專利名稱：鉗型直流電流傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及直流電流傳感器，尤其是涉及鉗型直流電流傳感器。
背景技術：
在工業自動化系統中，許多直流系統回路都需要測量電流的大小，而直流電流的常規測量方法是串聯測量，即先把直流回路斷開后再把電流表串入直流回路進行測量。但是在許多應用領域，這種串聯是不許可的，比如鐵路信號系統，斷開回路會造成列車停運甚至事故。因此采用非接觸測量是解決問題的一種辦法。現有的非接觸測量直流電流的方法，大致分為兩種，一是采用霍爾傳感器加電流互感器來實現，由于霍爾傳感器溫度漂移和零點漂移較大，所以測量精度不高，通常只用于大電流(安級)的測量。另一種方法是采用磁調制式原理，但受測量原理的限制，通常用這種方法測量微安或毫安級的小電流，隨著被測直流電流的增大，其線性誤差也隨之增大。
發明內容
本發明目的在于提供一種測量精度高、范圍寬的鉗型直流電流傳感器。
為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案本發明所述的鉗型直流傳感器，它包括鉗型磁芯，在所述鉗型磁芯上分別繞有激磁繞組W1、測量繞組W2和反饋繞組W4；所述激磁繞組W1與由三角波發生電路、功率放大推動電路A1組成的激磁電路輸出端電連接；所述測量繞組W2與檢測電路的輸入端電連接；所述反饋繞組W4與檢測電路的輸出端電連接；所述檢測電路由信號調理電路、單片機8051、D/A轉換電路、功率放大推動電路A2組成；反饋繞組W4與電流取樣電路輸入端電連接。
所述信號調理電路輸出端與單片機8051的輸入端電連接；單片機8051的輸出端通過D/A轉換電路與功率放大推動電路A2輸入端電連接。
所述電流取樣電路為取樣電阻R21。
本發明的優點在于通過在高導磁率的環形鐵芯上纏繞有激磁繞組W1，測量繞組W2，和一個反饋繞組W4，并將測量繞組W2的兩端抽頭與檢測電路信號輸入端電連接；將反饋繞組W4的兩端抽頭與檢測電路輸出端電連接。這樣通過反饋繞組W4中的反饋電流I0所產生的直流偏置磁場去抵消被測電流I產生的直流偏置磁場，消除了磁調制式測量的非線性誤差，只要測量出反饋電流I0的大小即可計算出被測電流I的大小。而I0的大小可以通過一個取樣電阻轉換成電壓輸出，因此，本鉗型直流電流傳感器對直流電流進行非接觸在線變換，輸出一個直流電壓信號，其精度不受被測直流電流大小的影響，從而實現了高精度、大范圍直流電流非接觸在線測量。
圖1為本發明的結構示意圖。
圖2為本發明所述的高導磁率的環形鐵芯A、激磁繞組W1、測量繞組W2、反饋繞組W4以及被測導線W3組合在一起的結構示意圖。
圖3為本發明的電路原理圖。
圖4為圖3的電路原理框圖。
具體實施例方式
如圖所示，本發明所述的鉗型直流電流傳感器，它包括鉗型磁芯，在所述鉗型磁芯上分別繞有激磁繞組W1、測量繞組W2和反饋繞組W4；所述激磁繞組W1與由三角波發生電路、功率放大推動電路A1組成的激磁電路輸出端電連接；所述測量繞組W2與檢測電路的輸入端電連接；所述反饋繞組W4與檢測電路的輸出端電連接；所述檢測電路由信號調理電路、單片機8051、D/A轉換電路、功率放大推動電路A2組成；反饋繞組W4與電流取樣電路輸入端電連接。所述信號調理電路輸出端與單片機8051的輸入端電連接；單片機8051的輸出端通過D/A轉換電路與功率放大推動電路A2輸入端電連接。所述電流取樣電路為取樣電阻R21。
本發明的電路原理如下如圖所示，本發明采用高導磁率的磁芯做成可以開合的鉗型結構，在磁芯上繞制3個繞組激磁繞組W1、測量繞組W2和反饋繞組W4。
在圖3中，U3、U4組成了三角波發生電路，產生的三角波信號進入由三級管Q1、Q3組成功率放大推動電路A1進行功率放大，放大后的信號驅動激磁繞組W1。測量繞組W2，它輸出的交流信號經過U1組成的信號調理電路后，消除了信號的抖動和信號上的毛刺，變成干凈的交流信號進入比較器U2，比較器U2把信號轉換成交流方波，經過二極管D1截取掉下半周，變成直流方波進入單片機U5的定時/計數器T0口。在單片機U5內部對直流方波的高、低周期進行分別測量，并取其差值△t，根據△t的正負和大小來調節U6的輸出，用以調節反饋繞組W4中反饋電流I0的大小和方向。單片機U5一邊調節反饋電流I0的大小，一邊檢測△t的大小，當△t＝0時，說明由反饋電流I0產生的直流偏置磁場正好抵消由被測電流I產生的直流偏置磁場。這時反饋電流I0的大小乘以反饋繞組W4的匝數就是被測電流I的大小。R21是一個取樣電阻，通過它可以把反饋電流I0轉換成電壓輸出。因此，本發明所述的鉗型直流電流傳感器在使用時只需要把它卡在被測直流導線W3上，就可以輸出一個直流電壓，且這個直流電壓的大小和被測直流電流的大小有嚴格的線性關系，具有較高的精度和大的測量范圍。
權利要求
1.一種鉗型直流電流傳感器，它包括鉗型磁芯，其特征在于在所述鉗型磁芯上分別繞有激磁繞組W1、測量繞組W2和反饋繞組W4；所述激磁繞組W1與由三角波發生電路、功率放大推動電路A1組成的激磁電路輸出端電連接；所述測量繞組W2與檢測電路的輸入端電連接；所述反饋繞組W4與檢測電路的輸出端電連接；所述檢測電路由信號調理電路、單片機8051、D/A轉換電路、功率放大推動電路A2組成；反饋繞組W4與電流取樣電路輸入端電連接。
2.根據權利要求1所述的鉗型直流電流傳感器，其特征在于所述信號調理電路輸出端與單片機8051的輸入端電連接；單片機8051的輸出端通過D/A轉換電路與功率放大推動電路A2輸入端電連接。
3.根據權利要求1所述的鉗型直流電流傳感器，其特征在于所述電流取樣電路為取樣電阻R21。
全文摘要
本發明公開了一種鉗型直流傳感器，它包括鉗型磁芯，在所述鉗型磁芯上分別繞有激磁繞組W1、測量繞組W2和反饋繞組W4；所述激磁繞組W1與由三角波發生電路、功率放大推動電路A1組成的激磁電路輸出端電連接；所述測量繞組W2與檢測電路的輸入端電連接；所述反饋繞組W4與檢測電路的輸出端電連接；所述檢測電路由信號調理電路、單片機8051、D/A轉換電路、功率放大推動電路A2組成；反饋繞組W4與電流取樣電路輸入端電連接。本發明的優點在于精度不受被測直流電流大小的影響，從而實現了高精度、大范圍直流電流非接觸在線測量。
文檔編號G01R19/00GK1800863SQ200610017349
公開日2006年7月12日 申請日期2006年1月17日 優先權日2006年1月17日
發明者張興杰, 王清波 申請人:王清波, 張興杰