[发明专利]宽范围电流监控装置

说明书

技术领域

本发明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。

发明内容

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，本发明提出一种宽范围的电流监控电路，其技术方案如下：

宽范围电流监控装置，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转换模块，通过滤波电路连接所述电压采样端，并且具有输出已转换信号的采样数字端；以及

一信号处理模块，连接于所述采样数字端，具有连通并控制所述变倍采样模块的变倍信号线和输出最终监控电流数字信息的监控输出端；

其中，所述电压采样端的采样电压值与所述被监控电流回路中的电流保持正比；所述信号处理模块对所述采样数字端的信号进行实时检测，通过变倍信号线控制所述变倍采样模块，使所述电压采样端按所述倍率变化而输出合宜的所述采样电压值，以至于所述采样数字端得到的数字信息始终位于所述A/D转换模块的总元素范围内。

作为本技术方案的一些优选者，可以在如下方面具有改进：

一较佳实施例中，所述信号处理模块的控制步骤包括交替执行的以下者：

1)溢出检测步骤：将所述采样数字端的信号同时与一上阈值和一下阈值相比较，按其结果：

A.若高于所述上阈值，则控制所述电压采样值按所述倍率缩减一次；

B.若低于所述下阈值，则控制所述电压采样值按所述倍率扩增一次；

C.若非上述二者，则所述电压采样值不变；

2)转换输出步骤：将所述监控输出端的信号相对于所述A、B或C步骤的倍率变化逆向操作一次再予以输出；

其中，所述上阈值和下阈值均位于所述A/D转换模块的总元素范围内，并且，上阈值大于下阈值与所述倍率的乘积。

上一个技术方案基础上，一较佳实施例中，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。

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，所述变倍采样模块具有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。

上一个技术方案基础上，一较佳实施例中，所述转换输出步骤包括对所述监控输出端的有效高8位信号进行移位，包括：

1)若已执行所述A步骤，则左移3位；

2)若已执行所述B步骤，则右移3位；

完成上述移位后，未移位者信号输出置零。

上述优选方案的基础上，所述信号处理模块在所述溢出检测步骤之前包括一个初始化步骤，该初始化步骤设定所述变倍采样模块，以至于所述电压采样值为当前被监控电流下最低者。

一较佳实施例中，所述信号处理模块包括一数字信号处理器。

一较佳实施例中，所述信号处理模块与所述A/D转换模块具有同步的时钟信号端。

本发明带来的有益效果是：

1.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转换模块所能表征的最大电流值，这在A/D转换模块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。