[發明專利]一種電流傳感裝置

有效

• 申請號: 201310574841.9
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103645369A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 白建民;王建國;黎偉
• 申請（專利權）人: 無錫樂爾科技有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 邵驊

技術領域

本發明涉及電流傳感器技術領域，特別涉及一種磁性電流傳感器。

背景技術

電流測量裝置一般是通過被測電流產生的磁場大小來實現對電流的測量的，以霍爾元件和磁電阻元件為敏感元件的磁性電流傳感器較之于光纖和線圈式電流傳感器具有更高的精度和靈敏度，且在油污和極端的溫度環境下可以使用。霍爾電流傳感器是目前使用最為廣泛的電流傳感裝置，其利用霍爾效應原理測量通電導線的場強進而得到電流的大小，霍爾元件測量范圍寬，但是靈敏度和精度非常低，因此以霍爾元件為敏感元件的電流傳感器需要設置額外的聚磁環結構，體積非常大，而以高精度和高靈敏度的磁電阻元件（各向異性磁電阻、巨磁電阻以及磁性隧道結元件）為敏感元件的電流傳感器越來越成為主流。

通常電流傳感器的工作機理為導入式測量或非接觸式測量。導入式測量是電流傳感器內有一跟導線，待測電流引入這根導線，然后位于其附近的傳感單元測出導線周圍磁場的大小進而得到電流大小，但是采用這種測量方法使用上并不便捷。非接觸式傳感器是將傳感器接近待測導體，然后測出導線周圍磁場的大小進而得到電流大小，目前常用的非接觸式電流傳感器都是采用一個霍爾元件為敏感元件的測量單元，但是磁場的分布是和導線的距離相關的，因此僅僅依靠一個傳感單元很難準確的測量電流的大小。

隨著現代工業的發展，對于電流測量的精度、靈敏度、高低溫特性、抗干擾能力以及使用便捷度要求越來越高，我們不難看出，現有的電流傳感器無法滿足要求。

發明內容

本發明目的在于針對現有技術的缺陷提供一種靈敏度高、測量精確和使用便捷的磁性電流傳感器。

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：

一種電流傳感裝置，用于檢測導線電流，其特征在于：該裝置包括至少兩個固定間距的傳感器和一個控制單元；

所述每個傳感器包括至少一個傳感單元，所述傳感單元由磁性傳感元件組成；所述傳感器沿待測導線直徑輻射方向位于不同物理位置；

所述控制單元用于供電和計算傳感器所在位置的磁場強度。

其進一步的特征在于：所述傳感器包括三個傳感單元，三個傳感單元的磁場敏感方向兩兩垂直。

上述傳感裝置沿直徑輻射方向在原有的傳感器基礎上設置有額外的多個傳感器用以檢測干擾場強度，額外的傳感器個數與干擾場數量相同，每個傳感器之間的距離固定。

進一步的：所述傳感單元為單電阻、半橋或全橋結構，所述單電阻、半橋或全橋的橋臂由一個或多個磁性傳感元件并聯和/或串聯組成。

上述傳感元件為電感線圈、霍爾元件、各項異性磁電阻元件、巨磁電阻元件以及磁性隧道結元件。

所述巨磁電阻元件以及磁性隧道結元件至少包含自由層、非磁性層以及釘扎層三個納米級薄膜層。

所述巨磁電阻元件以及磁性隧道結元件可通過以下方式使其輸出曲線線性化：

在自由層上方或下方沉積反鐵磁層；

在元件附近沉積永磁體層；

將傳感元件設置為狹長形狀，如矩形、橢圓形或長菱形；

在自由層上方或下方沉積電流線。

本發明引入了多個間距固定的傳感器來檢測導線電流產生的磁場，并根據檢測到的不同磁場強度值來計算導線電流的大小，與現有的電流檢測方法相比具有靈敏度高、測量精度高，溫度特性好、體積小、抗干擾能力強和使用便捷的優點。

附圖說明

圖1是本發明提供的電流傳感裝置的結構示意圖。

圖2是采用三單元的磁性電流傳感器的結構示意簡圖。

圖3是巨磁電阻元件和磁性隧道結元件的結構示意簡圖。

圖4是磁電阻元件的輸出曲線示意圖。

圖5是半橋式傳感單元的電連接示意圖。

圖6是半橋式傳感單元的輸出曲線示意圖。

圖7是全橋式傳感單元的電連接示意圖。

圖8是全橋式傳感單元的輸出曲線示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明的發明內容作進一步的描述。

如圖1所示，本實施例提供的電流測量裝置包括磁性傳感器11、磁性傳感器12以及控制單元13。兩個傳感單元11和12用于測量位于其位置處的場強大小，控制單元13的作用是供電和數據處理。兩個磁性傳感器11和12由磁性傳感單元構成，其磁場敏感方向7相同，并沿著導線直徑輻射方向位于不同的位置，兩個傳感器之間的距離恒定且為D，兩個傳感器分別測出其所在位置的磁場強度H₁和H₂，然后計算出待測導線21的電流I的大小。