一种基于霍尔传感器的电流采样电路制造技术

本实用新型专利技术公开一种基于霍尔传感器的电流采样电路，包括第一～二运算放大器、第一～二二极管以及第一～二单刀双投电子开关，其中第一运算放大器的正相输入端和第二运算放大器的反相输入端均与霍尔元件的输出端相连，第一运算放大器的输出端经第一二极管、第一单刀双投电子开关与控制单元的一个输入管脚相连，第一二极管的阴极经第二电阻接至反相输入端；第二运算放大器的正相输入端经第五电阻接地，输出端经第二二极管、第二单刀双投电子开关与控制单元的另一个输入管脚相连，第二二极管的阴极经第六电阻接至反相输入端。本实用新型专利技术采用双AD口采样，采样分辨率为0.033V对应1A电流，使采样精度提高了一倍，结构简单，成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于霍尔传感器的电流采样电路
本技术涉及一种电流采样装置，具体为一种基于霍尔传感器的电流采样电路。
技术介绍
现在很多工业产品都会用到霍尔电流采样，但是由于温度和单片机还有转换单元各个中间环节转换会有很大的采样误差，这对于一些工业设备计算精度会有很大的影响，例如电能表、电池SOC计算、ACDC电源等。霍尔电流互感器，一般为正负供电，电流为正负电流，反馈为正负电压供电。传统的电流测试电路如图1所示，采用两个串联的运算放大器，霍尔反馈电压经过电阻R1和R2分压到第一运算放大器A1转换为正负1.5V电压，经过1.5V稳压管ZV1把电压抬升到0～3V，在经过第二运算放大器A2跟随器输出给单片机。由于单片机一般不能识别负电压，一般单片机采样范围为0～3.3V。所以需要把正负霍尔信号经过运放全部转为正电。单片机的AD采样才可以正常采集霍尔信号，所以转换电路最终转换电压为0-3V。例如霍尔没有电流经过，单片机采集的是1.5V电压对应的AD值，如果是正向100A电流，单片机采集的是3V对应的AD值；如果是负向100A，单片机采到的是0V电压。0-3V对应200A电流，也就是说在同样的AD值采样范围内电路采到的是200A电流，采样分辨率为0.015V对应1A电流；如果采用传统采样方式，就会变为0～3V对应正向100A电流和0～3V对应负向100A，采样分辨率为0.033V对应1A电流。可见图1所示的转换电路会牺牲掉很大采样精度。
技术实现思路
针对现有技术中电流测试电路在电压转换时会牺牲掉很大电流采样精度等不足，本技术要解决的问题是提供一种可提高采样精度的基于霍尔传感器的电流采样电路为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：本技术一种基于霍尔传感器的电流采样电路，包括第一～二运算放大器、第一～二二极管以及第一～二单刀双投电子开关，其中第一运算放大器的正相输入端和第二运算放大器的反相输入端均与霍尔元件的输出端相连，第一运算放大器的输出端经第一二极管、第一单刀双投电子开关与控制单元的一个输入管脚相连，第一二极管的阴极经第二电阻接至反相输入端；第二运算放大器的正相输入端经第五电阻接地，输出端经第二二极管、第二单刀双投电子开关与控制单元的另一个输入管脚相连，第二二极管的阴极经第六电阻接至反相输入端。在霍尔元件输出端与第一运算放大器正相输入端之间设有第一电阻；在霍尔元件输出端与第二运算放大器反相输入端之间设有第五电阻。第一二极管的阴极与第一单刀双投电子开关之间的节点经第三电阻接地；第二二极管的阴极与第二单刀双投电子开关之间的节点经第三电阻接地。所述第一单刀双投电子开关的一个动触点接至第一二极管的阴极，另一个动触点接地，静触点与控制单元的一个输入管脚相连；第二单刀双投电子开关的一个动触点接至第二二极管的阴极，另一个动触点接地，静触点与控制单元的另一个输入管脚相连。本技术具有以下有益效果及优点：1.本技术电路结将霍尔元件的输入正负向信号分离分别进行处理，采用双AD口采样，使0～3V对应正向100A电流和0～3V对应负向100A，采样分辨率为0.033V对应1A电流，这样使采样精度提高了一倍。2.本技术结构简单，对于运放要求不高，轨对轨运放和非轨对轨运放都可使用，如果使用非轨对轨的运放更能降低成本。附图说明图1为传统测试电路结构示意图；图2为本技术测试电路结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本技术作进一步阐述。如图2所示，本技术一种基于霍尔传感器的电流采样电路，包括第一～二运算放大器A1～A2、第一～二二极管D1～D2以及第一～二单刀双投电子开关K1-1～K1-2，其中第一运算放大器A1的正相输入端和第二运算放大器A2的反相输入端均与霍尔元件H的输出端相连，第一运算放大器A1的输出端经第一二极管D1、第一单刀双投电子开关K1-1与控制单元的一个输入管脚相连，第一二极管D1的阴极经第二电阻R2接至反相输入端；第二运算放大器A2的正相输入端经第五电阻R5接地，输出端经第二二极管D2、第二单刀双投电子开关K1-2与控制单元的另一个输入管脚相连，第二二极管D2的阴极经第六电阻R6接至反相输入端。霍尔元件H输出端与第一运算放大器A1正相输入端之间设有第一电阻R1；霍尔元件H输出端与第二运算放大器A2反相输入端之间设有第五电阻R5。第一二极管D1的阴极与第一单刀双投电子开关K1-1之间的节点经第三电阻R3接地；第二二极管D2的阴极与第二单刀双投电子开关K1-2之间的节点经第三电阻R3接地。第一单刀双投电子开关K1-1的一个动触点接至第一二极管D1的阴极，另一个动触点接地，静触点与控制单元的一个输入管脚相连；第二单刀双投电子开关K1-2的一个动触点接至第二二极管D2的阴极，另一个动触点接地，静触点与控制单元的另一个输入管脚相连。本实施例中，霍尔元件输出-3～+3V反馈电压。控制单元采用单片机(最好给出规格型号，举例即可)，第一～二二极管D1～D2(本实施例采用4148)可避免第一～二运算放大器A1～A2不是轨至轨输出(即满电源幅度输出)，使电压0点有偏差；第一、五电阻R1、R5为限流电阻；第二、四、六R2、R4、R6均为反馈电阻；第三、七电阻R3、R7为下拉电阻；第一～二单刀双投电子开关K1-1～K1-2(受单片机控制)。本技术的工作原理如下：霍尔元件H采集到信息后，如果输出信号电压VH>0V,则第一二极管D1的阴极与第一单刀双投电子开关K1-1之间的节点IO1处有输出信号，经第一单刀双投电子开关K1-1投向节点IO2的输出端，将该节点输出信号输出至单片机，同时第二单刀双投电子开关K1-2投向接地端，可很好的限制零漂；第一运算放大器A1用于电压跟随，此时第一二极管D1的作用是可以避免第一运算放大器A1的电压偏差；第一运算放大器A1输出的数据AD1进入单片机进行数据处理；霍尔元件H采集到信息后，如果输出信号电压VH<0V,则则第二二极管D2的阴极与第二单刀双投电子开关K1-2之间的节点IO2有输出信号，第二单刀双投电子开关K1-2投向节点IO2的输出端，将该节点输出信号输出至单片机，同时第一单刀双投电子开关K1-1投向接地端，可很好的限制零漂；第二运算放大器A2用于电压跟随，此时第二二极管D2的作用是可以避免第二运算放大器A2的电压偏差；第二运算放大器A2输出的数据AD2数据进入采集单片机进行数据处理；单片机在处理数据时，通过ADC倍采样，等分时间下倍采样8次，求平均值作为采样数进行后续处理。由于霍尔元件H的输入正负向信号分离分别进行处理，采用双AD口采样，使0～3V对应正向100A电流和0～3V对应负向100A，采样分辨率为0.033V对应1A电流，AD采样每1A导致采样电压变化范围越大，采样误差越小，采样精度越高，在两个采样电路外围器件影响一样的情况下，本技术采样精度提高一倍。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于霍尔传感器的电流采样电路，其特征在于：包括第一～二运算放大器、第一～二二极管以及第一～二单刀双投电子开关，其中第一运算放大器的正相输入端和第二运算放大器的反相输入端均与霍尔元件的输出端相连，第一运算放大器的输出端经第一二极管、第一单刀双投电子开关与控制单元的一个输入管脚相连，第一二极管的阴极经第二电阻接至反相输入端；第二运算放大器的正相输入端经第五电阻接地，输出端经第二二极管、第二单刀双投电子开关与控制单元的另一个输入管脚相连，第二二极管的阴极经第六电阻接至反相输入端。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于霍尔传感器的电流采样电路，其特征在于：包括第一～二运算放大器、第一～二二极管以及第一～二单刀双投电子开关，其中第一运算放大器的正相输入端和第二运算放大器的反相输入端均与霍尔元件的输出端相连，第一运算放大器的输出端经第一二极管、第一单刀双投电子开关与控制单元的一个输入管脚相连，第一二极管的阴极经第二电阻接至反相输入端；第二运算放大器的正相输入端经第五电阻接地，输出端经第二二极管、第二单刀双投电子开关与控制单元的另一个输入管脚相连，第二二极管的阴极经第六电阻接至反相输入端。


2.根据权利要求1所述的基于霍尔传感器的电流采样电路，其特征在于：在霍尔元件输出端与第一运算放大器正相...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪艳，
申请(专利权)人：沈阳安隆智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21