一種基于閉環磁通門技術的開口型電流傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于閉環磁通門技術的開口型電流傳感器。該傳感器能夠測量較大范圍的，基于磁補償零磁通閉環磁通門技術的電流傳感器，并實現了開口型安裝，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，能夠很好的滿足工業領域對不斷電電流測量，整個額定電流范圍內高精度測量的要求。
【專利說明】—種基于閉環磁通門技術的開口型電流傳感器【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于閉環磁通門技術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】
[0002]目前在工業領域，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要求高線性度，溫漂小的要求很難得到滿足。基于現有技術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，磁調制直流互感器等。每一種測量原理都有其特點和優點。比如電流互感器基于電磁感應原理，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，會產生插入損耗，電流較大時會產生大量的熱量，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生危害。霍爾傳感器能夠測量直流和交流電流，可以分為開環原理和閉環原理，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，而且零點失調也比較嚴重。羅科夫斯基線圈在使用上有很多優點，比如安裝簡單，測量范圍寬等特點，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。磁調制電流傳感器采用的是一種采用磁通門技術的電流傳感器，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。但現有的磁調制電流傳感器采用的都是開環原理，沒有二次電流補償，磁芯工作在磁飽和狀態，故不能做成開口型磁芯，也就不能開口型安裝。這種簡單的磁調制技術在很多年之前，國內廠家都已經能夠生產，但因為其原理所限，被測電流不能太大，通常不超過10幾安培。
[0003]通過上述分析，市場上的幾種現有技術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，此時上述的幾種現有技術均不能滿足要求。
[0004]有些場合不允許斷·開原邊電流回路，此時即需要電流傳感器具備開口安裝的特點。
[0005]綜上所述，工業領域需要一種能夠安裝維護簡便，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]本發明采用閉環磁通門原理，并具備開口型安裝的特點，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。
【發明內容】
[0007]為了克服現有技術無法滿足對大范圍電流的精準測量并開口型安裝的要求，本發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，很小的零點偏差。
[0008]本發明是一種基于閉環磁通門技術的開口型電流傳感器。通過匹配不同匝數的補償線圈，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。由于采用的是閉環磁補償磁通門技術，故具有反應時間快，測量電流大，溫漂小的特點。
[0009]本發明的原理:
本發明是基于閉環磁通門原理，利用通過在一個開口型有氣隙的磁芯1002中嵌入磁通探測線圈1003，這個線圈1003與一個方波發生器1004連接，波形發生器會周期性產生方波，進而不斷將線圈1003中的磁棒1010雙向磁化并飽和。原邊大電流1001 Ip通過時，產生的磁通ΦΡ會對磁棒的飽和程度產生影響，進而影響了其電感量，其輸出波形也會發生不對稱變化，這種不對稱的變化經過放大處理電路1005的整理后，調整驅動電路1007，產生補償電流Is，該電流通過繞在高導磁率磁芯1002上的二次補償線圈1006產生磁通Os，只要量和不等于零，就進一步調整驅動電路1007，直到Φρ+Φ3矢量和等于零，這就是“閉環”的基本原理。此時Is能夠精確反應原邊電流1001 Ip,其關系為Ip=Ns * Is，其中Ns為二次補償線圈1006的匝數。Is經過測量電阻1008 Rm后，對其電壓取樣，進入調整電路1009進行電路調整，輸出標準的符合工業控制要求的信號界面，如DC0-5V, DC0-10V, DC4-20mA 或者其他數字接 口，如 MODBUS，CANBUS 等。
[0010]本發明區別于現有技術的主要特征是:本發明運用了閉環磁通門技術，采用了開口安裝技術，解決了現有技術中無法解決的小電流和大電流同時測量，同時要求開口安裝的難題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的原理框圖。
[0012]圖2是本發明的結構圖。
[0013]圖3是立體外觀圖。
[0014]圖中標記說明:
附圖1:
1001原邊電流Ip ； 1002帶氣隙磁芯；1003磁通探測線圈；1004方波發生器；1005放大處理電路；1006 二次補償線圈；1007驅動電路；1008測量電阻Rm ；1009調整電路；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補償線圈繞組1;2011補償線圈繞組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補償線圈繞組3 ；2017傳感器側面板安裝孔。
[0015]【具體實施方式】
為了更加明確的說明本發明的技術特征，下面結合附圖進一步闡明其技術實現的方法及步驟。
[0016]參照附圖2，本發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]本發明的上下兩部分2001和2005通過兩個緊固螺釘2002連接成一體電流傳感器。這種開口式結構，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率材料鉚合后插疊在一起的，具有接合嚴密不漏磁的特點。
[0020]補償線圈繞組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確。
[0021]電路板2012通過2010，2016, 1011三個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，在傳感器的底部設置了 2006和2007兩個定位凸起，相應的在傳感器的上半部分設置了 2015定位凹坑。這樣兩個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下順利導入并嚙合。
[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留的。
[0024]傳感器下半部分的2017側面板安裝孔是用于安裝該傳感器于側面板上而預留的。
[0025]傳感器下半部分的2018電位器用于調整傳感器輸出，將傳感器輸出調節在某固定值。
[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，必要時該端子可替換為電纜導線，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行灌封處理。
【權利要求】
1.一種基于閉環磁通門技術的開口型電流傳感器，其主要特征是采用了磁補償零磁通的閉環磁通門技術，高導磁率開口疊片式鉚合磁芯，實現磁路基本閉合，并實現了開口型安裝，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的補償線圈繞組通過其骨架上的插針焊接在一起，一個或多個導線承載的原邊電流產生的磁場與二次補償繞組產生的磁場相抵，磁路中磁通為零，最終反應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，傳感器整體灌封實現防水防潮。
2.根據權利要求1所述的一種基于閉環磁通門技術的開口型電流傳感器，其特征在于該發明使用了磁補償零磁通技術即閉環磁通門技術。
3.根據權利要求1所述的一種基于閉環磁通門技術的開口型電流傳感器，其特征在于該發明使用開口型磁芯。
4.根據權利要求3所述的一種基于閉環磁通門技術的開口型電流傳感器，其特征在于該發明使用的磁芯為疊片式鉚合結構。
5.根據權利要求1所述的一種基于閉環磁通門技術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.根據權利要求1所述的一種基于閉環磁通門技術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，以互相凸凹接合實現定位。
7.根據權利要求1所述的一種基于閉環磁通門技術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構，匝數相同。
8.根據權利要求1所述的一種基于閉環磁通門技術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現防水防潮。
9.根據權利要求1所述的一種基于閉環磁通門技術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.根據權利要求1所述的一種基于閉環磁通門技術的開口型電流傳感器，其特征在于該傳感器使用了高導磁率的磁芯材料。
【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 優先權日:2012年12月5日
【發明者】不公告發明人 申請人:北京柏艾斯科技有限公司
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