专利名称：多通道电流采样电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采样电路，具体涉及一种多通道电流采样电路，适用于工业
生产中对大批量产品的测试。
背景技术：
电流采样电路是一些产品测试和控制系统中常用到的电路，如对汽车车灯生产的 测试系统中等，观察和记录在检测过程中的电流值，以此判断产品的各种特性是否满足测 试标准。常见的采样过程是一路待测电流输入至采样电路中，得到一输出信号值，该信号 值经一 A/D转换器与单片机连接，单片机将接收到的数字信号根据预设于机内的对照表找 出对应的数值，并在与其连接的显示装置上显示。上述采样电路常以电流互感器或者大功 率的采样电阻来实现，而此电路仅适用于对单个通路、小批量的产品测试，换句话说仅适用 于实验室使用的阶段，当用于工业生产中对大批量产品测试时，就必须采用多通路的输入 方式，以适应生产效率的需要，而如此便存在成本高、体积大、发热量大等问题，因而已不再 适合使用。 为解决上述问题，有出现采用康铜丝作为电流采样电阻的采样电路，以此减小体 积，降低成本。但在实际测试发现，由于采样电阻的分流特性，康铜丝的阻值一般都比较小 ( 一般都在0. 001欧姆到1欧姆之间)，尤其在焊接后，焊盘内的那段电阻将被短路，电阻的 有效长度将变小而且不一致，从而导致测试结果不准确，这是由于电路板是有厚度的，康铜 丝穿过过孔的部分就被金属化过孔短路，这一段的电阻值将变小，所以一般工程师在设计 康铜丝形成的取样电阻，做单个样品往往可以通过，但对批量产品就不稳定，经常发现电流 采样值有偏差，如此便不能符合对批量产品测试必须保证的稳定性和准确性要求，亦不适 合使用。

发明内容本实用新型目的是提供一种多通道电流采样电路，使用该电路，可大大提高测试 精度及测试效率，适用于工业生产中的批量产品测试。 为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种多通道电流采样电路，包括 多通路输入电路、采样电路、多路选择开关电路及输出控制电路，还包括一预校正电流产生 电路及一切换控制电路，所述预校正电流产生电路包括一集成运放及一 电流控制及反馈电 路，所述集成运放的输入端与所述输出控制电路的校正信号输出端连接，其输出端接入所 述电流控制及反馈电路；所述切换控制电路由与所述多通路输入电路输入通道数对应个数 的继电器构成，每一继电器的一端与对应的输入通道连接，另一端并接于所述电流控制及 反馈电路的输出端上，所述切换控制电路的输出端与所述采样电路连接，其切换控制端与 所述输出控制电路的校正选择信号输出端连接。 上述技术方案中，所述多通路输入电路为一与外部待测电流接入的接口电路，待 测电流根据需要设置，从1 N路(1 16)通过接口电路进入切换控制电路，每一通路对应接入一切换控制电路中的一个继电器，继电器的两个触点分别对应正常的检测输入端及校 正电流输入端，所述输出控制电路可以采用以往由A/D转换器与单片机组合构成的控制电 路，也可以采用数据采集卡与PC机组合构成的控制电路等，只要能给出2组选通信号分别 给多路选择开关电路和切换控制电路，另外再有一路模拟信号输入至预校正电流产生电路 中去就可以了 。其工作过程为正常检测时，待测电流自多通路输入电路输入至切换控制电 路，再到电流采样电路进行采样，采样得出的信号输入到多路选择开关电路中，多路选择开 关电路根据输出控制电路给出的选通信号选择待测通道，并被输入至输出控制电路中去； 校正时由输出控制电路给出一模拟信号至预校正电流产生电路中，输出校正电流至切换 控制电路，同时输出控制电路给出需要校正通路的信号给切换控制电路，使对应的继电器 切换到与校正电流相连接触点上，校正电流经切换控制电路输入至采样电路中，输出采样 信号经多路选择开关电路到输出控制电路中，该输入信号为已知电流信号，用以进行校正 计算，得出该通路上采样电路中康铜丝采样电阻的实际值，在以后该通路输入测试信号时， 便以校正的实际值来计算，这样可以得到比较精确的电流采样值。此功能根据用户的需求 进行切换后进行校正，一般只需在电路元件(或环境)发生变化或经过测试规定的时间后 进行一次再校正，平时电路都处于测试功能。 上述技术方案中，所述电流控制及反馈电路为一场效应管及一组并联调节电阻组 成的共漏极放大电路，所述场效应管的栅极输入端与所述集成运放的输出端连接，源极与 所述调节电阻连接，漏极输出端与所述切换控制电路连接。 进一步的技术方案为，所述预校正电流产生电路中还包括由一电压跟随电路及一
隔离放大电路串联构成的抗干扰电路，所述输出控制电路的校正信号输出端与所述电压跟
随电路输入端连接，所述隔离放大电路的输出端与所述集成运放的输入端连接。 上述技术方案中，所述输出控制电路包括一数据采集卡及一带有软件程序的微处
理器，所述微处理器输出的控制信号经所述数据采集卡输入至所述多路选择开关电路中，
而多路选择开关电路的输出信号经该数据采集卡输入至所述微处理器中。带有NI公司的
LabVIEW软件程序的微处理器，作为数据处理和控制平台，能记录所有需要的数据，所以能
非常方便的实现实时数据的监控画面，异常数据的汇总和所有历史数据的汇总功能。 进一步的技术方案为，所述多路选择开关电路与所述数据采集卡之间串接有一电
压跟随电路及一隔离放大电路串联构成的抗干扰电路，所述多路选择开关电路输出端与所
述电压跟随电路输入端连接，所述隔离放大电路的输出端与所述数据采集卡输入端连接。 优选的技术方案为，所述数据采集卡经一光耦隔离器与所述多路选择开关电路连
接。通过光耦隔离器，控制信号与待测采样电流信号完全实现了电气隔离，从而大大增加了
电路的可靠性及抗干扰能力，工作稳定。 由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是 1 、由于本实用新型设置一预校正电流产生电路，通过切换控制电路在校正电流与
检测电流间进行输入切换，需要对指定通道采样电路中采样电阻值校正时，由输出控制电
路发出校正选择信号，切换至校正电流输入信号，经采样后得出实际校正值，在向后的所有
运算和放大电路中都使用校正后的值进行，这样可以得到比较精确的电流采样值，从而避
免康铜丝采样电阻及相关电路的造成的偏差影响输出采样电流值的准确度，确保多通道、
批量产品检测时检测数据的高精度，实现工业化批量检测；[0014] 2、采用数据采集卡与带有软件程序的微处理器组成的输出控制电路，一方面采样 速率得到提高，采样电流范围能从10mA IOA，满足极大部分应用场所的使用，另一方面实 现电脑软件对采样电路数据的处理与控制，与以往单片机的控制方式比较，提高了功能性 与实用性； 3、数据采集卡与多路选择开关电路之间设置光耦隔离器，进行输入隔离，使系统 提高了共模抑制比，并使该电路有着极好的抗干扰性能，能同时保护电子仪器设备和人身 安全，适合于工业环境下应用。

图1是本实用新型实施例 图2是本实用新型实施例 图3是本实用新型实施例 图4是本实用新型实施例 图5是本实用新型实施例
的电路原理框图； 中的切换电路； 中一个通道的采样电路； 中多路选择开关和隔离放大电路； 中的预校正电流产生电路。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述 实施例一 参见图1至图5所示，一种多通道电流采样电路，包括多通路输入电 路、切换控制电路、采样电路、多路选择开关电路、预校正电流产生电路及输出控制电路，所 述预校正电流产生电路包括一集成运放AD711及一电流控制及反馈电路，所述集成运放 AD711的正向输入端与所述输出控制电路的校正信号输出端连接，其电流反馈端与集成运 放反向输入端相连接其输出端接入所述电流控制及反馈电路，该电流控制及反馈电路的输 出端并接于切换控制电路中；所述输出控制电路包括一数据采集卡PCI6251M及一带有软 件程序的微处理器，所述微处理器输出的控制信号经所述数据采集卡PCI6251M输入至所 述多路选择开关电路中，而多路选择开关电路的输出信号经该数据采集卡PCI6251M输入 至所述微处理器中。 如图2所示，所述切换控制电路由与所述多通路输入电路输入通道数对应个数的 继电器构成，每一继电器的2脚、9脚触点与对应的输入通道连接，4脚触点并接于所述预校 正电流产生电路的输出端上，7脚与地连接，3脚、8脚输出端与对应的采样电路连接，切换 控制端与数据采集卡PCI6251M的校正选择信号输出端D4 D7脚连接。这部分电路是利 用继电器完成对测试和校正功能进行切换控制的功能，通道选择信号D4 D7由数据采集 卡PCI6251M的数字10 口输出，通过译码器进行译码选择，正常输出的就是高电平，此时继 电器的常闭功能为测试功能(输入为经输入通道输入的信号)。本实施例中采用了 10路信 号CurrentOl CurrentlO，此时有在选中的通道才出现低电平，此时可以看到图2中的继 电器发生跳转，切换为校正功能，此时的输入是有预校正电流产生电路产生的已知电流信 号，用以进行校正功能的计算。 如图3所示，其中一个通道的采样电路，实际需要的通道数和输入通道数相同。使 用康铜丝为原材料的采样电阻R1， Cl作为滤波电容，采样电流通过AD621仪表放大器进行 差分放大成为放大后的电压信号，这个电压信号是后继电路多路选择开关和隔离放大电路的输入信号。将AD621的引脚1和8进行短接，将增益精确设置到100，当采用0. 01欧姆的
采样电阻时，这样输入的电压就是U = R^I*G = 0. 01*1*100 = I (V)，如果此时输入电流为
2. 5A，那么AD621的输出信号就是2. 5V。这个可根据实际应用进行变更。 如图4所示，所述多路选择开关电路与所述数据采集卡PCI6251M之间串接有一电
压跟随电路及一隔离放大电路串联构成的抗干扰电路，所述多路选择开关电路输出端与所
述电压跟随电路输入端连接，所述隔离放大电路的输出端与所述数据采集卡PCI6251M输
入端连接。本电路的功能就是把多路输入信号通过16路切换开关转换为1路输出信号，然
后通过电压跟随输出，再经过隔离运放后输出到数据采集卡PCI6251M去。通过光耦隔离器
进行隔离，输出信号对输入端无影响，由数据采集卡D0 D3输出选通信号经光耦隔离器输
入至切换开关的AO A3脚，Sl S10为采样电路输入信号，D脚为输出，经一级运放进行
跟随再经隔离放大电路后输入数据采集卡PCI6251M中，隔离放大器应用于高共模电压环
境下的小信号测量，对被测对象和数据采集系统予以隔离，从而提高共模抑制比，同时保护
了电子仪器设备和人身安全。 如图5所示，所述电流控制及反馈电路为一场效应管Q1及一组并联的调节电 阻R25、 R24组成的共漏极放大电路，所述场效应管Q1的栅极输入端2脚与所述集成运放 AD711的输出端6脚连接，源极3脚与所述调节电阻连接，漏极输出端1脚与所述切换控制 电路中继电器4脚连接。集成运放的输入端3脚经一电压跟随电路及一隔离放大电路串 联构成的抗干扰电路与数据采集卡PCI6251M连接，由数据采集卡PCI6251M提供的一路模 拟信号(-iov IOV)，可根据需要产生的校正电流的大小由用户定义，信号通过电压跟随 输出，再经过隔离运放器后输出到集成运放AD711中去，集成运放AD711的输出经过P沟道 FET管Q1，产生的预校正电流信号输出到切换控制电路中去。根据运放的特点，我们可以计
算出预校正电流的大小为这里Vi就是数据采集卡PCI6251M提供的模拟信
号，通过电压跟随和隔离运放，到集成运放AD711的输入时仍旧是相同的幅度。R24和R25 作为调节电阻，可以在需要变更预校正电流的大小时，和K配合变更，这样可以实现更大范 围的变化值。 本实施例中，微处理器为带有LabVIEW软件的PC机，作为数据处理和控制平台，能 记录所有需要的数据，非常方便的实现实时数据的监控，异常数据的汇总和所有历史数据 的汇总功能。
权利要求一种多通道电流采样电路，包括多通路输入电路、采样电路、多路选择开关电路及输出控制电路，其特征在于还包括一预校正电流产生电路及一切换控制电路，所述预校正电流产生电路包括一集成运放及一电流控制及反馈电路，所述集成运放的正向输入端与所述输出控制电路的校正信号输出端连接，其输出端接入所述电流控制及反馈电路；其电流反馈端与集成运放反向输入端相连接；所述切换控制电路由与所述多通路输入电路输入通道数对应个数的继电器构成，每一继电器的一端与对应的输入通道连接，另一端并接于所述电流控制及反馈电路的输出端上，所述切换控制电路的输出端与所述采样电路连接，其切换控制端与所述输出控制电路的校正选择信号输出端连接。
2. 根据权利要求1所述的多通道电流采样电路，其特征在于所述电流控制及反馈电 路为一场效应管及一组并联调节电阻组成的共漏极放大电路，所述场效应管的栅极输入端 与所述集成运放的输出端连接，源极与所述调节电阻连接，漏极输出端与所述切换控制电 路连接。
3. 根据权利要求1或2所述的多通道电流采样电路，其特征在于所述预校正电流产 生电路中还包括由一电压跟随电路及一隔离放大电路串联构成的抗干扰电 路，所述输出控 制电路的校正信号输出端与所述电压跟随电路输入端连接，所述隔离放大电路的输出端与 所述集成运放的输入端连接。
4. 根据权利要求1所述的多通道电流采样电路，其特征在于所述输出控制电路包括 一数据采集卡及一带有软件程序的微处理器，所述微处理器输出的控制信号经所述数据采 集卡输入至所述多路选择开关电路中，而多路选择开关电路的输出信号经该数据采集卡输 入至所述微处理器中。
5. 根据权利要求4所述的多通道电流采样电路，其特征在于所述多路选择开关电路 与所述数据采集卡之间串接有一电压跟随电路及一隔离放大电路串联构成的抗干扰电路， 所述多路选择开关电路输出端与所述电压跟随电路输入端连接，所述隔离放大电路的输出 端与所述数据采集卡输入端连接。
6. 根据权利要求4或5所述的多通道电流采样电路，其特征在于所述数据采集卡经 一光耦隔离器与所述多路选择开关电路连接。
专利摘要本实用新型公开了一种多通道电流采样电路，包括多通路输入电路、采样电路、多路选择开关电路及输出控制电路，其特征在于还包括一预校正电流产生电路及一切换控制电路，所述预校正电流产生电路中的集成运放输入端与所述输出控制电路的输出端连接，其输出端接入电流控制及反馈电路，其电流反馈端与集成运放相连接；所述切换控制电路由多个继电器构成，每一继电器的一端与对应的输入通道连接，另一端并接于所述预校正电流产生电路的输出端上，其输出端与所述采样电路连接，其切换控制端与所述输出控制电路的输出端连接。本实用新型通过增设预校正电流产生电路，计算出采样电阻的实际接入值，避免误差，实现多通道、批量产品精确检测。
文档编号G01R19/00GK201449411SQ20092004755
公开日2010年5月5日 申请日期2009年7月2日 优先权日2009年7月2日
发明者刘正, 王倢婷, 罗伦, 蒋常炯, 陈堂敏 申请人:苏州经贸职业技术学院