一种24VDC供电的三隔离非接触式直流电流变送器制造技术

一种24VDC供电的三隔离非接触式直流电流变送器，包括有霍尔磁环，霍尔元件通过霍尔磁环的磁场产生霍尔电压；霍尔元件与滤波放大电路相连；滤波放大电路与放大电路相连；24VDC电源给所述的霍尔元件、滤波放大电路、放大电路供电；直流电流变送器的原理是由输入的直流电流通过霍尔磁环产生磁场，作用在霍尔元件上，霍尔元件输出霍尔电压，霍尔电压通过滤波放大电路，最后经过放大电路达到预定的输出值。内部的供电全是由24VDC的电源模块提供；本产品采用三隔离原理，三隔离就是输入、输出、供电实现三方隔离，增强了产品的安全性和抗干扰性，具有原理简单、精度等级高、体积小，安装方便，满足轨道交通领域、可测量大电流的特点。

A three isolated contactless DC current transmitter with 24VDC power supply

【技术实现步骤摘要】
一种24VDC供电的三隔离非接触式直流电流变送器
本技术属于直流电流变送器
，具体涉及一种24VDC供电的三隔离非接触式直流电流变送器。
技术介绍
直流电流变送器的应用场合在国家安全使用标准中，对于所有用电设备的使用标准都有一定的硬性要求，在直流系统中直流电流变送器是不可或缺的一个重要元器件，对于设备的直流电流进行检测，广泛应用于直流输电、蓄电检测、直流屏、电源、大型医疗卫生设备、光伏、风力发电、通信基站、轨道交通等行业或设备中，第一时间对设备的直流电流情况进行反馈，后端的测量和保护设备等原件会在第一时间采取相关措施，避免事故发生，安全生产作业。目前，国内同行业的直流电流检测产品现状如下：1)采用的原理：光电检测原理：在光电检测原理中，光电耦合器是关键部分，它把电信号变换成光信号隔离传输。光电耦合器用途也很广，但作为隔离器件用于数字电路比较好，对于模拟电路，特别要求传输线性好，光电耦合器在传输过程中存在以下问题：不能非接触式测量，变送器前端要连接分流器；稳定性差，温度漂移大，特别在直流信号传递中；耐压低，一般光电耦合器的最大耐压为2500V；设计电路复杂，须做线性修正和温度补偿，增加产品成本。通过以上四条的总结，光电耦合器不能做高精度、高可靠的电流检测产品。霍尔效应：在霍尔效应检测中，主要以霍尔器件为核心的器件。这种原理属新型器件，但在使用中都并不出色。其优点是为非接触式测量，可以测量交流、直流、交直流，反应快，隔离耐压高，原理简单。其缺点是①精度较差，在国内外生产的霍尔器件精度最高也只能为0.2级；②温度漂移较大、稳定性较差。2)测量方法：接触式测量：接触式测量就是电流线直接接到变送器的接线端子上，由于端子的过载能力不大，一般测量电流在10A一下，一般是1A或5A。测量直流大电流需要外配分流器。非接触式测量：非接触式测量就是电流线从变送器上面的过孔穿过，根据电缆或铜排的大小，确定过孔的大小，可以直接测量直流大电流，测量时无需分流器。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种24VDC供电的三隔离非接触式直流电流变送器，本技术采用霍尔效应原理的技术，本技术采用三隔离原理，三隔离就是输入、输出、供电实现三方隔离，增强了产品的安全性和抗干扰性。本技术采取一体式设计，取代传统的分流器+变送器的方式，体积小，安装方便，避免在因为空间结构过小而出现使用上的问题，24VDC供电电源是采用9-36VDC宽电源模块，可以满足电源的大范围的波动，还能满足浪涌及电快速瞬变脉冲群的干扰，完全满足轨道交通领域的要求；本技术采用非接触式测量，取代传统的分流器+变送器的方式，可以测量大电流；具有原理简单、精度等级较高、体积小，安装方便，满足轨道交通领域、可测量大电流的特点。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种24VDC供电的三隔离非接触式直流电流变送器，包括有霍尔磁环，霍尔元件位于霍尔磁环两端之间的空隙中，霍尔磁环与霍尔元件相配合，霍尔元件通过霍尔磁环的磁场产生霍尔电压；霍尔元件与滤波放大电路相连；滤波放大电路与放大电路相连；24VDC电源给所述的霍尔元件、滤波放大电路、放大电路供电。所述的霍尔元件通过霍尔磁环的磁场产生霍尔电压，霍尔电压通过霍尔元件的4脚HE04连接到滤波放大电路的IC1A的3脚上；电容C6、电容C7并联到IC1A的1脚和2脚上，起到滤波作用；W1串联电阻R9并联到IC1A的1脚和2脚上，电阻R10连接到IC1A的2脚上，这是同相放大。所述的滤波放大电路的IC1A的1脚通过R11连接到放大电路的IC2B的5脚上；电容C8连接到IC2B的5脚上，起到滤波的作用。所述的放大电路通过IC2B和电阻R12、电阻R13构成了同相放大，通过IC2B的7脚连接到运放IC2A的3脚上，由IC2A构成跟随放大，通过IC2A的1脚输出标准的直流电压信号。本技术的有益效果是：与现有技术相比，本技术具有如下优点：一、可靠性高作为电子产品的可靠性是置关重要的，它直接影响客户的系统，特别在电力系统作检测器件，任何一个误动作都会给国家或社会造成极大的损失。我们从可靠性角度考虑，霍尔磁环是最可靠，而且价格便宜。在此我们在上霍尔磁环很下功夫，首先霍尔磁环磁性材料是关键，通过查阅资料对各种磁性材料作深入的研究，选定了新型磁性材料—坡莫合金，作为霍尔磁环的核心。经过1个月的霍尔磁环试验，其线性度可达0.5％。在电路设计上要求有高可靠性，第一，在选器件时要选可靠性高的器件，主要集成电路选用进口集成电路，使用温度选工业级，全部电阻选精度0.5％，±25×10-6值的高可靠金属膜电阻，主要电容采用CBB电容，普通电解电容选用105℃、50V以上。对所有器件入库前进行高温、低温，满功率老化筛选，使元器件的特性稳定，从而大大的提高了产品的可靠性。第二，在电路设计上要简单，减少了可靠因数，在本电路设计中，由霍尔元件输出的信号，用一级滤波放大电炉，后用一级放大器即可完成。总共用一个四运放、30几个元器件使电路设计非常简单，从而提高产品的可靠性。二、精度高影响产品精度的主要有两个方面。第一，霍尔元件的精度。对于霍尔元件的精度，前边已经介绍过也作了大量试验工作，从而保证霍尔元件的精度。其次是电路的处理，在电路设计上滤波放大电路经过多个运算放大器的试验，最终采用精度更高的LF442,从而大大的提高了运算精度，使整体精度达0.5级。三、稳定性好稳定性是电子产品的重要指标之一，为了能够保证产品的性能稳定，重要器件都选用高性能、高质量的器件，如CBB电容，25PPM的电阻，使温度特性大大提高，在元器件入库前都要进行高温、低温老化筛选，半成品、成品都要做长期的通电老化的试验，即能使产品性能稳定，也可提高产品的可靠性。四、安装方便在产品的外观及产品安装方面，直流电流变送器，符合国际上专用变送器的模块化的发展方向。其安装方式符合DIN46277，可安装于35mm铝轨上或螺钉安装，大大的方便了使用时的安装。采用德国进口弹簧端子，具有防震、防脱功能，主要是针对轨道交通领域。五、安全性能高在产品的安全性能非常高，输入、输出耐压大于2500V，供电、输出耐压大于1500V，电路与壳体耐压大于3000V，输入过载2倍连续，瞬时20倍额定值。为了提高产品的性能，我公司采用新的喷漆工艺，加强防尘、防潮、防盐雾。并加强了老化的工艺，增加了高低温老化。产品的外壳采用ABS阻燃材料，大大提高了安全性能。六、创新性方面本产品采用三隔离原理，三隔离就是输入、输出、供电三方隔离，具有很强的安全性和抗干扰性。在本产品的研制与试验的过程中，历时三个月经过三次技术更新。第一次更新是把磁环材料改进，线性度由1％提高到0.5％，大大改变了产品的精度，第二次更新是把电流的采样线圈外围进行屏蔽处理，提高产品的抗干扰性及稳定性，第三次更新是把传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种24VDC供电的三隔离非接触式直流电流变送器，其特征在于，包括有霍尔磁环(1)，霍尔元件(2)位于霍尔磁环(1)两端之间的空隙中，霍尔磁环(1)与霍尔元件(2)相配合，霍尔元件(2)通过霍尔磁环(1)的磁场产生霍尔电压；霍尔元件(2)与滤波放大电路(3)相连；滤波放大电路(3)与放大电路(4)相连；24VDC电源(5)给所述的霍尔元件(2)、滤波放大电路(3)、放大电路(4)供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种24VDC供电的三隔离非接触式直流电流变送器，其特征在于，包括有霍尔磁环(1)，霍尔元件(2)位于霍尔磁环(1)两端之间的空隙中，霍尔磁环(1)与霍尔元件(2)相配合，霍尔元件(2)通过霍尔磁环(1)的磁场产生霍尔电压；霍尔元件(2)与滤波放大电路(3)相连；滤波放大电路(3)与放大电路(4)相连；24VDC电源(5)给所述的霍尔元件(2)、滤波放大电路(3)、放大电路(4)供电。


2.根据权利要求1所述的一种24VDC供电的三隔离非接触式直流电流变送器，其特征在于，所述的霍尔元件(2)通过霍尔磁环(1)的磁场产生霍尔电压，霍尔电压通过霍尔元件的4脚HE04连接到滤波放大电路(3)的IC1A的3脚上；电容C6、电容C7并联...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔永明，朱方战，
申请(专利权)人：西安天立传感技术研究中心有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61