專利名稱：一種電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子測(cè)量檢測(cè)器件。
電流傳感器用于獲取被測(cè)電路中的電流信號(hào)，將檢測(cè)出的電流信號(hào)饋送給顯示器、保護(hù)器或自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備裝置實(shí)行參數(shù)顯示、自動(dòng)保護(hù)和自動(dòng)控制。通常的電流傳感器須根據(jù)其不同用途分類制造。交直流傳感器不能互相取代，測(cè)量類與保護(hù)類也不能互相取代，而且僅適用于直流或交流50HZ正弦波的測(cè)量和保護(hù)。對(duì)于諸如脈動(dòng)電流、脈沖電流等復(fù)雜波形的應(yīng)用卻很困難，同時(shí)，其精度低(比值差一般在±1%-±3%范圍，相位差為60′-180′內(nèi))，要實(shí)行精確測(cè)量、分析對(duì)系統(tǒng)裝置進(jìn)行準(zhǔn)確自動(dòng)控制較為困難。另外，這類電流傳感器還有個(gè)嚴(yán)重缺陷當(dāng)二次回路產(chǎn)生開路故障時(shí)，一次磁勢(shì)全都用勵(lì)磁，鐵芯深度飽和，感應(yīng)電勢(shì)為尖峰波，二次繞組將產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓。對(duì)設(shè)備和人身安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
本發(fā)明的目的是提供一種可檢則交流和直流電流信號(hào)的、特別是一種可檢測(cè)諸如脈動(dòng)電流和脈沖電流等復(fù)雜波形電流信號(hào)的以及檢測(cè)精度高和安全可靠的電流傳感器。
本發(fā)明的實(shí)施方式是應(yīng)用霍爾原理，采用磁補(bǔ)償方法制成非接觸式電流傳感器。如下結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。


圖1是發(fā)明的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖，圖2是電路結(jié)構(gòu)圖。其中1表示銅螺釘，2表示帶骨架的線圈，3表示霍爾器件，4表示鐵芯，5表示絕緣外殼，6表示帶元件的電路板。
本產(chǎn)品由絕緣外殼5、聚磁系統(tǒng)和帶元器件的印制電路板6三部分組成。其中絕緣外殼由殼體和蓋板組成，其中部有一長方形通孔，作為主電路(原邊電流)導(dǎo)線穿過之用。聚磁系統(tǒng)由硅鋼片聚磁環(huán)、帶塑料骨架的空心線圈2和霍爾器件3構(gòu)成，線圈骨架有兩寬槽，中間留有一狹縫，漆包線分別均勻繞制在兩寬槽內(nèi)，霍爾器件置于狹縫中央，聚磁環(huán)插入骨架方孔內(nèi)。印制電路板(其電路結(jié)構(gòu)見后述)固定于絕緣盒底部導(dǎo)軌內(nèi)，在印制電路板的一端有若干根導(dǎo)線，使印制電路板內(nèi)的線路與線圈、霍爾器件及電流(例如±15伏的電源，從外殼上若干銅螺釘輸入)相連接，見圖1所示。如下發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)及其工作過程進(jìn)行分述。
1.電路結(jié)構(gòu)(見圖2)中各元件的功能作用(1)保護(hù)電路D1、D2、D3、D4組成保護(hù)電路防止外接電源極性反接而損壞電路元器件;
(2)恒流電源電路BG1、R7、R8組成恒流電源，供給霍爾器件作電流源;
(3)霍爾電壓產(chǎn)生器HR通過R1、R2獲得一恒定電流，當(dāng)其垂直面有磁場(chǎng)并有磁力線通過時(shí)，其3、4腳即產(chǎn)生霍爾電壓，饋送給放大器;
(4)運(yùn)算放大器將HR送來的霍爾電壓通過R5、R6分別反相及非反相輸入IC進(jìn)行信號(hào)放大;
(5)限流電阻R1、R2作限流電阻用;
(6)電位調(diào)整電阻R3、R4作調(diào)整IC的直流電位;
(7)電壓放大器BG2、BG3、R9、R10構(gòu)成電壓放大器;
(8)功率放大器BG4、BG5、R11、R12構(gòu)成功率放大器;
(9)帶鐵芯的電感線圈L當(dāng)有電流流過時(shí)，產(chǎn)生一與外電路(主回路-原邊電流)相反的磁場(chǎng);
(10)濾波電容C1作電源濾波用;
(11)串聯(lián)防振吸收電路C3、R13和C4、R14分別構(gòu)成兩組串聯(lián)防振吸收電路;
(12)負(fù)反饋電容器C2;
2、工作過程當(dāng)主回路(原邊電路)有強(qiáng)度為IN的電流(穿在絕緣盒中心長方孔內(nèi)母線中電流)通過時(shí)，根據(jù)楞茨定理得知，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)H，其方向與霍爾器件(HR)平面相垂直，即在HR的2、4端感應(yīng)出霍爾電勢(shì)EHR。由于HR的線性關(guān)系，EHR的大小正比于IN，經(jīng)過IC、BG2(BG3)、BG4(BG5)可組成的誤差、電壓、功率放大器放大，使電感線圈L獲得電流IL。這個(gè)電流IL將產(chǎn)生磁場(chǎng)H1，其強(qiáng)度與H相等，方向相反，即H＝-H1。兩者互相抵消，從而達(dá)到零磁通的檢測(cè)作用。
由于HR的線性關(guān)系，流過線圈L的電流正比于主回路(原邊)電流INIL＝nIN。再在外接正負(fù)電源公共端M所串接的電阻RL上，檢測(cè)出其電壓降值VL。根據(jù)歐姆定律V＝IR，可求出流經(jīng)線圈的電流(IL)強(qiáng)度。由公式IN＝1/n×V2/RL可得知主回路電流的強(qiáng)度。
而且，因?yàn)殡娐贩磻?yīng)速度極快，電流正確跟隨快和線性度高，副邊電流波形能夠完全真實(shí)反映出原邊主回路電流波形。
本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)良效果如下(1)適用于直流、交流、脈動(dòng)電流和脈沖波形的測(cè)量、分析;副邊電流真實(shí)地反映原邊電流波形，特別適用復(fù)雜波形分析;
(2)動(dòng)態(tài)特性好。電路響應(yīng)時(shí)間快，正確跟隨速度高;
(3)工作穩(wěn)定可靠、過載能力及抗干擾性強(qiáng)。即使原邊主回發(fā)生短路故障時(shí)，產(chǎn)品也不受損壞;
(4)精度高、線性度好;
(5)工作頻帶寬;
(6)原邊與副邊電路間相互絕緣;
(7)由于用環(huán)氧樹脂密封，可在惡劣環(huán)境下正常工作;
(8)外形尺寸小，重量輕，便于安裝使用。
權(quán)利要求
1.一種電流傳感器，由絕緣外殼、聚磁系統(tǒng)及傳感器電路組成，其特征在于，該傳感器電路組成如下a、由D1、D2、D3、D4組成的防止外接電源極性反接而損壞電路元器件的保護(hù)電路；b、由BG1、R7、R8組成的恒流電源電路；c、霍爾電壓產(chǎn)生器HR；d、運(yùn)算放大器IC；e、限流電阻R1、R2；f、電位調(diào)整電阻R3、R4；g、由BG2、BG3、R9、R10組成的電壓放大器；h、由BG4、BG5、R11、R12組成的功率放大器；i、帶鐵芯的電感線圈L；j、濾波電容C1；k、由C3、R13、C4、R14組成的兩組串聯(lián)防振吸收電路；l、負(fù)反饋電容器C2。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可檢測(cè)交流和直流電流信號(hào)的、特別是一種可檢測(cè)諸如脈動(dòng)電流和脈沖電流等復(fù)雜波形電流信號(hào)的以及檢測(cè)精度高和安全可靠的電流傳感器，它是采用磁補(bǔ)償方法制成的非接觸式電流傳感器，其結(jié)構(gòu)包括絕緣外殼、聚磁系統(tǒng)及傳感器電路。
文檔編號(hào)G01R33/06GK1053498SQ9010031
公開日1991年7月31日 申請(qǐng)日期1990年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月17日
發(fā)明者盧同第, 秦祖蔭 申請(qǐng)人:鶴山縣開關(guān)廠, 西安交通大學(xué)