一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器。該傳感器能夠測量較大范圍的，基于磁補(bǔ)償零磁通閉環(huán)磁通門技術(shù)的電流傳感器，并實(shí)現(xiàn)了開口型安裝，具有大口徑，電流范圍寬，全程精度高，可以測量交直電流，溫度漂移小?等特點(diǎn)，能夠很好的滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)Σ粩嚯婋娏鳒y量，整個(gè)額定電流范圍內(nèi)高精度測量的要求。
【專利說明】—種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)測量交直流電流的開口型電流傳感器，尤其適用于高精度全范圍電流的開口型安裝及測量。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在工業(yè)領(lǐng)域，有很多場合需要測量電流，尤其是要求測量從小電流到大電流全范圍內(nèi)要求高線性度，溫漂小的要求很難得到滿足?；诂F(xiàn)有技術(shù)有很多種測量電流的方法，比如分流器，互感器，霍爾傳感器，羅科夫斯基線圈，磁調(diào)制直流互感器等。每一種測量原理都有其特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。比如電流互感器基于電磁感應(yīng)原理，理論上只能測量交流電流，不能測量直流電流。分流器自身很簡單但是需要接入到原邊電流回路，會產(chǎn)生插入損耗，電流較大時(shí)會產(chǎn)生大量的熱量，并且分流器的測量端與原邊不隔離，很容易對二次測量電路產(chǎn)生危害?；魻杺鞲衅髂軌驕y量直流和交流電流，可以分為開環(huán)原理和閉環(huán)原理，但不論哪一種原理的霍爾傳感器，溫漂的問題始終不容易解決，而且零點(diǎn)失調(diào)也比較嚴(yán)重。羅科夫斯基線圈在使用上有很多優(yōu)點(diǎn)，比如安裝簡單，測量范圍寬等特點(diǎn)，但從理論上而言，羅科夫斯基線圈只能測量交流，對于低頻率的電流信號也不夠敏感，對后級處理電路要求較高。磁調(diào)制電流傳感器采用的是一種采用磁通門技術(shù)的電流傳感器，具有精度高，線性度高，對溫度不敏感，可以測量微小電流的特點(diǎn)。但現(xiàn)有的磁調(diào)制電流傳感器采用的都是開環(huán)原理，沒有二次電流補(bǔ)償，磁芯工作在磁飽和狀態(tài)，故不能做成開口型磁芯，也就不能開口型安裝。這種簡單的磁調(diào)制技術(shù)在很多年之前，國內(nèi)廠家都已經(jīng)能夠生產(chǎn)，但因?yàn)槠湓硭?，被測電流不能太大，通常不超過10幾安培。
[0003]通過上述分析，市場上的幾種現(xiàn)有技術(shù)都不能滿足對從小電流到大電流均能精確測量的要求。比如純電動(dòng)汽車蓄電池的充放電就要求電流傳感器對浮充電流和充放電電流，均能精確的測量出來，此時(shí)上述的幾種現(xiàn)有技術(shù)均不能滿足要求。
[0004]有些場合不允許斷·開原邊電流回路，此時(shí)即需要電流傳感器具備開口安裝的特點(diǎn)。
[0005]綜上所述，工業(yè)領(lǐng)域需要一種能夠安裝維護(hù)簡便，既能測量交流又能測量直流，既能測量小電流，又能測量幾百安大電流的電流傳感器，而且最好是開口型安裝。
[0006]本發(fā)明采用閉環(huán)磁通門原理，并具備開口型安裝的特點(diǎn)，既可以測量超小的電流，又可以測量大電流，全程具有極好的線性，對溫度不敏感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)無法滿足對大范圍電流的精準(zhǔn)測量并開口型安裝的要求，本發(fā)明需要解決的問題是，開口型安裝，測量從微小電流到大電流，很小的溫漂，很小的零點(diǎn)偏差。
[0008]本發(fā)明是一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器。通過匹配不同匝數(shù)的補(bǔ)償線圈，可以獲得不同的電流測量的量程。傳感器可以測量很小的電流到幾百安大電流，全程具有較高的線性度。由于采用的是閉環(huán)磁補(bǔ)償磁通門技術(shù)，故具有反應(yīng)時(shí)間快，測量電流大，溫漂小的特點(diǎn)。
[0009]本發(fā)明的原理:
本發(fā)明是基于閉環(huán)磁通門原理，利用通過在一個(gè)開口型有氣隙的磁芯1002中嵌入磁通探測線圈1003，這個(gè)線圈1003與一個(gè)方波發(fā)生器1004連接，波形發(fā)生器會周期性產(chǎn)生方波，進(jìn)而不斷將線圈1003中的磁棒1010雙向磁化并飽和。原邊大電流1001 Ip通過時(shí)，產(chǎn)生的磁通ΦΡ會對磁棒的飽和程度產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響了其電感量，其輸出波形也會發(fā)生不對稱變化，這種不對稱的變化經(jīng)過放大處理電路1005的整理后，調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路1007，產(chǎn)生補(bǔ)償電流Is，該電流通過繞在高導(dǎo)磁率磁芯1002上的二次補(bǔ)償線圈1006產(chǎn)生磁通Os，只要量和不等于零，就進(jìn)一步調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路1007，直到Φρ+Φ3矢量和等于零，這就是“閉環(huán)”的基本原理。此時(shí)Is能夠精確反應(yīng)原邊電流1001 Ip,其關(guān)系為Ip=Ns * Is，其中Ns為二次補(bǔ)償線圈1006的匝數(shù)。Is經(jīng)過測量電阻1008 Rm后，對其電壓取樣，進(jìn)入調(diào)整電路1009進(jìn)行電路調(diào)整，輸出標(biāo)準(zhǔn)的符合工業(yè)控制要求的信號界面，如DC0-5V, DC0-10V, DC4-20mA 或者其他數(shù)字接 口，如 MODBUS，CANBUS 等。
[0010]本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的主要特征是:本發(fā)明運(yùn)用了閉環(huán)磁通門技術(shù)，采用了開口安裝技術(shù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法解決的小電流和大電流同時(shí)測量，同時(shí)要求開口安裝的難題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的原理框圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖3是立體外觀圖。
[0014]圖中標(biāo)記說明:
附圖1:
1001原邊電流Ip ； 1002帶氣隙磁芯；1003磁通探測線圈；1004方波發(fā)生器；1005放大處理電路；1006 二次補(bǔ)償線圈；1007驅(qū)動(dòng)電路；1008測量電阻Rm ；1009調(diào)整電路；1010磁通探測磁棒；
附圖2:
2001傳感器上蓋；2002緊固螺釘；2003開口鐵芯上半部；2004鐵芯固定螺釘；2005傳感器底座；2006傳感器定位凸起I ;2007傳感器定位凸起2 ；2008傳感器底座安裝孔；2009開口鐵芯下半部；2010補(bǔ)償線圈繞組1;2011補(bǔ)償線圈繞組2;2012電路板；2013接線端子；2014電路板固定螺釘；2015傳感器定位凹坑；2016補(bǔ)償線圈繞組3 ；2017傳感器側(cè)面板安裝孔。
[0015]【具體實(shí)施方式】
為了更加明確的說明本發(fā)明的技術(shù)特征，下面結(jié)合附圖進(jìn)一步闡明其技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方法及步驟。
[0016]參照附圖2，本發(fā)明專利具有兩大部分，第一部分是傳感器上蓋2001和傳感器底座 2005。
[0017]本發(fā)明的上下兩部分2001和2005通過兩個(gè)緊固螺釘2002連接成一體電流傳感器。這種開口式結(jié)構(gòu)，適合不能斷電的場合。
[0018]開口型磁芯的上半部2003和磁芯的下半部分2009被分別用鐵芯緊固螺釘2004以及2014固定在傳感器的上半部分2001和下半部分2005。
[0019]開口鐵芯2003與2009之間的嚙合是通過高磁導(dǎo)率材料鉚合后插疊在一起的，具有接合嚴(yán)密不漏磁的特點(diǎn)。
[0020]補(bǔ)償線圈繞組2010，2011, 2016分別安裝固定在開口磁芯2009的左右對稱部分和底部正中間，這樣做的好處在于補(bǔ)償線圈繞組盡量靠近磁芯的開口處，從而使磁芯中的磁場更加均勻，傳感器測量電流更加準(zhǔn)確。
[0021]電路板2012通過2010，2016, 1011三個(gè)骨架上的管腿焊接并固定在一起。
[0022]為了保證傳感器上下部分能夠精確的接合，在傳感器的底部設(shè)置了 2006和2007兩個(gè)定位凸起，相應(yīng)的在傳感器的上半部分設(shè)置了 2015定位凹坑。這樣兩個(gè)傳感器就可以無障礙的順利接合，保證磁芯兩部分能夠無需人工干預(yù)下順利導(dǎo)入并嚙合。
[0023]傳感器下半部分的2008底座安裝孔是用于安裝該傳感器于面板紙上而預(yù)留的。
[0024]傳感器下半部分的2017側(cè)面板安裝孔是用于安裝該傳感器于側(cè)面板上而預(yù)留的。
[0025]傳感器下半部分的2018電位器用于調(diào)整傳感器輸出，將傳感器輸出調(diào)節(jié)在某固定值。
[0026]傳感器下半部分的2013接線端子用于輸出信號以及傳感器供電，必要時(shí)該端子可替換為電纜導(dǎo)線，這樣整體灌封后能做到完全防水防潮的效果。
[0027]傳感器上下兩部分在組裝完成后進(jìn)行灌封處理。
【權(quán)利要求】
1.一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器，其主要特征是采用了磁補(bǔ)償零磁通的閉環(huán)磁通門技術(shù)，高導(dǎo)磁率開口疊片式鉚合磁芯，實(shí)現(xiàn)磁路基本閉合，并實(shí)現(xiàn)了開口型安裝，該電流傳感器分為兩部分可以通過凹凸定位配合，用螺釘連接在一起，電路板與對稱排列的相同匝數(shù)的補(bǔ)償線圈繞組通過其骨架上的插針焊接在一起，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線承載的原邊電流產(chǎn)生的磁場與二次補(bǔ)償繞組產(chǎn)生的磁場相抵，磁路中磁通為零，最終反應(yīng)原邊電流特征的信號與傳感器供電通過接線端子2013或電纜引線輸出和接入，傳感器整體灌封實(shí)現(xiàn)防水防潮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器，其特征在于該發(fā)明使用了磁補(bǔ)償零磁通技術(shù)即閉環(huán)磁通門技術(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器，其特征在于該發(fā)明使用開口型磁芯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器，其特征在于該發(fā)明使用的磁芯為疊片式鉚合結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器，其特征在于該傳感器上下兩部分組成，以螺釘固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器，其特征在于該傳感器上下兩部分組成，以互相凸凹接合實(shí)現(xiàn)定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器，其特征在于該傳感器的骨架為左右對稱安裝結(jié)構(gòu)，匝數(shù)相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器，其特征在于該傳感器采用整體灌封實(shí)現(xiàn)防水防潮。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器，其特征在于該傳感器輸出部分采用端子或電纜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于閉環(huán)磁通門技術(shù)的開口型電流傳感器，其特征在于該傳感器使用了高導(dǎo)磁率的磁芯材料。
【文檔編號】G01R19/00GK103852619SQ201210515423
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月5日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:北京柏艾斯科技有限公司