無零漂磁調(diào)制電流傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電測量領(lǐng)域，實(shí)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、磁場測且雄里寺。
【背景技術(shù)】
[0002]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(dāng)沒有電流輸入時(shí)，傳感器的測量結(jié)果也有輸出漂移。而且往往零點(diǎn)漂移是不固定的，會隨著溫度變化而變化。針對零點(diǎn)偏移溫度，現(xiàn)在大部分的解決方案是采用負(fù)溫度系數(shù)的電阻或二極管等進(jìn)行補(bǔ)充。這種補(bǔ)償?shù)姆椒m然有一定效果，但不能從根本上解決問題。零點(diǎn)漂移的問題直接導(dǎo)致了整個(gè)測量系統(tǒng)的性能下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]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(diǎn)漂移問題，可是實(shí)現(xiàn)高精度的電流非接觸式測量。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案(對照附圖)是:
本發(fā)明由振蕩線圈LI和反饋線圈L2，電容Cl，電阻R1、運(yùn)放U1、激勵(lì)電路和反饋電路組成；振湯線圈LI和振湯線圈L2繞在同一磁環(huán)上；振湯線圈LI與電容Cl串聯(lián)，串聯(lián)的振蕩線圈LI與電容Cl的一端與運(yùn)放Ul的負(fù)輸入端相連,另外一端由激勵(lì)電路的輸出驅(qū)動(dòng)，運(yùn)放Ul的負(fù)輸入端與輸出端之間連接電阻R1，運(yùn)放Ul的輸出與激勵(lì)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LI和電容Cl的串聯(lián)電路上串聯(lián)電阻器。激勵(lì)電路根據(jù)運(yùn)放Ul的輸出Vs生成驅(qū)動(dòng)電壓Vd，Vd驅(qū)動(dòng)振蕩線圈LI。激勵(lì)電路的一種電路實(shí)現(xiàn)方式采用電壓比較器U2，運(yùn)放Ul輸出Vs和參考電壓Vref與電壓比較器U2的兩個(gè)輸入端相連，電壓比較器U2的輸出端產(chǎn)生激勵(lì)信號Vd，Vd驅(qū)動(dòng)振蕩線圈LI，給振蕩電路提供能量。反饋電路有多種實(shí)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(shí)現(xiàn)方式，第一種就是采用模擬積分器實(shí)現(xiàn)，第二種采用微控制器MCU實(shí)現(xiàn)。采用模擬積分器實(shí)現(xiàn)反饋電路是這樣的:激勵(lì)電路的輸出Vd與電阻R2相連，電阻R2與運(yùn)放U3的負(fù)輸入端相連，運(yùn)放U3的負(fù)輸入端與輸出端之間連接電容C2，運(yùn)放U3的正輸入端連接一個(gè)參考電平Vr，Vr是Vd峰峰值的中點(diǎn)，運(yùn)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(shí)現(xiàn)的反饋電路是這樣的:激勵(lì)電路的輸出Vd的與MCU的1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(dāng)然，上述的激勵(lì)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(shí)現(xiàn)。
[0005]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(dāng)磁環(huán)內(nèi)部的磁場平衡時(shí)，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(diǎn)漂移問題。尤其是當(dāng)采用MCU數(shù)字算法實(shí)現(xiàn)反饋電路時(shí)，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(shí)現(xiàn)了更高精度的穩(wěn)定性。
[0006]
【附圖說明】
本說明書有三個(gè)附圖:
圖1，無零點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)漂移磁調(diào)制電流傳感器的電路原理圖；
【具體實(shí)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(gè)線圈，附圖中的LI和L2，LI是振蕩線圈，L2是反饋線圈。運(yùn)放Ul的輸出Ns反映了流經(jīng)振蕩線圈LI上的振蕩電流Id的大小，激勵(lì)電路根據(jù)運(yùn)放Ul的輸出Vs，生成激勵(lì)信號Vd，在振蕩線圈L1、電容Cl上形成持續(xù)穩(wěn)定的振蕩。當(dāng)被測電流變化時(shí)，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(shí)振蕩線圈LI的電流正半周和負(fù)半周就不對稱了。后級的反饋電路根據(jù)這個(gè)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LI的電流正半周和負(fù)半周對稱。所以,在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，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。
[0007]激勵(lì)電路可以用一個(gè)比較器U2實(shí)現(xiàn)，反饋電路可以采用模擬電路實(shí)現(xiàn)也可以采用MCU實(shí)現(xiàn)。采用模擬電路最簡單的方式就是積分器，把振蕩信號Vd的不對稱積分起來作為反饋信號。采用MCU實(shí)現(xiàn)的反饋電路，是把振蕩信號Vd作為數(shù)字輸入，采用類似PID的控制算法生成反饋信號。
[0008]由于本發(fā)明中振蕩電路中有電容，保證了振蕩線圈中沒有直流分量，所以當(dāng)系統(tǒng)平衡時(shí)，反饋電流Ib會絕對與被測電流對等。這樣，本發(fā)明從原理上保證了沒有零漂問題，可以大大提聞電流測量的精度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.無零漂磁調(diào)制電流傳感器，實(shí)現(xiàn)高精度非接觸電流測量，其特征在于由振蕩線圈LI和反饋線圈L2，電容Cl，電阻R1、運(yùn)放U1、激勵(lì)電路和反饋電路組成；振蕩線圈LI和振蕩線圈L2繞在同一磁環(huán)上；振蕩線圈LI與電容Cl串聯(lián)，串聯(lián)的振蕩線圈LI與電容Cl的一端與運(yùn)放Ul的負(fù)輸入端相連,另外一端由激勵(lì)電路的輸出驅(qū)動(dòng),運(yùn)放Ul的負(fù)輸入端與輸出端之間連接電阻Rl，運(yùn)放Ul的輸出與激勵(lì)電路相連，反饋電路生成反饋電流Ib流過反饋線圈L2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無零漂磁調(diào)制電流傳感器，其特征在于所述的激勵(lì)電路根據(jù)運(yùn)放Ul的輸出Vs生成驅(qū)動(dòng)電壓Vd，Vd驅(qū)動(dòng)振蕩線圈LI ;激勵(lì)電路的一種電路實(shí)現(xiàn)方式采用電壓比較器U2，運(yùn)放Ul輸出Vs和參考電壓Vref與電壓比較器U2的兩個(gè)輸入端相連，電壓比較器U2的輸出端產(chǎn)生激勵(lì)信號Vd，Vd驅(qū)動(dòng)振蕩線圈LI，給振蕩電路提供能量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無零漂磁調(diào)制電流傳感器，其特征在于所述的反饋電路的一種是采用模擬積分器:激勵(lì)電路的輸出Vd與電阻R2相連，電阻R2與運(yùn)放U3的負(fù)輸入端相連，運(yùn)放U3的負(fù)輸入端與輸出端之間連接電容C2，運(yùn)放U3的正輸入端連接一個(gè)參考電平Vr，Vr是Vd峰峰值的中點(diǎn)，運(yùn)放U3的輸出Vo與參考電平Vr之間連接反饋線圈L2。
【專利摘要】無零漂磁調(diào)制電流傳感器屬于電測量領(lǐng)域，實(shí)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。本發(fā)明由繞著同一磁環(huán)上振蕩線圈L1和反饋線圈L2，電容C1，電阻R1、運(yùn)放U1、激勵(lì)電路和反饋電路組成。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(dāng)磁環(huán)內(nèi)部的磁場平衡時(shí)，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(diǎn)漂移問題。尤其是當(dāng)采用MCU數(shù)字算法實(shí)現(xiàn)反饋電路時(shí)，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(shí)現(xiàn)了更高精度的穩(wěn)定性。
【IPC分類】G01R19/00
【公開號】CN104977453
【申請?zhí)枴緾N201510027145
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】豐郅(上海)新能源科技有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年1月20日