一種電流檢測電路的製作方法
2023-12-02 22:37:01
專利名稱：一種電流檢測電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量電路，尤其是涉及一種電流檢測電路。
背景技術：
目前在對負載迴路中的電流進行檢測時，一般採用在負載迴路中串連大功率小阻值電阻或使用電流互感器進行採樣然後處理的方法。對於電阻採樣得到的電壓，可以直接進行AD轉換或者先放大整流再進行AD轉換後採集電流數據。對於電流互感器採樣得到的電壓，往往須放大再進行AD轉換後採集電流數據。在實際應用中，以上方案往往受到成本或穩定性、採樣精度、空間尺寸的限制，難以滿足小家電行業的批量化應用。
實用新型內容本實用新型的目的就是提出一種結構簡單、製作成本低、所佔空間小、可靠性高的電流檢測電路。
實現上述目的的技術方案是一種電流檢測電路，包括採樣電路和比較器，所述採樣電路將待檢迴路電流轉換為具確定比例關係的待檢電壓輸出，其特徵在於還包括微處理器和設定電壓調整電路，待檢電壓與設定電壓調整電路輸出的設定電壓分別接比較器的兩個輸入端，比較器的比較信號輸出至微處理器，微處理器根據輸入的比較信號控制設定電壓調整電路輸出不同的設定電壓。
所述設定電壓調整電路可優選由若干個設定電阻組成，設定電阻一端並聯作為設定電壓輸出端，另一端分別與微處理器相同個數I/O口相連接，通過改變微處理器與設定電阻相連接的I/O口狀態控制設定電壓調整電路輸出不同的設定電壓。
所述比較器可優選運算放大器U2A，其正、反向輸入端是比較器的輸入端，其輸出端是比較器的輸出端。
所述採樣電路可優選串聯在負載迴路中的檢流電阻R1，檢流電阻的一端為採樣電路的電壓輸出端，另一端與設定電壓調整電路的輸出端相連接。
為了提高檢測的精度，所述採樣電路還可優選包括串聯在負載迴路中的檢流電阻、比例放大電阻和運算放大器的方案。檢流電阻R1的一端串聯一個比例放大電阻R2後接運算放大器U1A的一個輸入端，R1的另一端接運算放大器U1A的另一個輸入端，U1A的輸出端5與接R2的輸入端之間並聯另一個比例放大電阻R4，U1A的輸出端5為採樣電路的電壓輸出端。
本實用新型採用上述技術方案，其有益的技術效果在於1)僅需要採樣、比較、電壓設定和微處理器等四個基本模塊，電路結構簡單；2)所需器件都是常見易得的，製作成本低；3)使用運算放大器、微處理器等集成化元件，所佔空間小；4)用數字控制的方式實現模擬電流檢測的功能，可靠性高。本實用新型為電流檢測及其信號採集提供了一條有效途徑，與現有電流檢測方案相比具有十分顯著的優點，具有廣闊的應用前景。
下面通過實施例並結合附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明圖1是本實用新型的一種電路框圖。
圖2是圖1的一種優選方案的實現電路圖。
圖3是圖1的另一種優選方案的實現電路圖。
圖4是將圖3中電路用於碎紙機電流監控的完整電路圖。
具體實施方式
實施例一、一種電流檢測電路，結合圖1和圖2，檢流電阻R1串聯在負載迴路中，R1的兩端分別接運算放大器U2A的兩個輸入端，若干個設定電阻R5、R6、…、Rn一端並聯後接運算放大器U2A的一個輸入端，另一端分別接微處理器的同樣個數的I/O口，運算放大器U2A的輸出端接微處理器的另一個I/O口。
具體工作過程檢流電阻R1將迴路電流I轉換為待檢電壓Vc，Vc＝I*R1。將Vc與並聯設定電阻輸出的設定電壓V0輸入運算放大器U2A進行比較，輸出比較信號V2。V0是若干個由各設定電阻阻值和與之相連的I/O口狀態確定的分立電壓值，例如，採用3個設定電阻R5、R6、R7分別與微處理器的3個I/O口I/O1、I/O2、I/O3相連接，可以設定14個不同的V0值I/O1輸出+V、I/O2輸出0、I/O3為輸入且為高阻狀態，則V0＝+V*R6/(R5+R6)；…I/O1輸出0、I/O2輸出0、I/O3輸出+V，則V0＝+V*R6//R5/(R7+R5//R6)；…I/O1、I/O2、I/O3均輸出0，則V0＝0；I/O1、I/O2、I/O3均輸出+V，則V0＝+V。將V0由低到高分別標記為V01、V02、……、V0n。V2是兩個分別代表Vc＞V0和Vc＜V0的分立電壓值。編制微處理器的算法使V0的值由低到高或由高到低順次變化，同時檢測比較信號V2，一旦V2發生變化，則說明Vc的值是在V2發生變化前後的設定電壓V0i和V0i+1(i＝1～n-1)之間，由此即可判斷出Vc的範圍，進而確定負載迴路中電流I的範圍。
V0i和V0i+1之間的差別越小，檢測到的範圍就越精確，在本例中可以通過增加設定電阻的個數來達到這個目的。當然也可以編制不同的算法令設定電壓V0的值以其他方式或順序發生變化，只要能通過檢測V2的變化情況逐步縮小V0的變化範圍以確定Vc的取值範圍就是可行的方法。
實施例二、另一種電流檢測電路。結合圖7，檢流電阻R1串聯在負載迴路中，R1的一端串聯比例放大電阻R2後接運算放大器U1A的一個輸入端，R1的另一端接運算放大器U1A的另一個輸入端，運算放大器U1A的輸出端與接R2的輸入端之間並聯另一個比例放大電阻R4，U1A的輸出端接第二個運算放大器U2A的一個輸入端，第二個運算放大器U2A的另一個輸入端並聯若干個設定電阻R5、R6、…、Rn後分別接微處理器的同樣個數的I/O口，U2A的輸出端接微處理器的另一個I/O口。
具體工作過程檢流電阻R1將迴路電流I轉換為電壓V1，V1＝I*R1。V1經放大後成為待檢電壓Vc，Vc＝(V1*R4)/R2。Vc範圍的確定過程同實施例一，最後根據Vc與V1、I的關係確定負載迴路中電流I的範圍。
實施例三、將實施例二中電路在碎紙機電流監控中的具體應用。結合圖4，檢流電阻R1串聯在碎紙機交流馬達MOTORAC迴路中，R2、R4、U1A、U2A之間的連接如實施例2中所述，設定電阻R5～R10並聯後一端接U2A的另一個輸入端，另一端分別與微處理器的普通I/O口PA0～PA5相連接，U2A的輸出端與微處理器的另一個普通I/O口PC0/INT相連接，微處理器的PB1/BZ口接碎紙機的控制系統。為了提高系統穩定性，在R1兩端之間並聯電容C4，在R4兩端之間並聯電容C1，在U1A與R1的連接中串聯電阻R3，在U1A和U2A的輸出端分別連接接地電容C2和C3。
本例中碎紙機最多可以一次碎12張紙，故本電路只須設定14檔V0值，用於識別無紙、1-12張紙、卡紙等14種狀態，即沒有紙時對應的V0值為V01、一張紙時為V02、兩張紙時為V03、…、十二張紙時為V013、卡紙時為V014。選定R5-R10的值，編制微處理器算法，調整PA0～PA5輸入輸出狀態，使V0的值依次設定為V01、V02、…、V014，同時檢測V3，微處理器根據實時檢測到的信號V3和相應的設定值，判斷迴路的工作狀態，並據此向碎紙機的控制系統發出控制信號。
具體工作過程將V0設定為V01，如果V3輸出高電平(+5V)則說明此時無紙，延時2S後關掉馬達；如果V3輸出低電平(0V)則將V0i設定為V0i+1，直到V3輸出高電平(+5V)，說明此時碎紙機的碎紙數為i-2張，系統將根據每次碎紙數統計總碎紙數並顯示；特別地，如果V0設定為V014時，V3仍為低電平(0V)輸出，則系統判定此時碎紙機卡紙(即馬達堵轉)，關閉馬達並顯示報警。
為了提高電路的可靠性，可以在本實用新型的基本電路基礎上增加一些元器件，比如實施例三中的R3、C1、C2、C3、C4等，還可以在設定電壓輸出電路的輸出端連接一個接地的下拉電阻或者接直流電源的上拉電阻等。同時，為滿足不同的應用需要，也可以有針對的設計不同的微處理器算法，如在V0不變的情況下，檢測V3低電平的寬度，即0V在V3輸出矩形波中所佔的比例，間接算出電流值等。所有這些非本質的變化只要利用了本實用新型的基本原理均屬於本實用新型所保護的範圍。
權利要求1.一種電流檢測電路，包括採樣電路和比較器，所述採樣電路將待檢迴路電流轉換為具確定比例關係的待檢電壓輸出，其特徵在於還包括微處理器和設定電壓調整電路，待檢電壓與設定電壓調整電路輸出的設定電壓分別接比較器的兩個輸入端，比較器的比較信號輸出至微處理器，微處理器根據輸入的比較信號控制設定電壓調整電路輸出不同的設定電壓。
2.根據權利要求1所述的電流檢測電路，其特徵在於所述設定電壓調整電路由若干個設定電阻組成，設定電阻一端並聯作為設定電壓輸出端，另一端分別與微處理器相同個數I/O口相連接，微處理器通過改變與設定電阻相連接的I/O口狀態控制設定電壓調整電路輸出不同的設定電壓。
3.根據權利要求1或2所述的電流檢測電路，其特徵在於所述比較器是一個運算放大器，其正、反向輸入端是比較器的輸入端，其輸出端是比較器的輸出端。
4.根據權利要求1或2所述的電流檢測電路，其特徵在於所述採樣電路是串聯在負載迴路中的檢流電阻，檢流電阻的一端為採樣電路的輸出端，另一端與設定電壓調整電路的輸出端相連接。
5.根據權利要求1或2所述的電流檢測電路，其特徵在於所述採樣電路包括串聯在負載迴路中的檢流電阻、比例放大電阻和運算放大器，檢流電阻的一端串聯一個比例放大電阻後接運算放大器的一個輸入端，檢流電阻的另一端接運算放大器的另一個輸入端，運算放大器的輸出端與接比例放大電阻的輸入端之間並聯另一個比例放大電阻，運算放大器的輸出端為採樣電路的電壓輸出端。
6.根據權利要求3所述的電流檢測電路，其特徵在於所述採樣電路是串聯在負載迴路中的檢流電阻，檢流電阻的一端為採樣電路的輸出端，另一端與設定電壓調整電路的輸出端相連接。
7.根據權利要求3所述的電流檢測電路，其特徵在於所述採樣電路包括串聯在負載迴路中的檢流電阻、比例放大電阻和運算放大器，檢流電阻的一端串聯一個比例放大電阻後接運算放大器的一個輸入端，檢流電阻的另一端接運算放大器的另一個輸入端，運算放大器的輸出端與接比例放大電阻的輸入端之間並聯另一個比例放大電阻，運算放大器的輸出端為採樣電路的電壓輸出端。
專利摘要本實用新型公開了一種電流檢測電路，包括採樣電路和比較器，所述採樣電路將待檢迴路電流轉換為具確定比例關係的待檢電壓輸出，其特徵在於還包括微處理器和設定電壓調整電路，待檢電壓與設定電壓調整電路輸出的設定電壓分別接比較器的兩個輸入端，比較器的比較信號輸出至微處理器，微處理器根據輸入的比較信號控制設定電壓調整電路輸出不同的設定電壓。本實用新型的優點在於僅需要採樣、比較、電壓設定和微處理器等四個基本模塊，電路結構簡單；所需器件都是常見易得的，製作成本低；使用運算放大器、微處理器等集成化元件，所佔空間小；用數字控制的方式實現模擬電流檢測的功能，可靠性高。
文檔編號G01R19/00GK2715168SQ20042006069
公開日2005年8月3日 申請日期2004年8月6日 優先權日2004年8月6日
發明者王維斌, 劉建偉 申請人:深圳市和而泰電子科技有限公司