[發(fā)明專利]無零漂磁調(diào)制電流傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510027145.5
• 申請日: 2015-01-20
• 公開（公告）號: CN104977453A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 豐郅（上海）新能源科技有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電測量領(lǐng)域，實現(xiàn)了一種基于磁調(diào)制原理的電流傳感器,從原理是沒有零漂問題，可以廣泛應(yīng)用于高精度非接觸式電流測量、超小電流的非接觸式測量、磁場測量等。。

背景技術(shù)

高精度和超小電流的非接觸測量在許多行業(yè)有應(yīng)用。主流的技術(shù)是磁調(diào)制原理，雖然現(xiàn)在出現(xiàn)了許多磁調(diào)制電流傳感器的電路，但是大都有零漂的問題，即當沒有電流輸入時，傳感器的測量結(jié)果也有輸出漂移。而且往往零點漂移是不固定的，會隨著溫度變化而變化。針對零點偏移溫度，現(xiàn)在大部分的解決方案是采用負溫度系數(shù)的電阻或二極管等進行補充。這種補償?shù)姆椒m然有一定效果，但不能從根本上解決問題。零點漂移的問題直接導(dǎo)致了整個測量系統(tǒng)的性能下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種無零漂磁調(diào)制原理的電流傳感器，從原理上不受電阻、線圈等元器件的特性漂移的影響而出現(xiàn)零點漂移問題，可是實現(xiàn)高精度的電流非接觸式測量。

本發(fā)明的技術(shù)方案（對照附圖）是：

本發(fā)明由振蕩線圈L1和反饋線圈L2，電容C1，電阻R1、運放U1、激勵電路和反饋電路組成；振蕩線圈L1和振蕩線圈L2繞在同一磁環(huán)上；振蕩線圈L1與電容C1串聯(lián)，串聯(lián)的振蕩線圈L1與電容C1的一端與運放U1的負輸入端相連，另外一端由激勵電路的輸出驅(qū)動，運放U1的負輸入端與輸出端之間連接電阻R1，運放U1的輸出與激勵電路相連，反饋電路生成反饋電流Ib流過反饋線圈L2。在某些情況下，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加振蕩阻尼，可以在振蕩線圈L1和電容C1的串聯(lián)電路上串聯(lián)電阻器。激勵電路根據(jù)運放U1的輸出Vs生成驅(qū)動電壓Vd，Vd驅(qū)動振蕩線圈L1。激勵電路的一種電路實現(xiàn)方式采用電壓比較器U2，運放U1輸出Vs和參考電壓Vref與電壓比較器U2的兩個輸入端相連，電壓比較器U2的輸出端產(chǎn)生激勵信號Vd，Vd驅(qū)動振蕩線圈L1，給振蕩電路提供能量。反饋電路有多種實現(xiàn)方式，主要原理就是根據(jù)前級的信號生成反饋電流Ib，反饋電流Ib流經(jīng)反饋線圈L2，在穩(wěn)態(tài)的情況下，反饋線圈L2在磁環(huán)中生成的磁場與從磁環(huán)中間穿過的被測電流在磁環(huán)中產(chǎn)生的磁場抵消，磁環(huán)中的磁通，在穩(wěn)態(tài)情況下為零。這里提出兩種反饋電路實現(xiàn)方式，第一種就是采用模擬積分器實現(xiàn)，第二種采用微控制器MCU實現(xiàn)。采用模擬積分器實現(xiàn)反饋電路是這樣的：激勵電路的輸出Vd與電阻R2相連，電阻R2與運放U3的負輸入端相連，運放U3的負輸入端與輸出端之間連接電容C2，運放U3的正輸入端連接一個參考電平Vr，Vr是Vd峰峰值的中點，運放的輸出Vo與參考電平Vr之間連接反饋線圈L2。采用微控制器MCU實現(xiàn)的反饋電路是這樣的：激勵電路的輸出Vd的與MCU的IO相連，MCU內(nèi)部根據(jù)此信號經(jīng)過反饋算法生成反饋信號給反饋線圈L2。當然，上述的激勵電路和反饋電路只是邏輯上的模塊，真正電路板上可以是單一的集成電路或片上系統(tǒng)實現(xiàn)。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明由于振蕩電路中有電容隔離直流分量，振蕩電路中必定沒有直流分量，所以當磁環(huán)內(nèi)部的磁場平衡時，穿過磁環(huán)中間的被測電流的電流值絕對與反饋電流Id成絕對比例，從而從原理上保證了此電路沒有零點漂移問題。尤其是當采用MCU數(shù)字算法實現(xiàn)反饋電路時，保證了反饋電路部分不是模擬器件參數(shù)特性漂移的影響，實現(xiàn)了更高精度的穩(wěn)定性。

附圖說明????

????本說明書有三個附圖：

????圖1，無零點漂移磁調(diào)制電流傳感器的電路原理圖；

????圖2，采用模擬積分反饋電路的無零點漂移磁調(diào)制電流傳感器的電路原理圖?；

????圖3，采用MCU數(shù)字算法反饋電路的無零點漂移磁調(diào)制電流傳感器的電路原理圖?；

具體實施方式???

被測電流從無零漂磁調(diào)制電流傳感器的磁環(huán)中間穿過，無零漂磁調(diào)制電流傳感器的磁環(huán)上繞有兩個線圈，附圖中的L1和L2，L1是振蕩線圈，L2是反饋線圈。運放U1的輸出Vs反映了流經(jīng)振蕩線圈L1上的振蕩電流Id的大小，激勵電路根據(jù)運放U1的輸出Vs，生成激勵信號Vd，在振蕩線圈L1、電容C1上形成持續(xù)穩(wěn)定的振蕩。當被測電流變化時，會在磁環(huán)中形成磁場，由于磁性材料磁導(dǎo)率都不是絕對線性的，所以這時振蕩線圈L1的電流正半周和負半周就不對稱了。后級的反饋電路根據(jù)這個不對稱性生成反饋電流Ib，去抵消被測電流在磁環(huán)中生成的磁場，直到振蕩線圈L1的電流正半周和負半周對稱。所以，在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時，在磁環(huán)中的穩(wěn)態(tài)磁場為零，即反饋電流Ib與被測電流生成的磁場想抵消，所以反饋電流Ib就反映了被測電流的大小。