交直流磁通門電流傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明是屬于測量電流的裝置，具體地說一種磁通門電流傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]磁通門電流傳感器作為一種電隔離是電流傳感器，憑借其獨特的磁感應(yīng)能力、對施加磁場高靈敏度、高精度和小型化的特點，相對而言具有突出的研發(fā)和應(yīng)用優(yōu)勢。
[0003]現(xiàn)有的磁通門電流傳感器包括一個環(huán)形磁芯和激勵繞組、反饋繞組，該磁芯在交變激勵磁場的作用下呈現(xiàn)周期性飽和與不飽和狀態(tài)，從而基于磁通門原理檢測直流和低頻交流；
[0004]現(xiàn)有的磁通門傳感器有激勵繞組和反饋繞組正交布置和平行布置兩種方式，現(xiàn)有常用于電流檢測的是激勵繞組和反饋繞組平行布置的方式，但是這種布置方式，激勵繞組和反饋繞組產(chǎn)生的磁場相互耦合，影響測量精度。同時該布置方式的磁通門電流傳感器，只適用于檢測直流和低頻交流。
[0005]激勵繞組和反饋繞組采用正交布置方式，雖然可以克服磁場相互耦合現(xiàn)象，但由于該布置方式中電流產(chǎn)生的磁場是開路的，導(dǎo)致磁阻很大，因此只適用于弱磁場的測量，尚未有用于電流檢測的先例。本發(fā)明基于兩種傳感器的缺點，提出了一種用于電流檢測的采用激勵繞組和反饋繞組正交布置的方式磁通門電流傳感器，同時引入聚磁磁芯，達到了檢測高頻交流的目的。
[0006]申請人在先申請的中國專利申請CN104808042A公開了一種采用正交布置的磁通門傳感器，該文獻公開的磁通門傳感器的探頭由一個聚磁殼加環(huán)形磁芯和激勵繞組加二次反饋繞組組成，可以消除測量過程中的誤差，提高測量精度，但是該磁通門傳感器的檢測帶寬還是較窄，無法對高頻交流電進行檢測。
[0007]因此提供一種能夠克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷，能的測量，檢測精度高，且量程較大的磁通門電流傳感器成為現(xiàn)有技術(shù)中亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的采用電機技術(shù)方案是:
[0009]提供一種交直流磁通門電流傳感器，所述交直流磁通門電流傳感器，包含磁通門檢測探頭7和信號處理電路16，其特征是所述磁通門檢測探頭由一個主磁芯1、聚磁磁芯2、激勵繞組4、反饋繞組5和二次側(cè)繞組6構(gòu)成；
[0010]主磁芯和聚磁磁芯均為環(huán)型磁芯，聚磁磁芯套在主磁芯外部且兩者同軸，激勵繞組為單根導(dǎo)線沿著主磁芯圓周方向均勻纏繞形成的繞組，二次側(cè)繞組為單根導(dǎo)線沿聚磁磁芯徑向均勻纏繞形成的繞組，反饋繞組為單根導(dǎo)線沿向?qū)h(huán)形磁芯I和聚磁磁芯2—并纏繞形成的繞組；
[0011]信號處理電路16由激勵電路14和零磁通檢測電路15組成；
[0012]激勵電路包括激勵信號發(fā)生電路10和信號驅(qū)動電路11，激勵信號發(fā)生電路中具有采樣電阻Rs，激勵信號發(fā)生電路10的輸出端連接著信號驅(qū)動電路11的輸入端；
[0013]激勵繞組4一端與激勵信號發(fā)生電路的輸入端連接并經(jīng)采樣電阻接地，另一端連接著信號驅(qū)動電路11輸出端；
[0014]零磁通檢測電路15包括積分比較器電路12和H橋驅(qū)動電路13，H橋驅(qū)動電路中具有測量電阻Rf ；
[0015]積分比較器電路12的輸入端和信號驅(qū)動電路11的輸出端相連，積分比較器電路的輸出端和H橋驅(qū)動電路13的輸入端相連，H橋驅(qū)動電路13的輸出端連接反饋繞組5的一端，反饋繞組5的另一端通過H橋驅(qū)動電路13中的測量電阻Rf接地，同時反饋繞組5的另一端還連接著磁通門檢測探頭7中的二次側(cè)繞組6，二次側(cè)繞組6的另一端接地。
[0016]所述的交直流磁通門電流傳感器，其特征是主磁芯的高度H1與聚磁磁芯的高度H2相等。聚磁磁芯的內(nèi)徑d2主磁芯的外徑Di，d2_Di < 2mm。
[0017]所述的交直流磁通門電流傳感器，其特征是所述的激勵信號發(fā)生電路選自方波信號發(fā)生電路、三角波信號發(fā)生電路、正弦波信號發(fā)生電路中的一種，優(yōu)選為方波信號發(fā)生電路。
[0018]所述的方波信號發(fā)生電路采用型號為LM6132的方波信號發(fā)生芯片。
[0019]所述信號驅(qū)動電路采用型號為IR2101S的功率放大芯片。
[0020]所述積分比較器電路采用型號為TLC2652積分比較器芯片。
[0021]本發(fā)明提供交直流磁通門電流傳感器具有以下有益效果:
[0022](I)傳統(tǒng)的磁通門電流傳感器包括一個環(huán)形磁芯，該磁芯在交變激勵磁場的作用下呈現(xiàn)周期性飽和與不飽和狀態(tài)，從而基于磁通門原理檢測直流和低頻交流，實現(xiàn)傳統(tǒng)磁通門電流傳感器的功能；區(qū)別于傳統(tǒng)磁通門的結(jié)構(gòu)與工作原理，本發(fā)明提供的交直流磁通門電流傳感器(以下簡稱傳感器)在傳統(tǒng)磁通門電流傳感器的基礎(chǔ)上，用激勵繞組和反饋繞組正交布置的方式，有效地減少了兩磁場間的耦合；同時引入了一個聚磁磁芯，有效地聚集激勵繞組產(chǎn)生的磁場，減少了激勵繞組的安匝數(shù)，且能夠有效地屏蔽了外界雜散磁場的干擾，降低了傳感器探頭的體積，提高了其檢測靈敏性和抗干擾能力。
[0023](2)增加了二次側(cè)繞組，使傳感器還能夠測量中頻和高頻交流電流，擴展了電流測量的帶寬。
[0024](3)采用沿著磁芯徑向?qū)蓚€磁芯一并纏繞起來的反饋繞組和沿著環(huán)形磁芯圓周方向纏繞的激勵繞組正交分布的方式，使得兩繞組產(chǎn)生的磁場有效聚集于環(huán)形磁芯中并且彼此正交，達到了減小磁勢并且解除兩磁場間的耦合的目的，從而提高了傳感器的靈敏度、測量精度、線性度，減小了磁滯現(xiàn)象對傳感器的影響。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】提供的交直流磁通門電流傳感器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明【具體實施方式】提供的交直流磁通門電流傳感器的磁通門檢測探頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是【具體實施方式】提供的交直流磁通門電流傳感器的激勵電路示意圖。
[0028]圖4是【具體實施方式】提供的交直流磁通門電流傳感器的積分比較器電路示意圖。
[0029]圖5是本發(fā)明實施例和對比例提供的交直流磁通門電流傳感器輸入輸出特性曲線對比圖。
[0030]圖6是本發(fā)明實施例和對比例提供的交直流磁通門電流傳感器相對誤差曲線對比圖。
[0031]圖7是本發(fā)明實施例提供的交直流磁通門電流傳感器的頻率響應(yīng)曲線圖。
[0032]圖中，I是環(huán)形磁芯，2是聚磁磁芯，3是被測繞組，4是激勵繞組，5是反饋繞組，6是二次側(cè)繞組，7是磁通門檢測探頭，8是測量電阻，10是激勵信號發(fā)生電路，101是方波信號發(fā)生芯片，11是?目號驅(qū)動電路，111是功率放大芯片，12是積分比較電路，13是H橋驅(qū)動電路，14是激勵電路，15是零磁通檢測電路，16是彳目號處理電路。
[0033]本發(fā)明提供的交直流磁通門電流傳感器的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示；
[0034]本發(fā)明提供的交直流磁通門傳感器，包含磁通門檢測探頭7和信號處理電路16，所述磁通門檢測探頭由一個主磁芯1、聚磁磁芯2、激勵繞組4、反饋繞組5和二次側(cè)繞組6構(gòu)成；
[0035]主磁芯和聚磁磁芯均為環(huán)型磁芯，聚磁磁芯套在主磁芯外部且兩者同軸，通過待測電流的待測繞組3沿軸向從主磁芯中心軸通過
[0036]激勵繞組為單根導(dǎo)線沿著主磁芯圓周方向均勻纏繞形成的繞組，
[0037]二次側(cè)繞組為單根導(dǎo)線沿聚磁磁芯徑向均勻纏繞形成的繞組，
[0038]反饋繞組為單根導(dǎo)線沿向?qū)h(huán)形磁芯I和聚磁磁芯2—并纏繞形成的繞組；
[0039]信號處理電路16由激勵電路14和零磁通檢測電路15組成；
[0040]激勵電路包括激勵信號發(fā)生電路10和信號驅(qū)動電路11，激勵信號發(fā)生電路中具有采樣電阻Rs，激勵信號發(fā)生電路10的輸出端連接著信號驅(qū)動電路11的輸入端；
[0041]激勵繞組4一端與激勵信號發(fā)生電路的輸入端連接并經(jīng)采樣電阻接地，另一端連接著信號驅(qū)動電路11輸出端；
[0042]零磁通檢測電路15包括積分比較器電路12和H橋驅(qū)動電路13，H橋驅(qū)動電路中具有測量電阻Rf ；
[0043]積分比較器電路12的輸入端和信號驅(qū)動電路11的輸出端相連，積分比較器電路的輸出端和H橋驅(qū)動電路13的輸入端相連，H橋驅(qū)動電路13的輸出端連接反饋繞組5的一端，反饋繞組5的另一端通過H橋驅(qū)動電路13中的測量電阻Rf接地，同時反饋繞組5的另一端連接著磁通門檢測探頭7中的二次側(cè)繞組6，二次側(cè)繞組6的另一端接地。
[0044]磁通門檢測探頭結(jié)構(gòu)如圖2所示。Ihlplf和Is分別為激勵繞組電流、待測電流、反饋繞組電流和二次側(cè)繞組電流，激勵繞組4、待測繞組3、反饋繞組5和二次側(cè)繞組6的匝數(shù)分別為Ne、NP、Nf和Ns，反饋繞組5和激勵繞組4正交，使得兩繞組產(chǎn)生的磁場有效聚集于主磁芯中并且彼此正交，從而達到了解