專利名稱：微電流檢測模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及微電流檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種具有多個微電流采集通道并經(jīng)端口與上位機通信的微電流檢測模塊。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對微弱信號進行檢測的需要日益迫切。微弱信號檢測是發(fā)展高新技術(shù)、探索及發(fā)現(xiàn)新的自然規(guī)律的重要手段，對推動相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的意義，微弱信號檢測在許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，例如軍事偵察、物理學(xué)、化學(xué)、電化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、天文學(xué)、地學(xué)、磁學(xué)等。微電流是指其值小于10 -6A的電流，微電流測量屬于微弱信號測量的一個分支?，F(xiàn)有技術(shù)公開了一些微電流檢測電路，如申請?zhí)枮?009100M066. 8的中國專利， 該專利公開了一種微電流/電壓轉(zhuǎn)換信號調(diào)理電路，包括外部檢測信號輸入單元、反相器放大器、第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器以及A/D轉(zhuǎn)換單元。外部檢測信號經(jīng)反相放大器以及第一電壓跟隨器處理后合成給第二電壓跟隨器處理，處理后再輸出給A/D轉(zhuǎn)換單元。 該專利采用的元器件數(shù)目和種類均較少，避免因元件特性問題導(dǎo)致系統(tǒng)的性能不穩(wěn)定。但這個電路因為沒有微處理器智能芯片，沒有端口通信而無法上傳數(shù)據(jù)給上位機，因此無法作為一個獨立的模塊使用；而且該電路檢測裝置測試通道單一，不具有測試多組微電流的能力，降低了測試效率。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中的電路測試通道單一、無法上傳數(shù)據(jù)給上位機的不足，提供了一種能夠采集多個通道的微電流并可經(jīng)端口與上位機通信的微電流檢測模塊。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型通過下述技術(shù)方案得以解決。微電流檢測模塊，包括采集通道，電流放大部分，模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，微處理器和端口 ； 所述采集通道與電流放大部分的輸入端相連，電流放大部分的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的輸出端與微處理器相連，微處理器與端口相連。電流放大部分把微電流放大轉(zhuǎn)換為電壓，模數(shù)轉(zhuǎn)換部分把模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，把轉(zhuǎn)換后的電壓的數(shù)字量傳給微處理器，微處理器通過相應(yīng)引腳來輪流打開用到的采集通道并采集相應(yīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的電壓的數(shù)字量；微處理器根據(jù)上位機給予的參數(shù)來具體控制采集通道。微處理器通過端口上傳數(shù)據(jù)給上位機，上位機可通過端口通信來設(shè)置采集通道的輸入口位置、采集速率。 采集通道的數(shù)目至少有三個。作為優(yōu)選，微處理器和端口之間設(shè)有橋接轉(zhuǎn)換芯片，微處理器的接口與橋接轉(zhuǎn)換芯片的引腳連接，橋接轉(zhuǎn)換芯片與端口的引腳連接。作為優(yōu)選，微處理器設(shè)有I2C串行接口和SPI接口，I2C串行接口與模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的引腳連接，SPI接口與橋接轉(zhuǎn)換芯片引腳連接。作為優(yōu)選，端口是USB端口。[0010]作為優(yōu)選，采集通道使用兩片開關(guān)。每片開關(guān)有八個采集通道，構(gòu)成十六路采集通道。作為優(yōu)選，模數(shù)轉(zhuǎn)換部分采用16位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，16位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用 ADS1110。作為優(yōu)選，電流放大部分采用兩級運放，把采集通道的微電流量放大轉(zhuǎn)換為電壓量。由于一級運放放大倍數(shù)過大會產(chǎn)生較大的電阻熱噪聲，增大了分布電容的同時，運放輸入端漏電流的影響增大，從而增大了誤差，所以采用兩級運放來實現(xiàn)放大，同時反饋電阻上并聯(lián)濾波電容來減小噪聲的干擾。本電路電流-電壓變換采用常用的弱電流檢測方法，采用電流反饋型運算放大器，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換線性好，提高測量精度和穩(wěn)定性。按照本實用新型的技術(shù)方案，本實用新型具有檢測多組微電流的功能，通過端口上傳數(shù)據(jù)給上位機，只占用上位機的兩個引腳線；上位機可通過端口通信設(shè)置本模塊的采集通道的數(shù)量以及采集速率。本模塊可檢測多組微電流，提高檢測效率，可通過端口通信兼容需要檢測微電流的系統(tǒng)。

圖1為本實用新型的電路原理結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細(xì)描述。如圖1所示，微電流檢測模塊包括采集通道1、電流放大部分2、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分3、微處理器4、橋接轉(zhuǎn)換芯片5和端口 6。采集通道1是微電流檢測通道的入口。采集通道1使用兩片TS5W18開關(guān)，每片有8個采集通道，構(gòu)成16路采集通道。采集通道1的開關(guān)由微處理器4控制。電流放大部分2的輸入端與采集通道1相連，對微電流進行電流電壓轉(zhuǎn)換。電流-電壓變換采用常用的弱電流檢測方法，采用電流反饋型運算放大器，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換線性好，提高測量精度和穩(wěn)定性。由于一級運放放大倍數(shù)過大會產(chǎn)生較大的電阻熱噪聲，增大了分布電容的同時，運放輸入端漏電流的影響增大，從而增大了誤差，所以采用兩級運放來實現(xiàn)放大，同時反饋電阻上并聯(lián)濾波電容來減小噪聲的干擾。電流放大部分2共用兩級高精密運放，芯片采用高精密的雙運放MAX358，把微電流量轉(zhuǎn)換為電壓量，電流測量精度可達(dá)到nA級。模數(shù)轉(zhuǎn)換部分3的輸入端與電流放大部分2的輸出端相連，采集電壓。模數(shù)轉(zhuǎn)換部分3采用16位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADSl 110，芯片內(nèi)含精密基準(zhǔn)參考電壓2. 048V，轉(zhuǎn)換誤差為 0. 05%。ADSl 110與微處理器4通信采用I2C總線，數(shù)據(jù)傳送通過I2C串口進行，減少占用微處理器4的引腳。微處理器4輪流打開用到的采集通道1并采集微電流放大轉(zhuǎn)換后的電壓數(shù)字量。 另外微處理器4把數(shù)據(jù)通過SPI接口傳送給橋接轉(zhuǎn)換芯片5。微處理器4采用MSP149單片機，I2C接口引腳與16位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS1110相應(yīng)引腳連接，SPI接口引腳與橋接轉(zhuǎn)換芯片5相應(yīng)引腳連接。橋接轉(zhuǎn)換芯片5采用CP2102，實現(xiàn)微處理器4的SPI接口與上位機的USB接口的兼容。橋接轉(zhuǎn)換芯片5與USB端口 6相應(yīng)引腳連接，橋接轉(zhuǎn)換芯片5解決了 USB端口與SPI 端口的兼容。通過USB端口實時上傳數(shù)據(jù)給上位機，占用上位機兩個引腳線，借助上位機對數(shù)據(jù)進行分析處理，從而判斷檢測到的微電流是否正常。 總之，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實用新型專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.微電流檢測模塊，其特征在于包括采集通道(1)，電流放大部分(2)，模數(shù)轉(zhuǎn)換部分 (3)，微處理器(4)和端口(6)；所述采集通道(1)與電流放大部分(2)的輸入端相連，電流放大部分(2)的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(3)的輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(3)的輸出端與微處理器(4)相連，微處理器(4)與端口(6)相連；采集通道(1)的通道數(shù)目至少有三個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電流檢測模塊，其特征在于微處理器(4)和端口(6)之間設(shè)有橋接轉(zhuǎn)換芯片(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微電流檢測模塊，其特征在于微處理器(4)上設(shè)有I2C串行接口和SPI接口，I2C串行接口與模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(3)的引腳連接，SPI接口與橋接轉(zhuǎn)換芯片 (5)的引腳連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電流檢測模塊，其特征在于端口(6)是USB端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電流檢測模塊，其特征在于采集通道(1)共有兩片開關(guān)； 每片開關(guān)有八個采集通道(1)，構(gòu)成十六路采集通道。
專利摘要本實用新型涉及電流檢測領(lǐng)域，公開了一種微電流檢測模塊。微電流檢測模塊包括采集通道(1)，電流放大部分(2)，模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(3)，微處理器(4)和端口(6)；采集通道(1)與電流放大部分(2)的輸入端相連，電流放大部分(2)的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(3)的輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換部分(3)的輸出端與微處理器(4)相連，微處理器(4)通過端口(6)將數(shù)據(jù)傳送給上位機。本實用新型具有檢測多組微電流的功能，上位機可通過端口通信來設(shè)置采集通道的輸入口位置、采集速率。
文檔編號G01R19/25GK202217012SQ20112034015
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者章超, 顧華良 申請人:湖州美奇醫(yī)療器械有限公司