发明实施例所述的一种电流测量装置，较佳的，所述比较单元进一步包括：第一比较器和第二比较器；所述第一比较器用于比较所述取样电压和第一预设电压的大小；所述第二比较器用于比较所述取样电压和第二预设电压的大小。较佳的，第一预设电压不等于第二预设电压。具体的，两个比较器以及两个预设电压的设计，能够分别区分出uA级别电流量程、mA级别电流量程以及10A/A级别电流量程。例如，当取样电压均小于第一预设电压和第二预设电压时，调节单元调节取样电阻电路，使得被测电流匹配至uA级别电流量程；当取样电压大于第一预设电压并小于第二预设电压时，调节单元调节取样电阻电路，使得被测电流匹配至mA级别电流量程；当取样电压大于第一预设电压和第二预设电压时，调节单元调节取样电阻电路，使得被测电流匹配至10A/A级别电流量程，最终达到自动匹配对应电流量程的目的。
下面以一具体实施例来详细描述含有本发明的电流测量装置的万用表的电路结构。如图2所示，电流测量装置包括：取样模块、电源电路，测量模块、万用表其他测量功能模块以及LCD显示。具体的，其工作原理如下：无论小到0.1uA、或大到10A/20A的被测电流经A_INPUT端口输入，经保险管F1、继电器RL2、继电器RL1、R7/R5/R6组成的取样电阻电路，最终被测电流经电阻R4送至测量模块进行测量，最终的测量结果显示于LCD上。其中，第一取样电阻电路R6为10A/20A大电流取样电阻，第二取样电阻电路R5+R6为mA取样电阻，第三取样电阻电路R7+R5+R6为uA取样电阻。
较佳的，所述继电器即本发明其他实施例所述的模拟开关也可以替换成晶闸管、场管等三端元件，并不以本实施例中的继电器为限。
较佳的实施例中，二极管D7/D5/D2/D6/D1组成约2.1V钳位电路，用于保护取样电阻电路中的R7和R5，同时使继电器在切换时提供电流继流通道，保证电流持续不断路。
具体的，第一比较器U1-B、R11、R10、1.2V基准、R20、C2组成10A量程选择比较电路，记作第一比较电路。第一比较电路的第一预设电压(门槛)约600mV；第二比较器U2-B、R14、R13、1.2V基准、R19、C1组成mA量程选择比较电路，记作第二比较电路。第二比较电路的第二预设电压(门槛)约6mV；R6上的电压经U1-A放大100倍后记作取样电压R6V，分别送U2-B和U1-B比较器作比较。若R6V小于6mV则两比较器均输出低电平，继电器RL2和RL1均不动作，电路处于默认的uA量程，当R6V大于6mV则第一比较器输出高电平，这时，继电器RL1动作，RL1开关打至5位置，取样电阻电路切换到R5+R6处，这时电路处于mA量程，当R6V大于600mV则第二比较器输出高电平，这时，继电器RL2动作，RL2开关打至5位置，取样电路电路切换到R6处，同时第二比较电路输出的高电平通过Q1也强制使第一比较器输出低电平，继电器RL1复位，这时电路处于10A/A量程。较佳的，电阻R6为锰铜电阻。
本发明实施例所述的一种电流测量方法，如图3所示，所述方法包括：
步骤301，获取被测电流的取样电压；
步骤302，比较所述取样电压和预设电压的大小；
步骤303，根据比较结果调节取样电阻电路，使得所述被测电流匹配至相应的量程。具体的，通过比较取样电压和预设电压的大小，进而得知取样电压所述的量程范围，调节取样电阻电路，使得取样电阻电路和取样电压相配合至合适的电流量程。
本发明实施例所述的电流测量方法，较佳的，所述方法还包括：对所述被测电流进行过流保护。较佳的，可以仅采用一支10A保险管对被测电流进行过流保护，不需要根据不同大小级别的电流设置不同的保险管。
本发明实施例所述的电流测量方法，较佳的，所述方法还包括：通过钳位电路保护所述取样电阻电路。较佳的，通过5个二极管组成的桥式电路作为一个2.1V的钳位电路。
本发明实施例所述的电流测量方法，较佳的，比较所述取样电压和预设电压的大小进一步包括：
比较所述取样电压和第一预设电压和/或第二预设电压的大小；当所述取样电压小于第一预设电压时，调节所述取样电阻电路至第一取样电阻电路，使得所述被测电流匹配第一量程；当所述取样电压大于第一预设电压时，调节所述取样电阻电路至第二取样电阻电路，使得所述被测电流匹配第二量程；当所述取样电压大于第二预设电压的大小时，调节所述取样电阻电路至第三取样电阻电路，使得所述被测电流匹配第三量程。较佳的，第一预设电压不等于第二预设电压。具体的，两个预设电压的设计，能够分别区分出uA级别电流量程、mA级别电流量程以及10A/A级别电流量程。例如，当取样电压均小于第一预设电压和第二预设电压时，调节取样电阻电路至uA取样电阻电路，使得被测电流匹配至uA级别电流量程；当取样电压大于第一预设电压并小于第二预设电压时，调节取样电阻电路至mA取样电阻电路，使得被测电流匹配至mA级别电流量程；当取样电压大于第一预设电压和第二预设电压时，调节取样电阻电路至10A/A取样电阻电路，使得被测电流匹配至10A/A级别电流量程，最终达到自动匹配对应电流量程的目的。
较佳的实施例中，所述取样电压为所述被测电流经采集后的电压经过放大器放大100倍后的电压值。
本发明实施例所述的电流测量方法，较佳的，所述方法还包括：通过模拟开关调节所述取样电阻电路。较佳的，所述模拟开关可以为继电器，晶闸管或者场效应管等三端元件。
本发明实施例所述的电流测量方法，较佳的，所述方法还包括：所述被测电流经过取样电阻电路后送至测量模块进行测量。较佳的，当经过比较和匹配至合适的测量量程后，被测电流可以顺利的传输至测量模块进行测量，最终可以通过LCD显示。
综上所述，本发明实施例所提供的电流测量方法及装置可以使得大至10A级别的大电流，小至uA级别的小电流，以及A级、mA级电流均可在同一端口输入，做到像全自动电压测量一样，不需要估计电流大小，无论大小电流都可以在一个端口输入，由仪表自动选择电流量程，所有电流共用一支保险管。这样测量电流不但使用方便，并且不用担心误插端口而烧坏保险管。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电流测量装置，其特征在于，所述装置包括：获取单元，用于获取被测电流的取样电压；比较单元，用于比较所述取样电压和预设电压的大小；调节单元，用于根据比较结果调节取样电阻电路，使得所述被测电流匹配至相应的量程；测量单元，用于测量所述被测电流的大小。
2.根据权利要求1所述的一种电流测量装置，其特征在于，所述装置还包括：保险管，用于对所述被测电流进行过流保护。
3.根据权利要求1所述的一种电流测量装置，其特征在于，所述装置还包括：钳位电路，用于保护所述取样电阻电路。
4.根据权利要求1所述的一种电流测量装置，其特征在于，所述比较单元进一步包括：第一比较器和第二比较器；所述第一比较器用于比较所述取样电压和第一预设电压的大小；所述第二比较器用于所述取样电压和第二预设电压的大小。
5.一种电流测量方法，其特征在于，所述方法包括：
获取被测电流的取样电压；
比较所述取样电压和预设电压的大小；
根据比较结果调节取样电阻电路，使得所述被测电流匹配至相应的量程。
6.根据权利要求5所述的电流测量方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述被测电流进行过流保护。
7.根据权利要求5所述的电流测量方法，其特征在于，所述方法还包括：通过钳位电路保护所述取样电阻电路。
8.根据权利要求5所述的电流测量方法，其特征在于，比较所述取样电压和预设电压的大小进一步包括：
比较所述取样电压和第一预设电压和/或第二预设电压的大小；当所述取样电压小于第一预设电压时，调节所述取样电阻电路至第一取样电阻电路，使得所述被测电流匹配第一量程；当所述取样电压大于第一预设电压时，调节所述取样电阻电路至第二取样电阻电路，使得所述被测电流匹配第二量程；当所述取样电压大于第二预设电压的大小时，调节所述取样电阻电路至第三取样电阻电路，使得所述被测电流匹配第三量程。
9.根据权利要求5或8所述的电流测量方法，其特征在于，所述方法还包括：通过模拟开关调节所述取样电阻电路。
10.根据权利要求5所述的电流测量方法，其特征在于，所述方法还包括：所述被测电流经过取样电阻电路后送至测量模块进行测量。
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