專利名稱：鉗型直流電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及直流電流傳感器，尤其是涉及鉗型直流電流傳感器。
背景技術(shù)：
在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，許多直流系統(tǒng)回路都需要測量電流的大小，而直流電流的常規(guī)測量方法是串聯(lián)測量，即先把直流回路斷開后再把電流表串入直流回路進(jìn)行測量。但是在許多應(yīng)用領(lǐng)域，這種串聯(lián)是不許可的，比如鐵路信號系統(tǒng)，斷開回路會造成列車停運甚至事故。因此采用非接觸測量是解決問題的一種辦法。現(xiàn)有的非接觸測量直流電流的方法，大致分為兩種，一是采用霍爾傳感器加電流互感器來實現(xiàn)，由于霍爾傳感器溫度漂移和零點漂移較大，所以測量精度不高，通常只用于大電流(安級)的測量。另一種方法是采用磁調(diào)制式原理，但受測量原理的限制，通常用這種方法測量微安或毫安級的小電流，隨著被測直流電流的增大，其線性誤差也隨之增大。
實用新型內(nèi)容本實用新型目的在于提供一種測量精度高、范圍寬的鉗型直流電流傳感器。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型可采取下述技術(shù)方案本實用新型所述的鉗型直流傳感器，它包括鉗型磁芯，在所述鉗型磁芯上分別繞有激磁繞組W1、測量繞組W2和反饋繞組W4；所述激磁繞組W1與由三角波發(fā)生電路、功率放大推動電路A1組成的激磁電路輸出端電連接；所述測量繞組W2與檢測電路的輸入端電連接；所述反饋繞組W4與檢測電路的輸出端電連接；所述檢測電路由信號調(diào)理電路、單片機8051、D/A轉(zhuǎn)換電路、功率放大推動電路A2組成；反饋繞組W4與電流取樣電路輸入端電連接。
所述信號調(diào)理電路輸出端與單片機8051的輸入端電連接；單片機8051的輸出端通過D/A轉(zhuǎn)換電路與功率放大推動電路A2輸入端電連接。
所述電流取樣電路為取樣電阻R21。
本實用新型的優(yōu)點在于通過在高導(dǎo)磁率的環(huán)形鐵芯上纏繞有激磁繞組W1，測量繞組W2，和一個反饋繞組W4，并將測量繞組W2的兩端抽頭與檢測電路信號輸入端電連接；將反饋繞組W4的兩端抽頭與檢測電路輸出端電連接。這樣通過反饋繞組W4中的反饋電流I0所產(chǎn)生的直流偏置磁場去抵消被測電流I產(chǎn)生的直流偏置磁場，消除了磁調(diào)制式測量的非線性誤差，只要測量出反饋電流I0的大小即可計算出被測電流I的大小。而I0的大小可以通過一個取樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓輸出，因此，本鉗型直流電流傳感器對直流電流進(jìn)行非接觸在線變換，輸出一個直流電壓信號，其精度不受被測直流電流大小的影響，從而實現(xiàn)了高精度、大范圍直流電流非接觸在線測量。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型所述的高導(dǎo)磁率的環(huán)形鐵芯A、激磁繞組W1、測量繞組W2、反饋繞組W4以及被測導(dǎo)線W3組合在一起的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實用新型的電路原理圖。
圖4為圖3的電路原理框圖。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型所述的鉗型直流電流傳感器，它包括鉗型磁芯，在所述鉗型磁芯上分別繞有激磁繞組W1、測量繞組W2和反饋繞組W4；所述激磁繞組W1與由三角波發(fā)生電路、功率放大推動電路A1組成的激磁電路輸出端電連接；所述測量繞組W2與檢測電路的輸入端電連接；所述反饋繞組W4與檢測電路的輸出端電連接；所述檢測電路由信號調(diào)理電路、單片機8051、D/A轉(zhuǎn)換電路、功率放大推動電路A2組成；反饋繞組W4與電流取樣電路輸入端電連接。所述信號調(diào)理電路輸出端與單片機8051的輸入端電連接；單片機8051的輸出端通過D/A轉(zhuǎn)換電路與功率放大推動電路A2輸入端電連接。所述電流取樣電路為取樣電阻R21。
本實用新型的電路原理如下本實用新型采用高導(dǎo)磁率的磁芯做成可以開合的鉗型結(jié)構(gòu)，在磁芯上繞制3個繞組激磁繞組W1、測量繞組W2和反饋繞組W4。
在圖3中，U3、U4組成了三角波發(fā)生電路，產(chǎn)生的三角波信號進(jìn)入由三級管Q1、Q3組成功率放大推動電路A1進(jìn)行功率放大，放大后的信號驅(qū)動激磁繞組W1。測量繞組W2，它輸出的交流信號經(jīng)過U1組成的信號調(diào)理電路后，消除了信號的抖動和信號上的毛刺，變成干凈的交流信號進(jìn)入比較器U2，比較器U2把信號轉(zhuǎn)換成交流方波，經(jīng)過二極管D1截取掉下半周，變成直流方波進(jìn)入單片機U5的定時/計數(shù)器T0口。在單片機U5內(nèi)部對直流方波的高、低周期進(jìn)行分別測量，并取其差值Δt，根據(jù)Δt的正負(fù)和大小來調(diào)節(jié)U6的輸出，用以調(diào)節(jié)反饋繞組W4中反饋電流I0的大小和方向。單片機U5一邊調(diào)節(jié)反饋電流I0的大小，一邊檢測Δt的大小，當(dāng)Δt＝0時，說明由反饋電流I0產(chǎn)生的直流偏置磁場正好抵消由被測電流I產(chǎn)生的直流偏置磁場。這時反饋電流I0的大小乘以反饋繞組W4的匝數(shù)就是被測電流I的大小。R21是一個取樣電阻，通過它可以把反饋電流I0轉(zhuǎn)換成電壓輸出。因此，本實用新型所述的鉗型直流電流傳感器在使用時只需要把它卡在被測直流導(dǎo)線W3上，就可以輸出一個直流電壓，且這個直流電壓的大小和被測直流電流的大小有嚴(yán)格的線性關(guān)系，具有較高的精度和大的測量范圍。
權(quán)利要求1.一種鉗型直流電流傳感器，它包括鉗型磁芯，其特征在于在所述鉗型磁芯上分別繞有激磁繞組W1、測量繞組W2和反饋繞組W4；所述激磁繞組W1與由三角波發(fā)生電路、功率放大推動電路A1組成的激磁電路輸出端電連接；所述測量繞組W2與檢測電路的輸入端電連接；所述反饋繞組W4與檢測電路的輸出端電連接；所述檢測電路由信號調(diào)理電路、單片機8051、D/A轉(zhuǎn)換電路、功率放大推動電路A2組成；反饋繞組W4與電流取樣電路輸入端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉗型直流電流傳感器，其特征在于所述信號調(diào)理電路輸出端與單片機8051的輸入端電連接；單片機8051的輸出端通過D/A轉(zhuǎn)換電路與功率放大推動電路A2輸入端電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉗型直流電流傳感器，其特征在于所述電流取樣電路為取樣電阻R21。
專利摘要本實用新型公開了一種鉗型直流傳感器，它包括鉗型磁芯，在所述鉗型磁芯上分別繞有激磁繞組W1、測量繞組W2和反饋繞組W4；所述激磁繞組W1與由三角波發(fā)生電路、功率放大推動電路A1組成的激磁電路輸出端電連接；所述測量繞組W2與檢測電路的輸入端電連接；所述反饋繞組W4與檢測電路的輸出端電連接；所述檢測電路由信號調(diào)理電路、單片機8051、D/A轉(zhuǎn)換電路、功率放大推動電路A2組成；反饋繞組W4與電流取樣電路輸入端電連接。本實用新型的優(yōu)點在于精度不受被測直流電流大小的影響，從而實現(xiàn)了高精度、大范圍直流電流非接觸在線測量。
文檔編號G01R19/00GK2864699SQ20062002983
公開日2007年1月31日 申請日期2006年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月17日
發(fā)明者張興杰, 王清波 申請人:王清波, 張興杰