[實用新型]一種電流與溫度測量傳感器

有效

• 申請號: 201420392094.7
• 申請日: 2014-07-16
• 公開（公告）號: CN203941228U
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 李秀紅
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01K7/22
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域：

本實用新型涉及一種電流與溫度測量傳感器，它用于測量各種大小不同的交流電流和電纜溫度，屬于傳感器信息技術領域。

背景技術：

傳統交流電流測量廣泛采用帶鐵芯的交流電流互感器，它在大電流測量時鐵芯的飽和響應電流磁場會帶來很大的測量誤差，所以市場上的交流互感器都有量程限制，必須在標稱的測量電流范圍內使用，否則將不能保證測量精度和準確度。在常規計量和過流保護時需使用不同的電流互感器，它的體積大、成本高、隨電流容量的增大而增大，電磁感應使鐵心電流互感器體積進一步增大，成本劇增。

實用新型內容：

1)目的：本實用新型的目的是提供一種電流與溫度測量傳感器，它克服了現有技術的不足，是一種無鐵芯，線性好，不飽和，成本低，體積小，安裝方便且靈敏度高的電流與溫度測量傳感器。

2)技術方案：本實用新型是一種電流與溫度測量傳感器，它是由裝置箱、電源模塊、MCU模塊、電流互感器模塊、熱敏電阻模塊、數據傳輸接口模塊等共6部分組成。它們之間的位置連接關系是：電源模塊、MCU模塊和電流互感器模塊置于裝置箱內；熱敏電阻模塊置于裝置箱的內環一側；數據傳輸接口模塊安裝在裝置箱的正面面板上。各個模塊彼此之間通過MCU模塊上的信號接口相連。其信號走向關系是：電源模塊通過電磁感應取電，并供給MCU模塊運行所需電源；電流互感器模塊和熱敏電阻模塊將所感知的模擬信號輸送至MCU模塊進行后續處理；MCU模塊將最終處理所得的數據信息轉換為光信號通過數據傳輸接口模塊輸送出去。

所述裝置箱是由SMC復合材料制作。由一個內空長方塑料箱體、兩個兩側帶有緊固螺絲的內空半環形條狀塑料體和一個緊固電纜用螺栓組合而成。內空長方塑料箱體內部用于放置電源模塊的硬件電路部分和MCU模塊，其正面面板上還有2個用于光纖通信的接線端子，接線端子最終和MCU模塊上面的數據通信接口相連；兩個半環形條狀塑料體用來放置電流互感器模塊和電磁感應線圈；其中一個半環形條狀塑料體內環部分還開有一個用來放置熱敏電阻的凹槽；兩個半環形條狀塑料體通過其兩邊的固定螺絲組合成一個正圓形塑料條狀結構。

所述電源模塊是為整個裝置的運行進行供電。由電磁感應線圈和整流濾波穩壓電路兩部分組成。電磁感應線圈被置于正圓形條狀塑料體內；整流濾波穩壓電路部分被置于內空長方塑料箱體內，該部分將電磁感應線圈取得的電能通過整流濾波穩壓處理后得到3.3V的穩定電源輸出，輸送至MCU模塊；兩部分通過導線進行互相連接。該整流濾波穩壓電路是由整流二極管、RC濾波電路和集成穩壓電路組成，整流二極管將大小和方向變化的交流電變成直流電；RC濾波電路濾掉變成直流電后的諧波電壓；集成穩壓電路將不穩定的直流電壓轉變成穩定的直流電壓輸出。

所述電流互感器模塊是羅氏線圈(Rogowski?Coil，全稱羅哥夫斯基線圈，由于羅氏線圈不含鐵芯，也稱空心線圈)制作。它具有不會飽和的特點，且是線性輸出，能在大范圍電流變化時保證測量電流的精度和準確度。

所述MCU模塊是帶有內部ADC功能的16位MSP430AFE253單片機。該MCU功能強大：支持3路24位差分輸入模擬端口；帶有內部PGA，最大增益32；具有內部高穩定度和低溫漂的參考電壓；帶有內部乘法器；具有多達21個IO口；具有硬件USART通信接口；超低功耗，待機模式可以達到0.1uA等。

所述熱敏電阻模塊是PX-42H?NTC負溫度系數熱敏電阻，該熱敏電阻具有精度高、反應速度快、測量范圍廣等特點。

所述數據傳輸接口模塊是光纖數據傳輸接入接口，其接口并排分布于空心長方體的正面面板，通過專用的接線端子可以將光纖接入傳感器。傳感器可通過該接口以及光纖將數據發送至液晶面板進行顯示，或發送至通信機進行存儲、上傳等操作。

本實用新型原理及工作流程簡介如下：

電源模塊的電磁感應線圈取得的電流是整個裝置正常工作的基礎。電流互感器模塊和熱敏電阻模塊將感知的模擬信號傳送至MCU模塊的輸入接口；MCU模塊將其轉換成適合ADC處理的電壓信號；再由集成于MCU模塊內的ADC模塊將其轉換成MCU模塊可直接處理的數字信號；MCU模塊經過計算還原成電纜電流值及溫度值；MCU模塊將反映電纜真實電流值及溫度值的數據轉換成光信號通過數據傳輸接口模塊發送出去。

3)本實用新型的優點及功效是：

1、電流互感器采用螺絲線圈結構、無鐵芯、線性好、不飽和、靈敏度高。

2、裝置成本低、功耗低、體積小、安裝方便。

3、集溫度與電流測量于一體、占用空間小。