专利名称：一种电流监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适用于宽范围变化直流电流的监控装置。
背景技术：
电子设备中，常常需要对某一特征的直流电流进行实时监控，因为该特征的电流常常反映了某一被监控对向的实时变化，比如温度、高度、压力、光通、功率、信号强度等等；如此的电流都有独特的传感器作为取样设备，使被监控的变化量直接转化为具有相关性的电流予以取样，再处理为数字信号以备读取分析并用以决策。不可避免地，针对诸多连续变化的监控对向值，其监控输出必然需要模拟-数字(A/D)转换电路得到数字值的最终结果。上述的电流监控装置所监控的对象其电流值可能会具有较大的变化范围，而A/D转换电路的复杂度和成本随着分辨率、总元素的提升而增加，并且，当分辨率和总元素提升 时带来的数据传输位数也随之增加，如此更加增加了外围电路的成本。当采用较少字节的数据传输监控输出时，其成本可以很好地控制，相应地外围电路不需要很复杂，但其监控电流的范围受限；另一方面，若需要满足该监控对象产生的较大电流变化范围，而采用高分辨率及总元素的A/D转换电路，同时采用更多的字节位进行通信，必然带来成本的大幅度提高，同时系统的复杂度也随之增加。
实用新型内容针对以上电流监控电路难以同时满足硬件成本和电流变化幅度大的困难，本实用新型提出一种宽范围的电流监控电路，其技术方案如下一种电流监控装置，它包括一变倍采样�？椋诒患嗫氐缌骰芈分校哂衅涞缪怪凳芸乜砂茨骋槐堵侍涞牡缪共裳耍弧� A/D转换�？椋ü瞬ǖ缏妨铀龅缪共裳耍⑶揖哂惺涑鲆炎恍藕诺牟裳侄耍灰约耙恍藕糯砟？椋佑谒霾裳侄耍哂辛ú⒖刂扑霰浔恫裳？榈谋浔缎藕畔吆褪涑鲎钪占嗫氐缌魇中畔⒌募嗫厥涑龆�。作为本实用新型技术方案的优选者，可以在如下方面具有改进一较佳实施例中，所述变倍采样�？榘ㄇ谢坏纪ǖ淖柚蛋此霰堵噬柚玫牟裳缱枵罅�。上一个技术方案基础上，一较佳实施例中，所述采样电阻阵列并列设置；所述变倍信号线与控制所述采样电阻接入回路的开关一一对应。上一个技术方案基础上，一较佳实施例中，所述变倍采样�？榫哂�4个按阻值以8为倍率逐级排列的所述采样电阻；所述采样数字端为8位并行数据线，所述监控输出端为17位并行数据线。一较佳实施例中，所述信号处理�？榘ㄒ皇中藕糯砥�。[0014]一较佳实施例中，所述信号处理�？橛胨鯝/D转换�？榫哂型降氖敝有藕哦�。本实用新型带来的有益效果是I.在监控输出端得到的最终监控电流数字信息，所能表征的被监控电流其范围很大，大大超出变倍前A/D转换�？樗鼙碚鞯淖畲蟮缌髦担庠贏/D转换�？槭菘矶扔邢薜那榭鱿戮哂泻芎玫氖视眯裕媒系偷某杀�、复杂度和较高的可靠性实现了宽范围的电流监控。2.电阻阵列的变倍采样�？槭共裳缪怪当浔断缘弥惫鄱虻ィひ站热菀卓刂疲�3.电阻阵列采用并列接入而变倍信号线独立控制的方式具有很快的响应速度和简单的电路。4.带有DSP、倍率切换电阻阵列、并行变倍信号线的方案特别适用于光通信中的光电流监控，具有较快的响应速度、较好的工艺一致性和较小的体积。
以下结合附图
实施例对本实用新型作进一步说明图I是本实用新型实施例一的示意框图；图2是本实用新型实施例二的电路示意图；图3是图2所示实施例流程图。
具体实施方式
实施例一图I是本实用新型实施例一的示意框图；变倍采样�？�20，串联于被监控电流回路中，即被监控的电流Irop通过变倍采样�？�20到地，在与Irop连接处具有电压采样端11，该电压采样端11上得到的采样电压正比于Irop ;并且电压采样端11上的电压可受控变化，按照相同的一倍率A逐级跳变。A/D转换�？�40，通过滤波电路30连接到电压采样端11，并且具有输出已转换信号的采样数字端41 ;此采样数字端41乃是将电压采样端11得到的模拟电压值转化为A/D转换�？�40总元素所示的数据范围内变化的序列值，再通过采样数字端41连接到一信号处理�？�50。信号处理�？�50具有一个监控输出端51，用于输出整个系统最终得到的数字信号。此信号处理�？�50还具有一变倍信号线52连通变倍采样�？�20。其作用在于信号处理模块50对采样数字端41的信号进行实时检测，因为A/D转换�？�40的总元素固定，所以该采样数字端41的数值上限确定；但如果在此基础上，Irop增大，其比例超出了 A/D转换�？�40的总元素范围，则信号处理�？�50通过变倍信号线52控制变倍采样�？�20，使电压采样端11的电压值缩减或者扩大倍率A，直至采样数字端41的数字信息位于A/D转换模块40的总元素范围内；如此，在监控输出端51得到的最终监控电流数字信息，所能表征的被监控电流Irop其范围很大,大大超出变倍前A/D转换�？�40所能表征的最大电流值，这在A/D转换�？�40数据宽度有限的情况下具有很好的适用性，用较低的成本、复杂度和较高的可靠性实现了宽范围的电流监控。实施例二 如图2，本实用新型实施例二的电路示意图；图3是图2所示实施例流程图。结合此二图予以说明变倍采样�？�20内有切换导通的电阻阵列RO至R3，阻值按所述倍率并列设置，本例中倍率设置为8，即阻值关系为R3 = 8R2 = 64R1 = 512R0 ;对应地，变倍信号线52与电阻阵列的开关KO至K3 —一对应，具有4根，分别连通受控于信号处理�？�50。 A/D转换�？�40的采样数字端为41乃是8位并行数据线，而用一数字信号处理器(DSP)实现的信号处理�？�50的监控输出端为17位并行数据线；同时，信号处理模块50与A/D转换�？�40具有同步的时钟信号端CLK和复位端RST。·整个系统工作时，信号处理�？�50首先有一个初始化步骤1，此初始化步骤变倍采样�？�20中的KO被连通，而K1-K3截止，所以阻值最小的RO接入Irop回路，以至于电压采样步骤2中电压采样端11的电压采样值为当前被监控电流下最低者。随即进入模数转换步骤3，来自电压采样端11的电压采样值经过R5和Cl构成的滤波电路得到有效值，通过A/D转换�？�40进行转化，从采样数字端41得到一个8位并行的即时数据。随即，信号处理�？�50进入一溢出检测步骤4，此步骤将采样数字端11的即时数据同时与一上阈值和一下阈值相比较，本例中上阈值设为240,下阈值设为20。信号处理�？�50按其比较结果若低于所述上阈值20,贝U控制电压米样值按倍率8扩大一次；本例中，实现这一扩大乃是在之前状态的基础上将KO关断，而打开Kl即可；随即进入下一转换输出步骤5，。此时的转换输出步骤，因为已经扩大了倍率8，所以需要逆向操作监控输出端51的值，即缩减倍率8，予以输出，如此，都是在一个采样周期内完成，得到一个循环。另一种情况，当在循环中比较结果高于上阈值240时，信号处理�？�50控制电压采样值按倍率8缩减一次，例如当前状态是Kl打开，则将Kl关断KO打开即可实现此缩减；同时，因为缩减了倍率8，所以需要逆向操作监控输出端51的值，即扩大倍率8予以输出，如此也是在一个采样周期内完成。可见，在Irop不断变化时，在不多的采样周期后，监控输出端终究可以得到表征Irop的数字表示值，而A/D转换模块40的采样数字端41始终在其总元素256内变化，在8位数据所能表示的值内工作。另外，在信号处理�？�50其监控输出端51的逆向变倍操作采用非常简洁有效的方式移位操作，若需要扩大8倍，则将原来的8位有效数据位左移3位；若需要缩减8倍，则将原来的8为有效数据位右移3位。完成移位后，未移位者信号输出置零，即可得到17位数据，其17位数据所表征的电流范围远超过8位采样数字端41所能表征的电流。另一方面，当电流变得足够小时，又可以回复到原先较高的分辨率。可见，电阻阵列的变倍采样�？�20使采样电压值变倍显得直观而简单，工艺精度容易控制；而电阻阵列采用并列接入而变倍信号线52独立控制的方式具有很快的响应速度和简单的电路；采用上下阈值的方式，可以使信号处理�？榈谋浔兜髡哂谐僦托裕绕涫巧香兄涤胂裸兄捣直鹄胱茉睾土阒稻哂忻飨跃嗬耄沟帽浔兜髡某僦托愿飨裕僦托阅鼙涞每煽兀槐苊饬说缱璧滴坏钠捣鼻谢�。容易使监控输出端51的数字信号更稳定。同时，本方案用同步时钟循环工作于溢出检测步骤和转换输出步骤，具有较快的速度和较高的精度，于激光器光功率检测的应用中显得十分适用，易于整合为小巧可靠的监控�？�。以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。
权利要求1.一种电流监控装置，其特征在于它包括 一变倍采样模块，串联于被监控电流回路中，具有其电压值受控可按某一倍率跳变的电压采样端； 一 A/D转换�？椋ü瞬ǖ缏妨铀龅缪共裳耍⑶揖哂惺涑鲆炎恍藕诺牟裳侄耍灰约� 一信号处理�？椋佑谒霾裳侄耍哂辛ú⒖刂扑霰浔恫裳？榈谋浔缎藕畔吆褪涑鲎钪占嗫氐缌魇中畔⒌募嗫厥涑龆�。
2.根据权利要求I所述一种电流监控装置，其特征在于所述变倍采样模块包括切换导通的阻值按所述倍率设置的采样电阻阵列。
3.根据权利要求2所述一种电流监控装置，其特征在于所述采样电阻阵列并列设置；所述变倍信号线与控制所述采样电阻接入回路的开关一一对应。
4.根据权利要求3所述一种电流监控装置，其特征在于所述变倍采样�？榫哂�4个按阻值以8为倍率逐级排列的所述采样电阻；所述采样数字端为8位并行数据线，所述监控输出端为17位并行数据线。
5.根据权利要求I所述一种电流监控装置，其特征在于所述信号处理模块包括一数字信号处理器。
6.根据权利要求I所述一种电流监控装置，其特征在于所述信号处理�？橛胨鯝/D转换�？榫哂型降氖敝有藕哦�。
专利摘要本实用新型公开了一种电流监控装置，其特征在于它包括一变倍采样�？椋诒患嗫氐缌骰芈分校哂衅涞缪怪凳芸乜砂茨骋槐堵侍涞牡缪共裳耍灰籄/D转换�？椋ü瞬ǖ缏妨铀龅缪共裳耍⑶揖哂惺涑鲆炎恍藕诺牟裳侄耍灰约耙恍藕糯砟？椋佑谒霾裳侄耍哂辛ú⒖刂扑霰浔恫裳？榈谋浔缎藕畔吆褪涑鲎钪占嗫氐缌魇中畔⒌募嗫厥涑龆�。本方案的监控电流范围大大超出变倍前A/D转换�？樗鼙碚鞯淖畲蟮缌髦担贏/D转换�？槭菘矶扔邢薜那榭鱿戮哂泻芎玫氖视眯裕媒系偷某杀竞徒细叩目煽啃允迪至丝矸段У牡缌骷嗫�。
文档编号G01R19/25GK202471827SQ201220026508
公开日2012年10月3日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者李发明, 林少衡, 林 智, 林永辉, 章可循, 葛军华, 高全川 申请人:厦门优迅高速芯片有限公司
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