【技術領域】

本發(fā)明屬于電流檢測技術領域，具體涉及一種感性負載電流檢測方法。

背景技術：

有許多采樣元件都可用來測量負載電流，但沒有一種元件能夠覆蓋所有應用。每種采樣元件都有其優(yōu)點和缺點。比如，分流電阻器的功耗會導致系統(tǒng)效率下降，而且電流流過分流電阻器產生的壓降太大不適合低輸出壓的應用。dcr(電感直流阻抗)電流檢測電路的優(yōu)點是可以無損的遙測開關電源中的電流，但dcr采樣電路的采樣精度取決于外圍參數(r,c)與電感器的匹配精度。霍爾傳感器的優(yōu)點是能夠無損的遠程測量較大的電流，缺點是易受環(huán)境噪聲的影響不容易設計。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種感性負載電流檢測方法，解決多數低電壓工作狀態(tài)下感性負載的電流檢測，能夠提供準確且實時的電流反饋值。

本發(fā)明采用以下技術方案：

一種感性負載電流檢測方法，包括以下步驟：

s1、使用精密電阻和電容組建整流電路，加入濾波電容進行濾波處理；

s2、激勵信號給感性負載輸入信號，經過步驟s1所述整流電路連接至微控制單元mcu；

s3、所述微控制單元mcu將信號濾波處理算法轉換成標準函數，標定得到感性負載電流值；

s4、將步驟s1至s3植入現有電路中進行電流檢測。

進一步的，所述整流電路包括整流電容、精密電阻和濾波電容，所述激勵信號的正極與所述感性負載的一端連接，所述感性負載的另一端分兩路，一路分別與所述整流電容、精密電阻和濾波電容的一端連接，另一路連接至所述微控制單元mcu，所述激勵信號的負極與所述整流電容、精密電阻和濾波電容的另一端共地連接。

進一步的，所述整流電容的電容值為1μf～470μf，所述精密電阻的電阻值為10ω～2.2kω，所述濾波電容的電容值為33pf～0.33μf。

進一步的，所述整流電容、精密電阻和濾波電容各包括一個。

進一步的，步驟s3中，所述感性負載電流值為：

i真實電流＝an×iⁿ+an-1×i^n-1+…+a1×i¹

其中，i為實際電流采樣值；an為多項式計算系數，n為從采樣值轉換為實際電流值時擬合公式的多項式次數。

進一步的，以激勵信號同頻的時序為準，激勵信號時鐘周期為time1，根據信號變化周期time1分配信號時間間隔，在每一個時間采樣點上采集整流濾波后信號，根據采集時的分布點情況對采集的所述整流濾波后信號進行均分或者加權系數計算，得到所述實際電流采樣值。

進一步的，所述實際電流采樣值i實際電流采樣值為：

其中，m為同步信號輸入時的分頻次數；pm為每次采樣點電流系數；im為每次采樣點整流濾波后模擬量。

進一步的，所述時間間隔為等分時間或根據實際信號變化的異步分割時間。

進一步的，采用隊列處理方式，始終動態(tài)顯示在一個階段內的采樣平均值，當電路的電感值增大或者激勵信號變化率增高時，加大所述濾波處理的采樣周期。

與現有技術相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

本發(fā)明一種感性負載電流檢測方法，先利用精密電阻和電容組件整理電路，并在整流電路中加入濾波電容進行濾波處理，然后將連接有激勵信號的感性負載與整流電路連接，經過整流電路后連接至微控制單元mcu標定得到感性負載電流值，整個方法步驟簡單，易于實現，可以有效的處理各種不同的感性負載，硬件移植性較高，硬件電路體積較小，可以輕易地作為一個整體單元嵌入原有控制電路版進行電流檢測，并且本方法處理后的電流值具有良好的實時性及測量精度，可以用于負載精控，或者故障診斷，尤其在比例電磁閥這類執(zhí)行機構中有極高的實用價值，可以使此類執(zhí)行機構在控制精度上得到較大提升。

進一步的，硬件電路配合感性負載調整外圍匹配阻容器件較少，只需要調整一個電阻和兩個電容即可匹配不同感性負載。

進一步的，mcu中對信號濾波處理算法以優(yōu)化至標準函數，并且信號轉換算法可以通用。只需要根據實際負載情況，負載工作環(huán)境及外圍匹配電路對最終值進行標定及修正即可。

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明處理感性負載的整流電路示意圖；

圖2為本發(fā)明感性負載施加激勵信號各信號狀態(tài)；

圖3為本發(fā)明實際信號采集量與實際電流值曲線圖。

【具體實施方式】

本發(fā)明公開了一種感性負載電流檢測方法，通過使用精密電阻與電容組建的整流電路并配以一定濾波處理，使得原有通過感性負載的電流與感生電流疊加后的電流實際值能夠客觀全面的影射成電壓值，以方便mcu的模擬采集單元能夠進行信號處理。

整流后的模擬量信號具有一定采集價值，但由于感性負載在被施加變頻交流信號時的自身感生電動勢的影響，信號存在波動。并且該信號由于是對原有電流的轉換處理，其信號量與實際電流值并不能線性對應。先經過mcu捕捉到的信號需要經過一定濾波處理，過濾掉模擬信號中的假值。然后，需要經過復雜運算和標定得到具有實用價值的感性負載電流值。

本發(fā)明一種感性負載電流檢測方法，具體步驟如下：

s1、使用精密電阻和電容組建整流電路，加入濾波電容進行濾波處理；

濾波處理具體為：采用隊列處理方式，始終動態(tài)顯示在一個階段內的采樣平均值，當電路的電感值增大或者激勵信號變化率增高時，加大所述濾波處理的采樣周期。

s2、激勵信號與感性負載連接用于輸入信號，感性負載經過步驟s1所述整流電路連接至微控制單元mcu；

請參閱圖1，所述整流電路包括整流電容、精密電阻和濾波電容，所述激勵信號的正極與所述感性負載的一端連接，所述感性負載的另一端分兩路，一路分別與所述整流電容、精密電阻和濾波電容的一端連接，另一路連接至所述微控制單元mcu，所述激勵信號的負極與所述整流電容、精密電阻和濾波電容的另一端共地連接。

其中，所述整流電容的電容值為1μf～470μf，所述精密電阻的電阻值為10ω～2.2kω，所述濾波電容的電容值為33pf～0.33μf。

s3、所述微控制單元mcu將信號濾波處理算法轉換成標準函數，標定得到感性負載電流值；

以激勵信號同頻的時序為準，激勵信號時鐘周期為time1，根據信號變化周期time1分配信號時間間隔，在每一個時間采樣點上采集整流濾波后信號，根據采集時的分布點情況對采集的所述整流濾波后信號進行均分或者加權系數計算，得到實際電流采樣值。

其中，m取決于同步信號輸入時的分頻次數，分頻權重和分頻越貼近真實激勵信號測量越精確，數值取決于使用該方法人員對精度的要求；pm為每次采樣點電流系數，與激勵信號有關；im為每次采樣點整流濾波后模擬量，根據實際進行ad電路的系數計算和偏移。

因為每個負載感性系數不同，并且因為激勵信號的問題后端處理電路有差異，所以需要對采樣數值進行對標。即將ad獲取的數字量經過系數運算折算為實際電流值。計算方法受被測件和激勵信號影響。系數計算方法主要是用于精確控制，任何感性負載都可測量，但是如果用到精確控制，需要針對單一被測件和根據控制信號修正，以達到更高精度。所以該計算過程和計算方式取決于使用該方法的人。

再根據所述實際電流采樣值i實際電流采樣值得到一個基于現有硬件和現有負載，在一定激勵信號下的電流采樣值，得到真實的感性負載電流值為：

i真實電流＝an×iⁿ+an-1×i^n-1+...+a1×i¹

其中，i為實際電流采樣值；an為多項式計算系數，n為從采樣值轉換為實際電流值時擬合公式的多項式次數。理論上n數值越大精度和還原度越高，越接近真實，實際電流一般與采樣值的關系為多項式，多數為3次多項式，但不排除復雜激勵信號時多項式生次，實際使用中一般推薦3-5次多項式可滿足常規(guī)控制精度需求。

s4、將步驟s1至s3所述電路植入現有電路中進行電流檢測。

請參閱圖1所示，兩個電容和精密電阻都是需要根據感性負載的實際情況進行調整匹配。該電路整體體積較小，可以植入到任何原有電路設計中，使得原有設計增加電流檢測環(huán)節(jié)。

請參閱圖2所示，由于感性負載在被施加激勵信號后，其輸出端會產生如圖2中所示的信號，圖2中原始電流即為實際通過感性負載的電流值。給出的激勵信號是相對較為良好的定頻定幅的激勵信號，如果激勵信號變化更為頻繁更為復雜，那原始電流信號就更難以處理。原始的電流信號從硬件角度上本身就存在著很大采集難度，該信號可以捕捉但是卻無法用于處理?？梢钥闯鼋涍^處理后的電流信號雖然變成了電壓值，但其從模擬量角度上存在了采集和處理的價值。

在圖2中我們可以看到硬件電路處理后的信號，仍然存在一定波動。這些波動受激勵信號的最大幅值、占空比、頻率等多方面影響，并且感性負載其自身的電感值也會很大程度上影響該信號波動，所以需要進行濾波處理。

在濾波算法上，濾波函數采用了隊列處理的方式，始終動態(tài)顯示在一個很短階段內的采樣平均值。當然該周期可調，周期越短，電流放映的實時性越高，周期越長，電流的穩(wěn)定性越高。在實際使用測量中，該濾波函數的處理周期需要根據負載實際情況進行一定調整。通常來講，電感值越大或者激勵信號變化率越高的電路需要適當加大濾波處理采樣周期。

請參閱圖3所示，經過處理后的采樣值經過分析后發(fā)現，其與實際的電流值存在著類似指數函數關系。但是由于該電流檢測方法主要實際應用與對感性負載的檢測，控制補償等方面。一般此類控制機構不存在復雜的運算單元，經過擬合優(yōu)化將該曲線變?yōu)榱艘粋€較復雜的多項式，以使得的資源配置的系統(tǒng)能夠的應用該電流檢測方案。

以上內容僅為說明本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明權利要求書的保護范圍之內。