[发明专利]一种宽范围、高精度的电流采样方法

说明书

一种宽范围、高精度的电流采样方法，设定数个从零起始的电流采样范围，数个电流采样范围具有不同上限，其中上限较大的采样范围相较于上限较小的采样范围具有更低的采样精度，在执行电流采样时，基于当前采样的电流值处于采样范围中大于切换判断值计算值或者小于切换判断值计算值来执行将采样范围切换至下一级或者维持在本采样范围的操作，其中，切换判断值为0‑1之间的数值，切换判断值计算值为切换判断值与该采样范围的乘积。

技术领域

本发明涉及采样领域，尤其涉及一种宽范围、高精度的电流采样方法。

背景技术

电流采样是一种在电子电路产品设计、生产制造、使用维护等过程中都需要涉及的基本内容，其通常具有多种测量采样方案，一种是基于电流在通过电阻时产生压降的方式进行直接检测，例如常规的电流表、万用表就是使用的该种方案，其需要采样装置与被测电路串联。另一种是间接检测的方案，通常是利用基于霍尔原理的霍尔传感器进行采样，霍尔效应是导电材料中的电流与磁场的相互作用，而产生电动势的一种效应，霍尔效应测电流的原理以钳形表为例可以描述为驱动电路提供一个恒定的电流，经过霍尔元件形成一个回路，当穿过钳圈的导体上流过直流电流时，会在磁芯内部产生一个恒定的磁通，此时霍尔元件就处于磁场中，就会产生电压差，再经过放大器放大并滤波后就能形成一个与被测导体电流成正比的电压值，再经过采集换算就能得到对应的电流。

然而霍尔器件检测电流具有两个难以兼容的采样参数，即采样精度和采样范围，在采样中很难同时实现高采样精度和宽采样范围，当需求的采样精度高时，就会缩小采样范围，当采样范围宽时，就会降低采样精度。采样范围是霍尔器件能够检测的电流值区间，至少具有一个最低值和一个最高值，采样精度是霍尔器件能够检测的电流最小分度值，例如能够精确到小数点后几位。

CN103457558B涉及一种可变增益小电流拾取放大电路，包括用于采集小电流信号的小电流信号采样电路，其输出端与一级精密运算放大电路的输入端相连，一级精密运算放大电路的输出端、增益控制电路的输出端均与二级可变增益运算放大电路的输入端相连，二级可变增益运算放大电路的输出端与PC机相连。本发明可以灵活的改变放大倍数，能够实现在较大的电流采样范围内共用，简化了检测器的模拟量信号处理，具有较好的通用性和稳定性。

上述现有技术可以实现多个放大倍数电流采样，但在其中一个电流放大倍数时存在接近此范围最大值不及时调整更大范围的电流放大倍数，导致电流采样失真，影响控制，也即是没有同时实现高采样范围和高采样精度。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种宽范围、高精度的电流采样方法，设定数个从零起始的电流采样范围，数个电流采样范围具有不同上限，其中上限较大的采样范围相较于上限较小的采样范围具有更低的采样精度，在执行电流采样时，基于当前采样的电流值处于采样范围中大于切换判断值计算值或者小于切换判断值计算值来执行将采样范围切换至下一级或者维持在本采样范围的操作，其中，切换判断值为0-1之间的数值，切换判断值计算值为切换判断值与该采样范围的乘积。

优选地，切换判断值为0.6-0.9之间的数值，下一级采样范围是所设定的数个电流采样范围中唯一一个上限仅大于本级采样范围上限所在的采样范围。

优选地，电流是在进行检测前被预算放大器所放大，运算放大器放大倍数决定采样范围大小，通过向采样电路设置不同阻值的反馈电阻的方式来调节运算放大器的放大倍数。

优选地，采样电流经过运算放大器放大后进入微控制器，微控制器获取采样电流具体数值，基于采样电流值大于或小于当前切换判断值计算值来以控制相应的反馈电阻接入采样电路开关的方式调节采样范围。