電流監(jiān)控模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電流傳感器領域，特別是電流監(jiān)控模塊。
【背景技術】
[0002]在家居、工業(yè)和醫(yī)療等領域，用電安全是尤為重要的，因此要對系統(tǒng)供電的電流和電量大小以及漏電情況進行實時監(jiān)控，如果有漏電或負載過大的情況，必須要做出準確的判斷和及時的響應。
[0003]目前主流的漏電流測量采用的是互感器，互感器由閉合磁芯和線圈構成，采用互感器檢測漏電流的漏電斷路保護器的工作方式是:同一回路的兩根導線穿過磁芯內(nèi)部，由于每根導線上的電流大小相等，方向相反，所以，其總的電流矢量和為零，當發(fā)生漏電時，由于回路有了分支，因此穿過互感器磁芯的電流矢量和不再等于零，互感器次級有感應電勢產(chǎn)生，從而推動執(zhí)行機構跳開主回路，起到保護作用。采用閉合磁芯的互感器在測量漏電流時有一個缺陷，那就是在直流分量作用下磁導率會迅速下降而飽和，采樣值隨之迅速降低，從而出現(xiàn)誤判，錯判現(xiàn)象，進而對家居、工業(yè)以及醫(yī)療等領域的用電安全帶來極大的隱患。
[0004]目前主流的電流測量采用的以霍爾材料為敏感元件的電流傳感器，霍爾電流傳感器通常包含開環(huán)的聚磁環(huán)結構，帶電導線穿過聚磁環(huán)的中心，霍爾元件通過測量匯集到聚磁環(huán)開口的磁場強度來測量導線的電流大小。但是霍爾電流傳感器的精度和靈敏度都非常低，且體積較大，溫度特征很差，不能夠滿足現(xiàn)代家居、工業(yè)以及醫(yī)療等領域?qū)﹄娏饔嬃康母呔鹊囊蟆?br>[0005]隨著現(xiàn)代智能家居的推廣，對家用電器的體積、多功能和智能化有了更高的要求，如海爾公司推出的智能插座系列(可參見中國公開號CN103187666A的專利:帶計量功能的智能插座)，可將電量計量模塊集成在插座中。不過，現(xiàn)有的技術中，還沒有能夠?qū)⒙╇姍z測、電流測量和電量測量集成在一個模塊中。由上述不難看出，現(xiàn)有的電流監(jiān)控設備已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化家居、工業(yè)以及醫(yī)療等領域的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足而提供電流監(jiān)控模塊，可同時實現(xiàn)過流保護、漏電保護和電量計量，且該模塊具有更高的精度和靈敏度和非常小的體積，可集成于智能插座等小型電器中。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案:
根據(jù)本發(fā)明提出的電流監(jiān)控模塊，包括電流保護單元和用電計量單元，電流保護單元包括第一聚磁環(huán)、第一磁性傳感器芯片和漏電流處理芯片，用電計量單元包括第二聚磁環(huán)、第二磁性傳感器芯片、過流處理芯片和電量處理芯片；其中，
第一聚磁環(huán)為金屬材料構成的帶有氣隙的環(huán)狀結構，第一聚磁環(huán)的內(nèi)部穿有兩條電流流向相反的電流導線；
第一磁性傳感器芯片，位于第一聚磁環(huán)的氣隙內(nèi)，用來測量第一聚磁環(huán)的氣隙處匯聚的磁場場強并輸出第一電信號至漏電流處理芯片；
漏電流處理芯片，用來將第一電信號處理后輸出漏電流信號；
第二聚磁環(huán)為金屬材料構成的帶有氣隙的環(huán)狀結構，第二聚磁環(huán)的內(nèi)部穿有一條電流導線；
第二磁性傳感器芯片，位于第二聚磁環(huán)的氣隙內(nèi)，用來測量第二聚磁環(huán)氣隙處匯聚的磁場場強并輸出第二電信號至過流處理芯片和電量處理芯片；
過流處理芯片，用來將第二電信號處理后輸出電流信號；
電量處理芯片，用來將第二電信號處理后輸出電量信號。
[0008]作為本發(fā)明所述的電流監(jiān)控模塊進一步優(yōu)化方案，所述第一聚磁環(huán)、第二聚磁環(huán)上均纏繞有消磁線圈。
[0009]作為本發(fā)明所述的電流監(jiān)控模塊進一步優(yōu)化方案，還包括包覆電流保護單元和用電計量單元的屏蔽外殼。
[0010]作為本發(fā)明所述的電流監(jiān)控模塊進一步優(yōu)化方案，所述屏蔽外殼為金屬材料。
[0011]作為本發(fā)明所述的電流監(jiān)控模塊進一步優(yōu)化方案，所述第一磁性傳感器芯片、第二磁性傳感器芯片均是由磁性傳感元件構成的單電阻、半橋或全橋結構，所述磁性傳感元件為霍爾元件、各向異性磁電阻元件、巨磁電阻元件和/或磁性隧道結元件。
[0012]本發(fā)明采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果:本發(fā)明提出了一種可同時實現(xiàn)過流保護、漏電保護和電量計量的電流監(jiān)控模塊，且該模塊具有更高的精度和靈敏度和非常小的體積，可集成于智能插座等小型電器中。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明提出的電流監(jiān)控模塊的工作示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明提出的電流監(jiān)控模塊的結構示意圖。
[0015]圖3是電流保護單元的結構示意圖。
[0016]圖4是用電計量單元的結構示意圖。
[0017]圖5是磁性傳感器芯片的輸出曲線示意圖。
[0018]圖中的附圖標記解釋為:13_電流進的導線，14-電流出的導線，31-流經(jīng)13的電流值I1, 32-流經(jīng)14的電流值12，51-電流保護單元，52-用電計量單元，53-微處理器，54-繼電器，17-屏蔽外殼，12a-電流保護單元中的第一聚磁環(huán)，12b-用電計量單元中的第二聚磁環(huán)，1-第一敏感軸，2-第二敏感軸，Ila-第一磁性傳感器芯片，Ilb-第二磁性傳感器芯片，15-漏電流處理芯片，18-電量處理芯片，19-過流處理芯片，21a-第一磁場，21b-第二磁場。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明:
為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。
[0020]電流監(jiān)控模塊，包括電流保護單元51和用電計量單元52，電流保護單元包括第一聚磁環(huán)12a、第一磁性傳感器芯片Ila和漏電流處理芯片15，用電計量單元包括第二聚磁環(huán)12b、第二磁性傳感器芯片11b、過流處理芯片19和電量處理芯片18 ;其中，
第一聚磁環(huán)為金屬材料構成的帶有氣隙的環(huán)狀結構，第一聚磁環(huán)的內(nèi)部穿有兩條電流流向相反的電流導線；
第一磁性傳感器芯片，位于第一聚磁環(huán)的氣隙內(nèi)，用來測量第一聚磁環(huán)的氣隙處匯聚的磁場場強并輸出第一電信號至漏電流處理芯片；
漏電流處理芯片，用來將第一電信號處理后輸出漏電流信號；
第二聚磁環(huán)為金屬材料構成的帶有氣隙的環(huán)狀結構，第二聚磁環(huán)的內(nèi)部穿有一條電流導線；
第二磁性傳感器芯片，位于第二聚磁環(huán)的氣隙內(nèi)，用來測量第二聚磁環(huán)氣隙處匯聚的磁場場強并輸出第二電信號至過流處理芯片和電量處理芯片；
過流處理芯片，用來將第二電信號處理后輸出電流信號；
電量處理芯片，用來將第二電信號處理后輸出電量信號。
[0021]所述第一聚磁環(huán)、第二聚磁環(huán)上均纏繞有消磁線圈。本發(fā)明還包括包覆電流保護單元和用電計量單元的屏蔽外殼17。所述屏蔽外殼為金屬材料。
[0022]圖1是本發(fā)明提出的電流監(jiān)控模塊的工作示意圖，圖2是本發(fā)明提出的電流監(jiān)控模塊的結構示意圖。如圖1和圖2所示，本發(fā)明提出的電流監(jiān)控模塊包括電流保護單元51以及用電計量單元52，電流保護單元51用以測量漏電流，并將漏電流輸出信號傳遞至后端的微處理器53，用電計量單元52用以測量電流和電量大小，并將輸出信號傳遞至后端的微處理器53，微處理器53判定電流保護單元51和用電計量單元52的輸出信號是否安全，若有漏電流，或電流過大，或回路負載過大