[發明專利]一種寬范圍、高精度的電流采樣方法

在審

• 申請號: 202111449218.1
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114325038A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 潘振方;李飛;姚欣
• 申請（專利權）人: 河南嘉晨智能控制股份有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/20
• 代理公司: 鄭州大豫知識產權代理事務所(普通合伙) 41214
• 代理人: 靳鵬超

一種寬范圍、高精度的電流采樣方法，設定數個從零起始的電流采樣范圍，數個電流采樣范圍具有不同上限，其中上限較大的采樣范圍相較于上限較小的采樣范圍具有更低的采樣精度，在執行電流采樣時，基于當前采樣的電流值處于采樣范圍中大于切換判斷值計算值或者小于切換判斷值計算值來執行將采樣范圍切換至下一級或者維持在本采樣范圍的操作，其中，切換判斷值為0?1之間的數值，切換判斷值計算值為切換判斷值與該采樣范圍的乘積。

技術領域

本發明涉及采樣領域，尤其涉及一種寬范圍、高精度的電流采樣方法。

背景技術

電流采樣是一種在電子電路產品設計、生產制造、使用維護等過程中都需要涉及的基本內容，其通常具有多種測量采樣方案，一種是基于電流在通過電阻時產生壓降的方式進行直接檢測，例如常規的電流表、萬用表就是使用的該種方案，其需要采樣裝置與被測電路串聯。另一種是間接檢測的方案，通常是利用基于霍爾原理的霍爾傳感器進行采樣，霍爾效應是導電材料中的電流與磁場的相互作用，而產生電動勢的一種效應，霍爾效應測電流的原理以鉗形表為例可以描述為驅動電路提供一個恒定的電流，經過霍爾元件形成一個回路，當穿過鉗圈的導體上流過直流電流時，會在磁芯內部產生一個恒定的磁通，此時霍爾元件就處于磁場中，就會產生電壓差，再經過放大器放大并濾波后就能形成一個與被測導體電流成正比的電壓值，再經過采集換算就能得到對應的電流。

然而霍爾器件檢測電流具有兩個難以兼容的采樣參數，即采樣精度和采樣范圍，在采樣中很難同時實現高采樣精度和寬采樣范圍，當需求的采樣精度高時，就會縮小采樣范圍，當采樣范圍寬時，就會降低采樣精度。采樣范圍是霍爾器件能夠檢測的電流值區間，至少具有一個最低值和一個最高值，采樣精度是霍爾器件能夠檢測的電流最小分度值，例如能夠精確到小數點后幾位。

CN103457558B涉及一種可變增益小電流拾取放大電路，包括用于采集小電流信號的小電流信號采樣電路，其輸出端與一級精密運算放大電路的輸入端相連，一級精密運算放大電路的輸出端、增益控制電路的輸出端均與二級可變增益運算放大電路的輸入端相連，二級可變增益運算放大電路的輸出端與PC機相連。本發明可以靈活的改變放大倍數，能夠實現在較大的電流采樣范圍內共用，簡化了檢測器的模擬量信號處理，具有較好的通用性和穩定性。

上述現有技術可以實現多個放大倍數電流采樣，但在其中一個電流放大倍數時存在接近此范圍最大值不及時調整更大范圍的電流放大倍數，導致電流采樣失真，影響控制，也即是沒有同時實現高采樣范圍和高采樣精度。

此外，一方面由于對本領域技術人員的理解存在差異；另一方面由于申請人做出本發明時研究了大量文獻和專利，但篇幅所限并未詳細羅列所有的細節與內容，然而這絕非本發明不具備這些現有技術的特征，相反本發明已經具備現有技術的所有特征，而且申請人保留在背景技術中增加相關現有技術之權利。

發明內容

針對現有技術之不足，本發明提供了一種寬范圍、高精度的電流采樣方法，設定數個從零起始的電流采樣范圍，數個電流采樣范圍具有不同上限，其中上限較大的采樣范圍相較于上限較小的采樣范圍具有更低的采樣精度，在執行電流采樣時，基于當前采樣的電流值處于采樣范圍中大于切換判斷值計算值或者小于切換判斷值計算值來執行將采樣范圍切換至下一級或者維持在本采樣范圍的操作，其中，切換判斷值為0-1之間的數值，切換判斷值計算值為切換判斷值與該采樣范圍的乘積。

優選地，切換判斷值為0.6-0.9之間的數值，下一級采樣范圍是所設定的數個電流采樣范圍中唯一一個上限僅大于本級采樣范圍上限所在的采樣范圍。

優選地，電流是在進行檢測前被預算放大器所放大，運算放大器放大倍數決定采樣范圍大小，通過向采樣電路設置不同阻值的反饋電阻的方式來調節運算放大器的放大倍數。

優選地，采樣電流經過運算放大器放大后進入微控制器，微控制器獲取采樣電流具體數值，基于采樣電流值大于或小于當前切換判斷值計算值來以控制相應的反饋電阻接入采樣電路開關的方式調節采樣范圍。