【专利解密】实现高精度电路电流测量 华峰测控发明多类型电流检测方案

【嘉勤点评】华峰测控发明的电流测量装置及方案中，展示了多种电流的检测方案，其利用量程选择开关、运算放大器以及数模转换器等部件，来确定待测量电流信号对应的输出值，从而实现在可调量程测量单元测量结果不准确的情况下，依旧保持电流测量的连续性和准确性。

随着电子电路技术的发展，人们对于测量电流的连续性以及精确度的要求越来越高。对于不同的电流信号，需要使用不同的量程去测量，以提高测量的准确度。

在现有的传统技术中，通常选择通过控制选择开关动作来实现量程的切换。然而，由于选择开关动作需要一定的时间，因此这种方案会导致电流的测量通道在选择开关动作的过程中出现断路，从而造成电流测量的中断和漏测，导致测量不准确。并且当测量信号超过切换的量程范围时，也会导致测量不准确。

为此，华峰测控在2021年7月27日申请了一项名为“电流测量装置和方法”的发明专利（申请号：202110851775.X），申请人为北京华峰测控技术股份有限公司。

根据该专利目前公开的相关资料，让我们一起来看看这项技术方案吧。

如上图，为该专利中发明的电流测量装置的结构示意图，该装置包括：采样电阻10、量程选择开关20、第一运算放大器30、第一模数转换器40、第二运算放大器31、第二模数转换器41以及处理器50。其中，采样电阻和量程选择开关可以组成量程切换电路，这些电阻串联连接，每个量程选择开关的第一端与对应电阻的第二端相连接，第一电阻的第一端作为待测量电流信号的输入端，量程选择开关的第二端作为待测量电流信号的输出端。

在这种结构下，待测量电流信号仅通过第一电阻和闭合的量程选择开关对应的采样电阻之间的采样电阻，闭合的量程选择开关对应的采样电阻和第二电阻之间的采样电阻被短路。通过选择不同的量程选择开关闭合，可以改变待测量电流信号通过的采样电阻数量，从而改变待测量电流信号通过的电阻大小，进而在待测量电流信号大小不同的情况下，将待测量电流信号在多个采样电阻上形成的电压大小控制在测量单元的测量范围内，使得测量单元可以进行准确测量。

此外，运算放大器和数模转换器的连接可以组成可调量程测量单元，第二运算放大器分别连接第一电阻的第一端和第二电阻的第二端，可以产生电压测量信号并对该信号进行缩放。因此可调量程单元的测量范围可以调整到与待测量电流信号相匹配，从而实现小量程范围内的精确测量。

如上图，为该专利中发明的量程切换过程中电流输出的流程图，首先，系统会接收包含目标量程的量程切换指令，通常选择开关闭合时的测量量程为目标量程，在接收到量程切换指令后的第一设定时长内，可以将目标量程对应的量程选择开关闭合。

其次，在接收到量程切换指令后的第一设定时长和第二设定时长之间，将接收到量程切换指令时闭合的量程选择开关断开，在接收到量程切换指令后的第二设定时长内，基于第一电压值，确定待测量电流信号对应的电流值并输出。

最后，在接收到量程切换指令后的第二设定时长外，进一步基于第二电压值确定待测量电流信号对应的电流值并输出。因此，该方案中的处理器接收到量程切换指令时，先将目标量程对应的量程选择开关闭合，再将之前闭合的量程选择开关断开，可以确保多个量程切换开关在量程切换过程中至少有一个闭合，使得最大量程测量单元可以进行准确测量。

而在该方案中，还展示了超量程时的电流压输出流程，如上图所示，首先，系统需要确定第二运算放大器缩放后的电压测量信号是否在第二模数转换器的测量量程外。如果第二运算放大器缩放后的电压测量信号在第二模数转换器的测量量程外，基于第一电压值确定待测量电流信号对应的电流值并输出；如果第二运算放大器缩放后的电压测量信号在第二模数转换器的测量量程内，则基于第二电压值确定待测量电流信号对应的电流值并输出。

以上就是华峰测控发明的电流测量装置及方案，该方案中展示了多种电流的检测方案，利用量程选择开关、运算放大器以及数模转换器等部件，来确定待测量电流信号对应的输出值，从而实现在可调量程测量单元测量结果不准确的情况下，依旧保持电流测量的连续性和准确性。

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