CN113064097A - 一种参数检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种参数检测装置，包括：每个电流检测模块将采集到的分流后的电流转换为电压信号，并将电压信号放大相同的预设倍数，基于预设满量程基准电压及放大后的电压信号，判断是否处于满量程状态，当处于满量程状态时，生成报警信号，控制模块调整所述预设倍数，当不处于满量程状态时，将电压信号转换为电压数字信号，控制模块对接收的每个电流检测模块发送的电压数字信号求和，并将和值转换为待测设备的电流值；将经由电压检测装置分压后的待测设备的电压进行模数转换后，得到待测设备的电压值，并发送至显示模块。

Description

一种参数检测装置

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种参数检测装置。

背景技术

台式机电源按照Intel标准分为多路电源(Multi rail)和单路12V电源(12Vonly)，多路电源种能输出大功率的电压包含+12V，+5V，+3.3V，单路12V的电源能输出大功率的电压只有+12V，目前工厂或者个人在实际生产加工或者实验测试时，如果组装到实际的机箱里测试电源的功率时，当读取每一路电压的输出电流时，由于电流有时会超过20A。数字万用表的最大量程通常都小于20A，所以只能使用钳形电流表去测试，而钳形电流表在测试小电流时精度又很差，与实际偏差很大。这就导致测试结果会有很大偏差，测试不准确也会造成一定可靠性的风险。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的数字万用表不能测量量程小的缺陷，从而提供一种参数检测装置。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供一种参数检测装置，包括：控制模块、电源模块、电压检测模块、显示模块、多个电流检测模块，其中，对于每个电流检测模块，其第一端均与待测设备的输出端连接，其第二端均与负载的输入端连接，其第三端均与控制模块连接，待测设备为负载供电；全部的电流检测模块对待测设备的电流进行分流，每个电流检测模块将采集到的相同幅值的电流转换为电压信号，并将电压信号放大相同的预设倍数，基于预设满量程基准电压及放大后的电压信号，判断是否处于满量程状态，当处于满量程状态时，发送报警信号至控制模块，当不处于满量程状态时，将电压信号转换为电压数字信号，并发送至控制模块；电压检测模块，其第一端与待测设备与负载的连接线连接，其第二端与控制模块连接，用于采集待测设备的电压，并对其进行分压后发送至控制模块；控制模块用于基于报警信号，调整预设倍数，直至电流检测模块不再处于满量程状态；对接收的每个电流检测模块发送的电压数字信号求和，并将和值转换为待测设备的电流值；将分压后的待测设备的电压进行模数转换后，得到待测设备的电压值，并发送至显示模块；显示模块，与控制模块连接，用于显示电流值及电压值；电源模块，其第一端与待测设备与负载的连接线连接，其第二端与控制模块、电压检测模块、显示模块、每个电流检测模块连接，用于将待测设备的电压转换为供电电压，为控制模块、电压检测模块、显示模块、每个电流检测模块供电。

在一实施例中，电流检测模块包括：电流采样单元、量程切换单元、模数转换单元，其中，电流采样单元，其第一端与待测设备的输出端连接，其第二端与负载的输入端连接，其第三端、第四端与量程切换单元的第一端、第二端对应连接，其第五端与模数转换单元的第一端连接，其第六端与电源模块连接，用于采集分流后的待测设备的电流，并将其转换为电压信号，基于量程切换单元设定的预设倍数，将电压信号放大预设倍数；模数转换单元，其第二端与控制模块连接，其第三端与电源模块连接，用于基于预设满量程基准电压及放大后的电压信号，判断是否处于满量程状态，当处于满量程状态时，发送报警信号至控制模块，当不处于满量程状态时，将电压信号转换为电压数字信号，并发送至控制模块；量程切换单元，其第三端与控制模块连接，其第四端与电源模块连接，用于控制模块基于报警信号控制量程切换单元调整预设倍数。

在一实施例中，电流采样单元包括：放大电路及跟随电路，其中，放大电路，其第一端与待测设备的输出端连接，其第二端与负载的输入端连接，其第三端与量程切换单元的第一端连接，其第四端分别与跟随电路的第一端及量程切换单元的第二端连接，其第五端与电源模块连接，其第六端接地，用于采集分流后的待测设备的电流，并将其转换为电压信号，基于量程切换单元设定的预设倍数，将电压信号放大预设倍数；跟随电路，其第二端与模数转换单元的第一端连接，其第三端接地，其第四端与电源模块连接，用于跟随放大后的电压信号。

在一实施例中，放大电路包括：第一电阻、第二电阻、第一运算放大器、第一电容、第二电容，其中，第一电阻，其第一端与待测设备的输出端连接，其第二端通过第二电阻与第一运算放大器的正相输入端连接；第一运算放大器，其反相输入端与量程切换单元的第一端及第一电容的第一端连接，其输出端分别与量程切换单元的第二端、第一电容的第二端及跟随电路的第一端连接，其正电源端与电源模块连接，并通过第二电容接地，其负电源端接地。

在一实施例中，跟随电路包括：比较器，其正相输入端与放大电路的第四端连接，其反相输入端与其输出端连接，其输出端与模数转换单元的第一端连接，其正电源端与电源模块连接，其负电源端接地。

在一实施例中，量程切换单元包括：第三电容、第四电容、开关模块及多个电阻，其中，开关模块包括多个第一端、多个第二端及多个第三端，每个第一端均与控制模块连接，每个第二端均与电流采样单元的第三端连接，每个后级第三端通过一个电阻与前级输出端连接，第一级第三端通过一个电阻与电流采样单元的第四端，最后一级第三端通过一个电阻接地；开关模块的第四端与电源模块连接，并通过第三电容接地；开关模块的第五端与电源模块连接，并通过第四电容接地；控制模块基于报警信号，控制开关模块选通其内部的开关电路导通，以调整预设倍数。

在一实施例中，模数转换单元包括：模数转换电路、满量程基准电路、电压匹配电路，其中，模数转换电路，其第一端与电流采样单元的第五端连接，其第二端与满量程基准电路的第一端连接，其第三端与电源模块连接，其第四端、第五端、第六端、第七端、第八端与电压匹配电路的第一端、第二端、第三端、第四端、第五端对应连接，其第九端接地，用于基于满量程基准电路输出的预设满量程基准电压及放大后的电压信号，判断是否处于满量程状态，当处于满量程状态时，生成报警信号，并通过电压匹配电路发送至控制模块；满量程基准电路，其第二端与电源电路连接，其第三端接地，用于将电源模块输出的电压转换为预设满量程基准电压；电压匹配电路，其第六端与电源模块连接，其第七端、第八端、第九端与控制模块连接，其第十端接地，其第十一端与满量程基准电路的第一端连接，用于实现模数转换电路与控制模块之间的电压匹配。

在一实施例中，满量程基准电路包括：基准芯片、第五电容、第六电容，其中，基准芯片，其第一端接地，其第二端与模数转换单元的第二端连接，并通过第五电容接地，其第三端与电源模块连接，并通过第六电容接地。

在一实施例中，模数转换电路包括：模数转换芯片、第七电容、第八电容、第九电容及第三电阻，其中，模数转换芯片，其第一端与电压匹配电路的第一端连接，其第二端分别与第三电阻的第一端、电压匹配电路的第一端连接，其第三端与电压匹配电路的第五端连接，其第四端与电流采样单元的第五端连接，并通过第七电容接地，其第五端与满量程基准电路的第一端连接，其第六端与电压匹配电路的第四端连接，其第七端接地，其第八端与电压匹配电路的第三端连接；第八电容，其第一端与第三电阻的第二端连接，其第二端通过第九电容与电源模块连接，并接地。

在一实施例中，电压匹配电路包括：电压转换芯片、第四电阻、第五电阻、第六电阻及第七电阻，其中，电压转换芯片，其第二端与第三电阻的第二端连接，其第三端、第四端、第五端、第六端、第七端与模数转换芯片的第二端、第一端、第八端、第六端及第三端对应连接，其第四端、第五端分别通过第四电阻、第五电阻与基准芯片的第二端连接，其第十端通过第六电阻接地，其第十一端接地，其第十四端、第十五端、第十六端、第十七端、第十八端均与控制模块连接，其第十八端通过第七电阻与电源模块连接，其第十九端与电源模块连接。

在一实施例中，电压检测模块包括：第十电容、第八电阻及第九电阻，其中，第八电阻，其第一端与待测设备与负载的连接线连接，其第二端通过第九电阻接地，其第二端还通过第十电容接地，其第二端还与控制模块连接。

在一实施例中，电源模块为升降压电路，其包括电源转换芯片及其外围电路，其中，电源转换芯片，其输入端与待测设备与负载的连接线连接，其输出端与控制模块、电压检测模块、显示模块、每个电流检测模块连接，用于将待测设备的电压转换为供电电压，为控制模块、电压检测模块、显示模块、每个电流检测模块供电。

在一实施例中，显示模块包括电流显示单元及电压显示单元，电流显示单元及电压显示单元均包括：数码管驱动芯片、限流电路、数码管阵列、增流电路，其中，数码管驱动芯片包括多个第一端、多个第二端、多个第三端，每个第一端均与控制模块连接，每个第二端通过增流电路与数码管阵列连接，每个第三端通过限流电路与数码管阵列连接，其第四端接地，用于基于控制模块发送的电流值或电压值，输出段选信号及位选信号；数码管阵列用于基于段选信号及位选信号，显示相应电流值或电压值；限流电路用于限制数码管芯片与数码管阵列之间的电流；增流电路还与电源模块连接，用于增加数码管阵列中的LED灯的电流。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的参数检测装置，每个电流检测模块将采集到的分流后的电流转换为电压信号，并将电压信号放大相同的预设倍数，基于预设满量程基准电压及放大后的电压信号，判断是否处于满量程状态，当处于满量程状态时，生成报警信号，控制模块调整所述预设倍数，当不处于满量程状态时，将电压信号转换为电压数字信号，控制模块对接收的每个电流检测模块发送的电压数字信号求和，并将和值转换为待测设备的电流值；将经由电压检测装置分压后的待测设备的电压进行模数转换后，得到待测设备的电压值，并发送至显示模块。

2.本发明提供的参数检测装置，全部的电流检测模块可并联配置以对待测设备的一路电流进行分流，从而实现对大电流的检测，每个电流检测模块可检测待测设备的不同线路电流，从而实现对多路电流的检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的参数检测装置的一个具体示例的组成图；

图2为本发明实施例提供的参数检测装置的另一个具体示例的组成图；

图3为本发明实施例提供的参数检测装置的另一个具体示例的组成图；

图4为本发明实施例提供的电流采样单元及量程切换单元的具体电路结构图；

图5为本发明实施例提供的参数检测装置的另一个具体示例的组成图；

图6为本发明实施例提供的模数转换单元的具体电路结构图；

图7为本发明实施例提供的电压检测模块的具体电路结构图；

图8为本发明实施例提供的控制模块的具体电路结构图；

图9为本发明实施例提供的电源模块的具体电路结构图；

图10为本发明实施例提供的显示模块的具体电路结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本发明实施例提供一种参数检测装置，应用于需要大量程检测的场合，如图1所示，包括：控制模块1、电源模块2、电压检测模块3、显示模块4、多个电流检测模块5。

如图1所示，本发明实施例中，对于每个电流检测模块5，其第一端均与待测设备的输出端连接，其第二端均与负载的输入端连接，其第三端均与控制模块1连接，待测设备为负载供电。

本发明实施例的全部的电流检测模块5对待测设备的电流进行分流，每个电流检测模块5将采集到的相同幅值的电流转换为电压信号，并将电压信号放大相同的预设倍数，基于预设满量程基准电压及放大后的电压信号，判断是否处于满量程状态，当处于满量程状态时，发送报警信号至控制模块1，当不处于满量程状态时，将电压信号转换为电压数字信号，并发送至控制模块1。

如图1所示，本发明实施例的电压检测模块3，其第一端与待测设备与负载的连接线连接，其第二端与控制模块1连接，用于采集待测设备的电压，并对其进行分压后发送至控制模块1。

如图1所示，本发明实施例的控制模块1用于基于报警信号，调整预设倍数，直至电流检测模块5不再处于满量程状态；对接收的每个电流检测模块5发送的电压数字信号求和，并将和值转换为待测设备的电流值；将分压后的待测设备的电压进行模数转换后，得到待测设备的电压值，并发送至显示模块4。

如图1所示，本发明实施例的显示模块4与控制模块1连接，用于显示电流值及电压值。

如图1所示，本发明实施例的电源模块2的第一端与待测设备与负载的连接线连接，其第二端与控制模块1、电压检测模块3、显示模块4、每个电流检测模块5连接，用于将待测设备的电压转换为供电电压，为控制模块1、电压检测模块3、显示模块4、每个电流检测模块5供电。

具体地，本发明实施例的全部电流检测模块5的电路结构均相同，且其具有相同的放大倍数，故通过对待测设备的输出电流进行等分，并将采样的电流信号转换为电压信号，之后将电压信号放大相同的预设倍数，将放大后的电压进行模数转换，最终控制模块1将各个电流检测模块5得到的电压数字信号进行求和，再将和值转换为电流数字信号，将电流数字信号作为电流值，从而实现对大电流的待测设备的电流检测。

具体地，每个电流检测模块5在检测电流时，由于其可能处于满量程状态，故每个电流检测模块5基于预设满量程基准电压及放大后的电压信号，判断是否处于满量程状态，当处于满量程状态时，发送报警信号至控制模块1，控制模块1基于报警信号同时调整每个电流检测模块5的预设倍数，直到不再接收到报警信号为止；当电流检测模块5不满量程时，则将电压信号转换为电压数字信号，并发送至控制模块1。

需要说明的是，当待测设备的输出多个电流，多个电流通过为负载供电时，则此时一个电流检测模块检测一路输出电流(即不再需要对待测设备的输出的一路电流进行分流)，控制模块基于电流检测模块检测的电流进行求和，即可得到待测设备输出的总电流值。

在一具体实施例中，如图2所示(图中仅以一个电流检测模块5说明)，每个电流检测模块5均包括：电流采样单元51、量程切换单元52、模数转换单元53。

如图2所示，本发明实施例的电流采样单元51，其第一端与待测设备的输出端连接，其第二端与负载的输入端连接，其第三端、第四端与量程切换单元52的第一端、第二端对应连接，其第五端与模数转换单元53的第一端连接，其第六端与电源模块2连接，用于采集分流后的待测设备的电流，并将其转换为电压信号，基于量程切换单元52设定的预设倍数，将电压信号放大预设倍数。

如图2所示，本发明实施例的模数转换单元53，其第二端与控制模块1连接，其第三端与电源模块2连接，用于基于预设满量程基准电压及放大后的电压信号，判断是否处于满量程状态，当处于满量程状态时，发送报警信号至控制模块1，当不处于满量程状态时，将电压信号转换为电压数字信号，并发送至控制模块1。

如图2所示，本发明实施例的量程切换单元52，其第三端与控制模块1连接，其第四端与电源模块2连接，用于控制模块1基于报警信号控制量程切换单元52调整预设倍数。

在一具体实施例中，如图3所示，电流采样单元51包括：放大电路511及跟随电路512。

如图3所示，本发明实施例的放大电路511，其第一端与待测设备的输出端连接，其第二端与负载的输入端连接，其第三端与量程切换单元52的第一端连接，其第四端分别与跟随电路512的第一端及量程切换单元52的第二端连接，其第五端与电源模块2连接，其第六端接地，用于采集分流后的待测设备的电流，并将其转换为电压信号，基于量程切换单元52设定的预设倍数，将电压信号放大预设倍数。

如图3所示，本发明实施例的跟随电路512，其第二端与模数转换单元53的第一端连接，其第三端接地，其第四端与电源模块2连接，用于跟随放大后的电压信号。

在一具体实施例中，如图4所示(图4中+5V电压为电源模块2输出的电压)，放大电路511包括：第一电阻R7、第二电阻R8、第一运算放大器U2A、第一电容C12、第二电容C10。

如图4所示，本发明实施例中，第一电阻R7的第一端与待测设备的输出端连接，其第二端通过第二电阻R8与第一运算放大器U2A的正相输入端连接；第一运算放大器U2A，其反相输入端与量程切换单元52的第一端及第一电容C12的第一端连接，其输出端分别与量程切换单元52的第二端、第一电容C12的第二端及跟随电路512的第一端连接，其正电源端与电源模块2连接，并通过第二电容C10接地，其负电源端接地。

具体地，如图4所示，跟随电路512包括：比较器U2B，其正相输入端与放大电路511的第四端连接，其反相输入端与其输出端连接，其输出端与模数转换单元53的第一端连接，其正电源端与电源模块2连接，其负电源端接地。

具体地，待测设备的电流通过第一电阻R7转换为电压信号，第二电阻R8滤除电压信号的干扰，第一运算放大器U2A将抗干扰后的电压信号经由放大预设倍数，比较器U2B跟随放大后的电压信号，并降低其输出阻抗后发送至模数转换单元53。第一电容C12的作用是使第一运算放大器U2A在高放大倍数时保持稳定，第一运算放大器U2A的pin8连接通过第二电容C10与+5V电源信号连接，第二电容C10起到滤波作用。

如图4所示，量程切换单元52包括：第三电容C13、第四电容C18、开关模块U7及多个电阻(R19、R20、R21、R22)。

如图4所示，开关模块U7包括多个第一端、多个第二端及多个第三端，每个第一端均与控制模块1连接，每个第二端均与电流采样单元51的第三端连接，每个后级第三端通过一个电阻与前级输出端连接，第一级第三端通过一个电阻与电流采样单元51的第四端，最后一级第三端通过一个电阻接地；开关模块U7的第四端与电源模块2连接，并通过第三电容C13接地；开关模块U7的第五端与电源模块2连接，并通过第四电容C18接地；控制模块1基于报警信号，控制开关模块U7选通其内部的开关电路导通，以调整预设倍数。

具体地，本发明实施例的开关模块U7为模拟开关，其内部包括多个开关电路，开关电路的数量可以根据实际情况确定，在此不作限制。本发明实施例的开关模块U7是四路信号控制式模拟开关，其P2.1端、P2.2端、P2.3端、P2.4端均与控制模块1连接，控制模块1基于报警信号，输出切换信号至P2.1端、P2.2端、P2.3端、P2.4端，从而控制开关模块U7的pin2端与pin3端，pin15端与pin14端，pin10端与pin11端，pin7端与pin6端的通断来调整预设倍数。例如：当控制模块1选通P2.1端时，当前只有C12、R18跨接在第一运算放大器U2A的输出端及反相输入端；当选通P2.2端时，当前只有C12、R19跨接在第一运算放大器U2A的输出端及反相输入端；当选通P2.3端时，当前只有C12、R19、R20跨接在第一运算放大器U2A的输出端及反相输入端，此外，控制模块1可以同时选通多个开关电路，从而得到不同元器件的组合，即得到不同的预设倍数。

此外，本发明实施例的开关模块U7的Pin13和Pin12与+5V电源信号连接，且分别连接的第三电容C13、第四电容C18起到滤波作用。

在一具体实施例中，如图5所示，模数转换单元53包括：模数转换电路531、满量程基准电路532、电压匹配电路533。

如图5所示，本发明实施例的模数转换电路531，其第一端与电流采样单元51的第五端连接，其第二端与满量程基准电路532的第一端连接，其第三端与电源模块2连接，其第四端、第五端、第六端、第七端、第八端与电压匹配电路533的第一端、第二端、第三端、第四端、第五端对应连接，其第九端接地，用于基于满量程基准电路532输出的预设满量程基准电压及放大后的电压信号，判断是否处于满量程状态，当处于满量程状态时，生成报警信号，并通过电压匹配电路533发送至控制模块1。

如图5所示，本发明实施例的满量程基准电路532，其第二端与电源电路连接，其第三端接地，用于将电源模块2输出的电压转换为预设满量程基准电压。

如图5所示，本发明实施例的电压匹配电路533，其第六端与电源模块2连接，其第七端、第八端、第九端与控制模块1连接，其第十端接地，其第十一端与满量程基准电路532的第一端连接，用于实现模数转换电路531与控制模块1之间的电压匹配。

在一具体实施例中，如图6所示(图中+5V电压为电源模块2输出的电压)，满量程基准电路532包括：基准芯片U6、第五电容C16、第六电容C15，其中，基准芯片U6，其第一端接地，其第二端与模数转换单元53的第二端(模数转换芯片U5的Pin5)连接，并通过第五电容C16接地，其第三端与电源模块2连接，并通过第六电容C15接地。

如图6所示，模数转换电路531包括：模数转换芯片U5、第七电容C11、第八电容C8、第九电容C9及第三电阻R10。

如图6所示，本发明实施例的模数转换芯片U5，其第一端与电压匹配电路533的第一端(电压转换芯片U4的Pin4)连接，其第二端分别与第三电阻R10的第一端、电压匹配电路533的第一端(电压转换芯片U4的Pin3)连接，其第三端与电压匹配电路533的第五端(电压转换芯片U4的Pin7)连接，其第四端与电流采样单元51的第五端(比较器U2B的Pin7)连接，并通过第七电容C11接地，其第五端与满量程基准电路532的第一端(基准芯片U6的Pin2)连接，其第六端与电压匹配电路533的第四端(电压转换芯片U4的Pin6)连接，其第七端接地，其第八端与电压匹配电路533的第三端(电压转换芯片U4的Pin5)连接；第八电容C8，其第一端与第三电阻R10的第二端连接，其第二端通过第九电容C9与电源模块2连接，并接地。

如图6所示，电压匹配电路533包括：电压转换芯片U4、第四电阻R14、第五电阻R17、第六电阻R16及第七电阻R11。

如图6所示，本发明实施例的电压转换芯片U4，其第二端与第三电阻R10的第二端连接，其第三端、第四端、第五端、第六端、第七端与模数转换芯片U5的第二端、第一端、第八端、第六端及第三端对应连接，其第四端、第五端分别通过第四电阻R14、第五电阻R17与基准芯片U6的第二端连接，其第十端通过第六电阻R16接地，其第十一端接地，其第十四端、第十五端、第十六端、第十七端、第十八端均与控制模块1连接，其第十八端通过第七电阻R11与电源模块2连接，其第十九端与电源模块2连接。

具体地，放大后的电压信号传递给模数转换芯片U5的Pin4，模数转换芯片U5为8位ADC芯片，模数转换芯片U5的Pin5连接基准芯片U6，基准芯片U6为模数转换芯片U5提供预设满量程基准电压，模数转换芯片U5的Pin2为量程超范围时提供报警信号，当模数转换芯片U5的Pin4的电压超过量程时，模数转换芯片U5的Pin2从高电平变成低电平，并通过电压转换芯片U4发送报警信号至控制模块1。

具体地，本发明实施例的模数转换芯片U5具有不同的地址，控制模块1依据模数转换芯片U5的地址读取数据，控制模块1通过将模数转换芯片U5的Pin3与Pin6设置三种状态(高、低、浮空)的组合来设置不同的地址，R10、R14、R11为信号的上拉电阻。R16为下拉电阻将U4的Pin10下拉到地，将各个功能脚设置为三态输出引脚。模数转换芯片U5的Pin1与Pin8为I2C信号连接引脚(输出电压数字信号)，控制模块1可通过I2C协议来读取经电压转换芯片U4转换的从其Pin4输入的电压数字信号。

具体地，当处于未满量程状态时，控制模块1通过I2C协议读取对应不同ADC地址的电压转换芯片U4输出的电压数字信号，并对其进行加法计算并转换成相应的显示数值信号再通过I2C母线传递给电流显示单元，在数码管阵列上显示电流数值。当处于未满量程状态时，即模数转换芯片U5的Pin2从高电平变成低电平时，控制模块1对p2.1～p2.4进行调整，每个量程切换单元52提供的预设倍数降低，直到模数转换芯片U5的Pin4的电压没有超量程。

本发明实施例的模数转换芯片U5、电压转换芯片U4、控制模块1、显示模块4之间的输出传输均利用I2C协议。

在一具体实施例中，如图7所示，电压检测模块3包括：第十电容C6、第八电阻R3及第九电阻R5，其中，第八电阻R3，其第一端(Vout端)与待测设备与负载的连接线连接，其第二端通过第九电阻R5接地，其第二端还通过第十电容C6接地，其第二端(Vo SENSE端)还与控制模块1连接。

具体地，待测设备的输出电压经过R3、R5分压成控制模块1可检测的信号，将此信号发给控制模块1，控制模块1将分压后的待测设备的电压转换成数值信号通过I2C协议发给电压显示单元。

在一具体实施例中，本发明实施例的控制模块1如图8所示，控制模块1主要由单片机U3组成，pin1、pin2位I2C协议母线引脚，R9、R12为上拉电阻，单片机U3的Pin3连接电压检测模块3，单片机U3的Pin11连接按键S1、R13、C14、R15组成的复位电路，C14的作用是使单片机上电复位，S1的作用是通过按键实现手动复位单片机。单片机U3的Pin12为单片机电源引脚，连接电源模块2。单片机U3的Pin25～pin28连接每个量程切换单元52，保证每个放大电路511的预设倍数一致。单片机U3的Pin22、Pin21、Pin20、Pin18、Pin17、Pin15为中断引脚，分别连接每个电压转换芯片U4的P18。单片机U3的Pin4～Pin10、Pin13、Pin16、Pin19、Pin23、Pin24与电压转换芯片U4连接，用于为其设置地址。

在一具体实施例中，电源模块2为升降压电路，如图9所示，其包括电源转换芯片U1及其外围电路，其中，电源转换芯片U1，其输入端(Vout端)与待测设备与负载的连接线连接，其输出端与控制模块1、电压检测模块3、显示模块4、每个电流检测模块5连接，用于将待测设备的电压转换为供电电压，为控制模块1、电压检测模块3、显示模块4、每个电流检测模块5供电。

具体地，如图9所示，电源模块2其它模块提供稳定的+5V电源，电源转换芯片U1为内置MOS管的电源控制芯片，C1、C2为滤波电容，R4是芯片使能信号上拉电阻，C7为滤波电容，R1、R6为输出电压分压电阻，将输出电压分压后反馈至电源转换芯片U1，R2为输出电压状态检测引脚上拉电阻，C3、C4、C5为滤波电容，L1为升降压电路的功率电感。

在一具体实施例中，显示模块4包括电流显示单元及电压显示单元，如图10所示，电流显示单元及电压显示单元均包括：数码管驱动芯片U8、限流电路41、数码管阵列42、增流电路43。

如图10所示，本发明实施例的数码管驱动芯片U8包括多个第一端、多个第二端、多个第三端，每个第一端均与控制模块1连接，每个第二端通过增流电路43与数码管阵列42连接，每个第三端通过限流电路41与数码管阵列42连接，其第四端接地，用于基于控制模块1发送的电流值或电压值，输出段选信号及位选信号。

本发明实施例的数码管阵列42用于基于段选信号及位选信号，显示相应电流值或电压值；限流电路41用于限制数码管芯片与数码管阵列之间的电流；增流电路43还与电源模块2连接，用于增加数码管阵列中的LED灯的电流。

具体地，电流显示单元由数码管驱动芯片U8、四位数码管阵列、Q1～Q4组成，数码管驱动芯片U8通过I2C协议将控制模块1发出的数字信号转换成逻辑电平信号控制数码管显示数值，数码管驱动芯片U8的Pin5、Pin9、Pin10、Pin11的位选信号引脚，数码管驱动芯片U8的Pin1～Pin4、Pin12、Pin13、Pin15、Pin15为段选信号引脚，R23为每一段LED数码管的限流电阻排阻，数码管为共阴极型，pin6,pin8,pin9,pin12为位选引脚，其余引脚为段选引脚。Q1～Q4是为了增加数码管中LED电流的三极管，R25～R28为限流电阻。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种参数检测装置，其特征在于，包括：控制模块、电源模块、电压检测模块、显示模块、多个电流检测模块，其中，

对于每个所述电流检测模块，其第一端均与待测设备的输出端连接，其第二端均与负载的输入端连接，其第三端均与所述控制模块连接，所述待测设备为所述负载供电；

全部的所述电流检测模块对所述待测设备的电流进行分流，每个电流检测模块将采集到的相同幅值的电流转换为电压信号，并将电压信号放大相同的预设倍数，基于预设满量程基准电压及放大后的电压信号，判断是否处于满量程状态，当处于满量程状态时，发送报警信号至所述控制模块，当不处于满量程状态时，将所述电压信号转换为电压数字信号，并发送至所述控制模块；

电压检测模块，其第一端与待测设备与负载的连接线连接，其第二端与所述控制模块连接，用于采集待测设备的电压，并对其进行分压后发送至所述控制模块；

控制模块用于基于所述报警信号，调整所述预设倍数，直至所述电流检测模块不再处于满量程状态；对接收的每个电流检测模块发送的电压数字信号求和，并将和值转换为所述待测设备的电流值；将分压后的待测设备的电压进行模数转换后，得到待测设备的电压值，并发送至显示模块；

显示模块，与所述控制模块连接，用于显示所述电流值及电压值；

电源模块，其第一端与待测设备与负载的连接线连接，其第二端与所述控制模块、电压检测模块、显示模块、每个电流检测模块连接，用于将待测设备的电压转换为供电电压，为所述控制模块、电压检测模块、显示模块、每个电流检测模块供电。

2.根据权利要求1所述的参数检测装置，其特征在于，所述电流检测模块包括：电流采样单元、量程切换单元、模数转换单元，其中，

电流采样单元，其第一端与待测设备的输出端连接，其第二端与负载的输入端连接，其第三端、第四端与所述量程切换单元的第一端、第二端对应连接，其第五端与所述模数转换单元的第一端连接，其第六端与所述电源模块连接，用于采集分流后的待测设备的电流，并将其转换为电压信号，基于所述量程切换单元设定的预设倍数，将电压信号放大预设倍数；

模数转换单元，其第二端与所述控制模块连接，其第三端与所述电源模块连接，用于基于预设满量程基准电压及放大后的电压信号，判断是否处于满量程状态，当处于满量程状态时，发送报警信号至所述控制模块，当不处于满量程状态时，将所述电压信号转换为电压数字信号，并发送至所述控制模块；

量程切换单元，其第三端与所述控制模块连接，其第四端与电源模块连接，用于所述控制模块基于所述报警信号控制所述量程切换单元调整所述预设倍数。

3.根据权利要求2所述的参数检测装置，其特征在于，所述电流采样单元包括：放大电路及跟随电路，其中，

放大电路，其第一端与待测设备的输出端连接，其第二端与负载的输入端连接，其第三端与所述量程切换单元的第一端连接，其第四端分别与所述跟随电路的第一端及所述量程切换单元的第二端连接，其第五端与所述电源模块连接，其第六端接地，用于采集分流后的待测设备的电流，并将其转换为电压信号，基于所述量程切换单元设定的预设倍数，将电压信号放大预设倍数；

跟随电路，其第二端与所述模数转换单元的第一端连接，其第三端接地，其第四端与所述电源模块连接，用于跟随放大后的电压信号。

4.根据权利要求3所述的参数检测装置，其特征在于，所述放大电路包括：第一电阻、第二电阻、第一运算放大器、第一电容、第二电容，其中，

第一电阻，其第一端与所述待测设备的输出端连接，其第二端通过第二电阻与所述第一运算放大器的正相输入端连接；

第一运算放大器，其反相输入端与所述量程切换单元的第一端及第一电容的第一端连接，其输出端分别与所述量程切换单元的第二端、第一电容的第二端及所述跟随电路的第一端连接，其正电源端与所述电源模块连接，并通过第二电容接地，其负电源端接地。

5.根据权利要求3所述的参数检测装置，其特征在于，所述跟随电路包括：

比较器，其正相输入端与所述放大电路的第四端连接，其反相输入端与其输出端连接，其输出端与所述模数转换单元的第一端连接，其正电源端与电源模块连接，其负电源端接地。

6.根据权利要求2所述的参数检测装置，其特征在于，所述量程切换单元包括：第三电容、第四电容、开关模块及多个电阻，其中，

开关模块包括多个第一端、多个第二端及多个第三端，每个第一端均与所述控制模块连接，每个第二端均与所述电流采样单元的第三端连接，每个后级第三端通过一个电阻与前级输出端连接，第一级第三端通过一个电阻与所述电流采样单元的第四端，最后一级第三端通过一个电阻接地；

开关模块的第四端与电源模块连接，并通过第三电容接地；

开关模块的第五端与电源模块连接，并通过第四电容接地；

所述控制模块基于所述报警信号，控制所述开关模块选通其内部的开关电路导通，以调整所述预设倍数。

7.根据权利要求2所述的参数检测装置，其特征在于，所述模数转换单元包括：模数转换电路、满量程基准电路、电压匹配电路，其中，

模数转换电路，其第一端与所述电流采样单元的第五端连接，其第二端与所述满量程基准电路的第一端连接，其第三端与所述电源模块连接，其第四端、第五端、第六端、第七端、第八端与所述电压匹配电路的第一端、第二端、第三端、第四端、第五端对应连接，其第九端接地，用于基于所述满量程基准电路输出的预设满量程基准电压及放大后的电压信号，判断是否处于满量程状态，当处于满量程状态时，生成报警信号，并通过所述电压匹配电路发送至所述控制模块；

满量程基准电路，其第二端与电源电路连接，其第三端接地，用于将所述电源模块输出的电压转换为预设满量程基准电压；

电压匹配电路，其第六端与电源模块连接，其第七端、第八端、第九端与所述控制模块连接，其第十端接地，其第十一端与所述满量程基准电路的第一端连接，用于实现所述模数转换电路与所述控制模块之间的电压匹配。

8.根据权利要求7所述的参数检测装置，其特征在于，所述满量程基准电路包括：基准芯片、第五电容、第六电容，其中，

基准芯片，其第一端接地，其第二端与所述模数转换单元的第二端连接，并通过第五电容接地，其第三端与所述电源模块连接，并通过第六电容接地。

9.根据权利要求8所述的参数检测装置，其特征在于，所述模数转换电路包括：模数转换芯片、第七电容、第八电容、第九电容及第三电阻，其中，

模数转换芯片，其第一端与所述电压匹配电路的第一端连接，其第二端分别与所述第三电阻的第一端、所述电压匹配电路的第一端连接，其第三端与所述电压匹配电路的第五端连接，其第四端与所述电流采样单元的第五端连接，并通过第七电容接地，其第五端与所述满量程基准电路的第一端连接，其第六端与所述电压匹配电路的第四端连接，其第七端接地，其第八端与所述所述电压匹配电路的第三端连接；

第八电容，其第一端与所述第三电阻的第二端连接，其第二端通过第九电容与所述电源模块连接，并接地。

10.根据权利要求9所述的参数检测装置，其特征在于，所述电压匹配电路包括：电压转换芯片、第四电阻、第五电阻、第六电阻及第七电阻，其中，

电压转换芯片，其第二端与所述第三电阻的第二端连接，其第三端、第四端、第五端、第六端、第七端与所述模数转换芯片的第二端、第一端、第八端、第六端及第三端对应连接，其第四端、第五端分别通过第四电阻、第五电阻与所述基准芯片的第二端连接，其第十端通过所述第六电阻接地，其第十一端接地，其第十四端、第十五端、第十六端、第十七端、第十八端均与所述控制模块连接，其第十八端通过第七电阻与电源模块连接，其第十九端与电源模块连接。

11.根据权利要求1所述的参数检测装置，其特征在于，所述电压检测模块包括：第十电容、第八电阻及第九电阻，其中，

第八电阻，其第一端与待测设备与负载的连接线连接，其第二端通过第九电阻接地，其第二端还通过第十电容接地，其第二端还与所述控制模块连接。

12.根据权利要求1所述的参数检测装置，其特征在于，所述电源模块为升降压电路，其包括电源转换芯片及其外围电路，其中，

电源转换芯片，其输入端与待测设备与负载的连接线连接，其输出端与所述控制模块、电压检测模块、显示模块、每个电流检测模块连接，用于将待测设备的电压转换为供电电压，为所述控制模块、电压检测模块、显示模块、每个电流检测模块供电。

13.根据权利要求1所述的参数检测装置，其特征在于，所述显示模块包括电流显示单元及电压显示单元，电流显示单元及电压显示单元均包括：数码管驱动芯片、限流电路、数码管阵列、增流电路，其中，

数码管驱动芯片包括多个第一端、多个第二端、多个第三端，每个第一端均与所述控制模块连接，每个第二端通过增流电路与所述数码管阵列连接，每个第三端通过所述限流电路与数码管阵列连接，其第四端接地，用于基于控制模块发送的电流值或电压值，输出段选信号及位选信号；

数码管阵列用于基于所述段选信号及位选信号，显示相应电流值或电压值；

限流电路用于限制数码管芯片与数码管阵列之间的电流；

增流电路还与电源模块连接，用于增加数码管阵列中的LED灯的电流。

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