[發(fā)明專利]一種基于磁分流結(jié)構(gòu)的大量程電流傳感器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910448601.1
• 申請(qǐng)日: 2019-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN110146737A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李婉婉;王志強(qiáng);唐興浩;康潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R19/25
• 分類號(hào): G01R19/25;G01R15/20
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發(fā)明公開了一種基于磁分流結(jié)構(gòu)的大量程電流傳感器，包括印制電路板、磁環(huán)、分流結(jié)構(gòu)、四個(gè)運(yùn)算放大器、多通道ADC、MCU和顯示屏，印制電路板上設(shè)置有磁芯安裝槽，磁環(huán)固定水平鑲嵌在磁芯安裝槽內(nèi)，磁環(huán)上開設(shè)有磁環(huán)間隙，分流結(jié)構(gòu)設(shè)置在磁環(huán)間隙內(nèi)，分流結(jié)構(gòu)包括非磁性材料制成的兩個(gè)固定架，磁通引導(dǎo)器和四個(gè)個(gè)相同的磁傳感器芯片，利用分流結(jié)構(gòu)將磁環(huán)間隙處產(chǎn)生漏磁進(jìn)行磁分流處理,使得放置在磁通引導(dǎo)器左右兩側(cè)的四個(gè)相同的磁傳感器芯片檢測(cè)的磁場(chǎng)大大降低，實(shí)現(xiàn)大電流檢測(cè)的功能；本發(fā)明利用磁路分流代替?zhèn)鹘y(tǒng)的線圈式測(cè)量大電流的辦法，減少線圈驅(qū)動(dòng)的能耗，有效地解決了現(xiàn)有大電流傳感器大功耗的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電流傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于磁分流結(jié)構(gòu)的大量程電流傳感器。

背景技術(shù)

電流傳感器一般應(yīng)用于電流的實(shí)際測(cè)量和保護(hù)系統(tǒng)中如：光伏、風(fēng)電、冶金、電力、油田、智能電網(wǎng)、鐵路機(jī)車、電源、航天、軍工、配網(wǎng)自動(dòng)換、輪船、民用農(nóng)田灌溉、礦井、物聯(lián)網(wǎng)等等很多行業(yè)，電流傳感器作為主要的檢測(cè)元件，在其中起到至關(guān)重要的作用。

電流傳感器測(cè)量電流原理是，被測(cè)導(dǎo)線穿過(guò)磁環(huán)，通電導(dǎo)線的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁環(huán)的作用是把磁場(chǎng)聚集起來(lái)。磁環(huán)上的氣隙用來(lái)嵌傳感器芯片，傳感器的工作電壓由外部電路提供，傳感器把磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出到外部放大電路以及信號(hào)處理電路。磁場(chǎng)強(qiáng)度與被測(cè)電流的大小成正比，傳感器輸出電壓與磁場(chǎng)強(qiáng)度成線性關(guān)系。故傳感器的輸出電壓與被測(cè)電流成正比。目前磁傳感器靈敏度很高，能夠檢測(cè)環(huán)境中很小的磁場(chǎng)，包括地磁場(chǎng)和一些比較弱的磁場(chǎng)，這些干擾的存在會(huì)產(chǎn)生一個(gè)零點(diǎn)漂移，會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，后續(xù)的處理電路主要是用來(lái)減小這些誤差。在測(cè)量一些微弱的電流，可以多匝測(cè)量的方式來(lái)減小測(cè)量誤差，開環(huán)巨磁阻傳感器的測(cè)量范圍取決于巨磁阻的線性工作區(qū)域。

目前的大電流傳感器在智能電網(wǎng)、發(fā)電站及眾多大功率工業(yè)有著重要的應(yīng)用?，F(xiàn)有的的大電流傳感器通常采用互感技術(shù)，電流變換技術(shù)或電流分流技術(shù)等，盡管達(dá)到了大電流測(cè)量的目的，但是多組線圈的驅(qū)動(dòng)造成極大的功耗。例如公開號(hào)為CN101650383A，名稱為一種大電流傳感器的發(fā)明專利，該發(fā)明亦是利用兩級(jí)線圈方式獲得大電流的測(cè)量。但是線圈功耗問(wèn)題難以解決。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)方案的不足,本發(fā)明提供一種基于磁分流結(jié)構(gòu)的大量程電流傳感器，能有效的解決背景技術(shù)提出的問(wèn)題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于磁分流結(jié)構(gòu)的大量程電流傳感器，包括印制電路板、磁環(huán)、分流結(jié)構(gòu)、四個(gè)運(yùn)算放大器、多通道ADC、MCU和顯示屏。

所述印制電路板上設(shè)置有磁芯安裝槽，所述磁環(huán)固定水平鑲嵌在磁芯安裝槽內(nèi)，所述磁環(huán)上開設(shè)有磁環(huán)間隙，所述分流結(jié)構(gòu)設(shè)置在磁環(huán)間隙內(nèi)；

所述分流結(jié)構(gòu)包括非磁性材料制成的兩個(gè)固定架，磁通引導(dǎo)器和四個(gè)個(gè)相同的磁傳感器芯片。

所述固定架連接在磁環(huán)開口內(nèi)壁上，所述磁通引導(dǎo)器為長(zhǎng)條四棱柱形，且設(shè)置在兩固定架之間，磁通引導(dǎo)器與所述固定架組成“工”字形結(jié)構(gòu)，四個(gè)所述磁傳感器芯片分成兩組對(duì)稱設(shè)置在磁通引導(dǎo)器的左右兩側(cè)，靠近磁環(huán)間隙上表面位置的兩個(gè)磁傳感器芯片與靠近磁環(huán)間隙下表面位置的兩個(gè)磁傳感器芯片關(guān)于磁通引導(dǎo)器水平中軸線上下對(duì)稱。

四個(gè)所述磁傳感器芯片輸出端均連接在所述運(yùn)算放大器的輸入端上，四個(gè)所述運(yùn)算放大器共同連接在多通道ADC輸入端，多通道ADC輸出端輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)所述MCU進(jìn)行數(shù)字處理，處理后的信號(hào)通往所述顯示屏顯示輸出。

進(jìn)一步地，所述固定架采用耐熱塑料或鋁制成。

進(jìn)一步地，所述磁傳感器芯片采用自旋閥巨磁阻傳感芯片、磁隧道結(jié)傳感芯片、各向異性磁傳感芯片或磁通門傳感芯片。

進(jìn)一步地，所述磁通引導(dǎo)器采用硅鋼或非晶納米晶材料制成。