一种基于合金丝受热形变的电流计及电流测定方法技术

本发明专利技术涉及一种基于合金丝受热形变的电流计及电流测定方法，电流计包括壳体、接线柱、合金丝安装座、固定座、活动座、压力传感器、单片机、合金丝和电源；合金丝安装座一端设有固定座，另一端设有活动座滑槽，活动座设在活动座滑槽内；第一拆卸块和第二拆卸块分别设在固定座和活动座的安装槽内；拆卸块与固定座和活动座的安装槽内壁之间设有压力传感器，合金丝螺栓与拆卸块螺接；合金丝两端分别与合金丝螺栓缠绕连接；利用合金丝的材质特性以及受热形变后张力的变化值来计算流经合金丝的电流，即得到待测电路的电流值。本发明专利技术结构新颖，可替换金属丝以适应不同电流值的待测电路，具有较强的稳定性，适用于强磁场等普通电流计不能适用的场景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于合金丝受热形变的电流计及电流测定方法
本专利技术涉及一种电流计，特别涉及一种基于合金丝受热形变的电流计及电流测定方法。
技术介绍
随着电子技术的应用日益发展，电流的精确测量在实际应用中将发挥越来越大的价值。目前，常用的电流表测量原理为：磁场中的金属线圈在外部电流作用下偏转，进而带动指针运动，最终在表盘上读出示数。然而，该种测量原理需要避免强磁场的环境，因此限制了它在极端条件下的适用性。基于上述考量，希望设计出一款可以不受强磁环境干扰的电流计，同时它应具有量程更大、构造简便，易于运输、便于携带的性质。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提供一种基于合金丝受热形变的电流计，包括壳体、接线柱、合金丝安装座、固定座、活动座、压力传感器、单片机、合金丝和电源；两个接线柱设在壳体表面；合金丝安装座设在壳体内，合金丝安装座一端设有固定座，另一端设有活动座滑槽，活动座设在活动座滑槽内；固定座和活动座上分别设有安装槽，第一拆卸块设在固定座的安装槽内，第二拆卸块设在活动座的安装槽内；第一拆卸块与固定座的安装槽内壁之间设有压力传感器，第二拆卸块与活动座的安装槽内壁之间设有压力传感器，每个压力传感器分别通过线路与单片机相连，采集到的压力值实时传输给单片机；第一拆卸块和第二拆卸块相对的表面分别设有螺纹孔，第一合金丝螺栓与第一拆卸块螺接，第二合金丝螺栓与第二拆卸块螺接；合金丝两端分别与第一合金丝螺栓和第二合金丝螺栓缠绕连接；第一合金丝螺栓和第二合金丝螺栓分别通过导线与接线柱相连；单片机和电源分别设在壳体内，电源与压力传感器和单片机相连，提供电能。所述的活动座还包括电机、齿轮和齿条，所述的电机通过电机支座与合金丝安装座固连，电机位于合金丝安装座的下方，通过线路与单片机相连，由单片机控制启停；所述的齿轮与电机的输出轴同轴固连；活动座的下端设有凸肩，合金丝安装座的活动座滑槽下部设有上下贯通的导轨，活动座的凸肩穿过并卡接在导轨内；齿条固定在活动座凸肩的下端，与活动座滑槽平行设置；齿条与齿轮相互啮合。固定座和活动座的相对端面设有竖向的中缝，合金丝螺栓刚好能够穿过所述中缝，合金丝螺栓尽量位于固定座和活动座端面的中心位置；固定座和活动座相对端内壁分别设有两个以中缝为对称轴左右对称布置的压力传感器，每个压力传感器分别通过线路与单片机相连。第一拆卸块与固定座的压力传感器之间以及第二拆卸块与活动座的压力传感器之间分别设有挡板，挡板上设有竖向的中缝；合金丝螺栓能够穿过挡板的中缝，合金丝螺栓尽量位于挡板中心位置，使挡板受力均匀，挡板的作用是向压力传感器均匀施加压力。第一合金丝螺栓和第二合金丝螺栓分别连接有导线连接片，所述的导线连接片为导电材料，其上设有插口，通过插口插在合金丝螺栓上起到导电的作用，并通过导线与接线柱相连。所述的合金丝安装座上设有合金丝限位槽，合金丝限位槽位于固定座和活动座滑槽之间；上盖上设有合金丝限位槽盖，合金丝限位槽盖扣合在合金丝限位槽上，形成合金丝限位通道对合金丝进行限位，合金丝位于金丝限位通道内。壳体表面还设有显示屏和按键，显示屏和按键分别与单片机相连。所述的第一拆卸块和第二拆卸块上设有拉杆，方便拆卸第一拆卸块和第二拆卸块。本专利技术的工作原理：接线柱用于连接导线，将电流计接入待测电路中；第一拆卸块设在固定座的安装槽内，第一合金丝螺栓与第一拆卸块的螺纹孔螺接，合金丝一端与第一合金丝螺栓缠绕连接，第一拆卸块被合金丝拉动挤压挡板，挡板挤压固定座安装槽内表面的压力传感器，压力传感器采集压力值并传输给单片机进行处理；第二拆卸块设在活动座的安装槽内，第二合金丝螺栓与第二拆卸块的螺纹孔螺接，合金丝另一端与第二合金丝螺栓缠绕连接；电机输出轴通过齿轮齿条传动带动活动座在活动座滑槽内滑动，向远离固定座方向滑动过程中拉紧合金丝；第二拆卸块被合金丝拉动挤压挡板，挡板挤压活动座安装槽内表面的压力传感器，压力传感器采集压力值并传输给单片机进行处理；单片机采集所有压力传感器的数据值，所有压力传感器减小值的总和即为合金丝受热膨胀伸长后拉力的减小值。利用合金丝的材质特性以及受热形变后张力的变化值来计算流经合金丝的电流，即得到待测电路的电流值。使用本专利技术提供的基于合金丝受热形变的电流计测定电流的方法如下：根据待测电路电流的量程选择合适直径、合适材料的具有明显热致伸缩性能的合金丝接入电流计，将所选合金丝接入电路的有效长度的电阻值、热膨胀系数、电阻温度系数、压力传感器弹性体的劲度系数、压力传感器的预定值输入单片机；通过按键控制电机转动，通过齿轮齿条传动带动活动座在活动座滑槽内向远离固定座方向运动，合金丝被拉伸张紧至压力传感器的预定值后电机停转并保持不动；通过两个接线柱将电流计接入待测电路，不区分正负极；电流流经合金丝后使其受热膨胀伸长，张紧的拉力减小，压力传感器采集减小的压力值并发送给单片机；单片机内根据以下公式计算出电流值并显示在显示屏上；式中：I代表待测电流值，α代表合金丝热膨胀系数，可以通过查阅资料或测定得到；α′代表合金丝电阻温度系数，可以通过查阅资料或测定得到；k代表压力传感器中弹性体的劲度系数，从压力传感器的说明书或参数表可以得到；k′代表单位长度合金丝中通过的电流值平方与阻值的乘积，与温度增量的比值，该值为合金丝本身的一种特性值，可以通过测定得到；R代表合金丝接入电路的有效长度的电阻值，可以通过测定得到；ΔF代表合金丝受热膨胀伸长后拉力的减小值，即压力传感器采集到的压力值的减小值。本专利技术是有益效果：本专利技术结构新颖，便于批量生产与使用；合金丝在施加较低电压的情况下不会出现明显的疲劳现象，且可替换金属丝以适应不同电流值的待测电路，具有较强的稳定性，能够提供长时间的精确读数；本专利技术适用于强磁场等普通电流计不能适用的场景；金属丝的选取不限于单一合金丝，通过改变相应的参数可以选用任意一种具有明显热致伸缩性能的金属丝。附图说明图1为本专利技术外观结构示意图；图2为本专利技术外观分解结构示意图；图3为本专利技术内部结构示意图；图4为本专利技术打开上盖结构示意图；图5为本专利技术合金丝安装座结构示意图；图6为本专利技术固定座分解结构示意图；图7为本专利技术活动座分解结构示意图；1、壳体2、接线柱3、合金丝安装座4、固定座5、活动座6、压力传感器7、单片机8、合金丝9、电源10、活动座滑槽11、第一拆卸块12、第二拆卸块13、螺纹孔14、第一合金丝螺栓15、第二合金丝螺栓16、电机17、齿轮18、齿条19、电机支座20、导轨21、中缝22、挡板23、导线连接片24、合金丝限位槽25、上盖26、合金丝限位槽盖27、显示屏28、按键29、拉杆。具体实施方式请参阅图1-7所示：本专利技术提供一种基于合金丝8受热形变的电流计，包括壳体1、接线柱2、合金丝安装座3、固定座4、活动座5、压力传感器6、单片机7、合金丝8和电源9；两个接线柱2设在壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于合金丝受热形变的电流计，其特征在于：包括壳体、接线柱、合金丝安装座、固定座、活动座、压力传感器、单片机、合金丝和电源；两个接线柱设在壳体表面；合金丝安装座设在壳体内，合金丝安装座一端设有固定座，另一端设有活动座滑槽，活动座设在活动座滑槽内；固定座和活动座上分别设有安装槽，第一拆卸块设在固定座的安装槽内，第二拆卸块设在活动座的安装槽内；第一拆卸块与固定座的安装槽内壁之间设有压力传感器，第二拆卸块与活动座的安装槽内壁之间设有压力传感器，每个压力传感器分别通过线路与单片机相连；第一拆卸块和第二拆卸块相对的表面分别设有螺纹孔，第一合金丝螺栓与第一拆卸块螺接，第二合金丝螺栓与第二拆卸块螺接；合金丝两端分别与第一合金丝螺栓和第二合金丝螺栓缠绕连接；第一合金丝螺栓和第二合金丝螺栓分别通过导线与接线柱相连；单片机和电源分别设在壳体内，电源与压力传感器和单片机相连，提供电能。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于合金丝受热形变的电流计，其特征在于：包括壳体、接线柱、合金丝安装座、固定座、活动座、压力传感器、单片机、合金丝和电源；两个接线柱设在壳体表面；合金丝安装座设在壳体内，合金丝安装座一端设有固定座，另一端设有活动座滑槽，活动座设在活动座滑槽内；固定座和活动座上分别设有安装槽，第一拆卸块设在固定座的安装槽内，第二拆卸块设在活动座的安装槽内；第一拆卸块与固定座的安装槽内壁之间设有压力传感器，第二拆卸块与活动座的安装槽内壁之间设有压力传感器，每个压力传感器分别通过线路与单片机相连；第一拆卸块和第二拆卸块相对的表面分别设有螺纹孔，第一合金丝螺栓与第一拆卸块螺接，第二合金丝螺栓与第二拆卸块螺接；合金丝两端分别与第一合金丝螺栓和第二合金丝螺栓缠绕连接；第一合金丝螺栓和第二合金丝螺栓分别通过导线与接线柱相连；单片机和电源分别设在壳体内，电源与压力传感器和单片机相连，提供电能。


2.根据权利要求1所述的一种基于合金丝受热形变的电流计，其特征在于：所述的活动座还包括电机、齿轮和齿条，所述的电机通过电机支座与合金丝安装座固连，电机位于合金丝安装座的下方，通过线路与单片机相连；所述的齿轮与电机的输出轴同轴固连；活动座的下端设有凸肩，合金丝安装座的活动座滑槽下部设有上下贯通的导轨，活动座的凸肩穿过并卡接在导轨内；固定在活动座凸肩的下端，与活动座滑槽平行设置；齿条与齿轮相互啮合。


3.根据权利要求1所述的一种基于合金丝受热形变的电流计，其特征在于：固定座和活动座的相对端面设有竖向的中缝，固定座和活动座相对端内壁分别设有两个以中缝为对称轴左右对称布置的压力传感器，每个压力传感器分别通过线路与单片机相连。


4.根据权利要求1所述的一种基于合金丝受热形变的电流计，其特征在于：第一拆卸块与固定座的压力传感器之间以及第二拆卸块与活动座的压力传感器之间分别设有挡板，挡板上设有竖向的中缝。

【专利技术属性】
技术研发人员：段彬，董新宇，王奕凯，温昕辉，孙浩腾，汝预金，贺雨成，李英卓，白爽，张朋祥，许墨扬，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22