一种带综合诊断功能的电流传感器电路及电流传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种带综合诊断功能的电流传感器电路及电流传感器，包括电源电路、磁电转换电路、比例放大输出电路、比例放大及小信号诊断电路、电压诊断电路、逻辑求与及三极管开路输出电路；磁电转换电路将被测电流信号从电流传感器的穿心孔输入，根据电流周围产生磁场，把被测电流信号进行电磁转化，得到磁场信号；利用聚磁环进行聚集，通过霍尔器件元件感测聚集后的磁场信号，把磁场信号进行磁电转化，得到处理后的电信号；本发明专利技术结合比例放大及小信号诊断电路和电压诊断电路诊断后的两路信号通过逻辑求与，并通过三极管开路输出。本发明专利技术具有响应快、电路及结构简单、成本低、高可靠抗电磁干扰、无数字芯片及软件等非常适合在特殊行业的应用。在特殊行业的应用。在特殊行业的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种带综合诊断功能的电流传感器电路及电流传感器


[0001]本专利技术涉及电流测量
，具体涉及一种带综合诊断功能的电流传感器电路及电流传感器。

技术介绍

[0002]机载+28V直流供电系统给各种用电设备提供电源，其质量的好坏对整个系统及控制设备起关键作用。因此对电源负载电流及电压进行检测是必须的。
[0003]目前对机载配电系统直流电流检测一般采用霍尔电流传感器方式进行，通过对电源系统总电流的线性检测可直观得到电源工作及负载情况，同时在过载时能快速给出报警信号。
[0004]在机载配电领域，有对小电流情况进行诊断的特殊要求。如果采用线性输出值作为小电流诊断，由于线性检测范围较宽小电流信号输入时线性输出值较小，容易受到外界干扰。如果另增加一路小电流检测，在增加冗余、复杂度及成本的基础上还降低了产品的可靠性。
[0005]同时机载传感器供电系统需满足GJB181A飞机供电特性要求外，需对+28V电源系统提供自诊断。
[0006]目前市面上没有一种对电源电压及负载电流进行综合诊断的纯模拟电路方案，采用综合数字电路方案响应时间及成本体积都达不到系统的要求。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是现有机载配电系统中电流传感器对小电流情况的检测，由于线性检测范围较宽小电流信号输入时线性输出值较小，容易受到外界干扰；如果另增加一路小电流检测，在增加冗余、复杂度及成本的基础上还降低了产品的可靠性等问题。
[0008]本专利技术目的在于提供一种带综合诊断功能的电流传感器电路及电流传感器，本专利技术设计的电流传感器非常适合在环境要求高、精度高、体积质量小的领域应用；应用在一次配电系统中，本专利技术可用于配电系统直流电流线性检测，同时对传感器供电电源和用电负载情况进行诊断，根据诊断的情况提供模拟开关量信号输出，可快速切断系统电源进行保护和故障检测。
[0009]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种带综合诊断功能的电流传感器电路，包括电源特性电路、磁电转换电路、比例放大输出电路、比例放大及小信号诊断电路、电压诊断电路、逻辑求与及三极管开路输出电路；
[0011]所述电源特性电路，用于将机载的+28V辅助电源转换成低压(VCC 10V左右)供后级各模块电路使用；
[0012]所述磁电转换电路，用于将被测电流信号从电流传感器的穿心孔输入，根据电流
周围产生磁场，把被测电流信号进行电磁转化，得到磁场信号；由于这时的磁场信号比较发散，利用聚磁环进行聚集，通过霍尔器件元件感测聚集后的磁场信号，把磁场信号进行磁电转化，得到处理后的电信号；
[0013]所述比例放大输出电路，用于对所述处理后的电信号进行二级放大处理，得到标准线性输出信号；其中，一级放大处理后的小信号输入至所述比例放大及小信号诊断电路；
[0014]所述比例放大及小信号诊断电路，用于获取所述比例放大输出电路的一级放大处理后的小信号，并经过放大倍数可调的进一步放大处理，并把处理后的小信号通过迟滞比较器与基准电压进行比较：当被测电流小于电流预设值，输出高电压(接近VCC)；当被测电流大于25A时，比较器输出低电压(接近0V)；并输出逻辑电平信号；
[0015]所述电压诊断电路，用于将输入电压与基准电压进行比较：当电源电压高于第一电压预设值时，输出高电压(接近VCC)；当辅助电源低于第二电压预设值时，输出低电压(接近0V)；并输出逻辑电平信号；
[0016]所述逻辑求与及三极管开路输出电路，用于所述比例放大及小信号诊断电路和电压诊断电路诊断后的两路信号通过最简单的二极管逻辑求与实现硬件电路与门的功能并通过三极管开路输出。
[0017]工作原理是：现有机载配电系统中电流传感器对小电流情况的检测，由于线性检测范围较宽小电流信号输入时线性输出值较小，容易受到外界干扰；如果另增加一路小电流检测，在增加冗余、复杂度及成本的基础上还降低了产品的可靠性等问题。即现有技术中机载配电系统中电流传感器对小电流情况的检测采用数字化形式配合软件程序来实现，这样需要多个传感器，成本高，且软件程序复杂，可靠性低等问题。
[0018]因此，本专利技术采用上述技术方案设计了一种带综合诊断功能的电流传感器电路，本专利技术在采用霍尔电流传感器原理测量机载一次配电系统直流200A电流，可过载到900A(短时)，转换成标准的2V跟踪直流信号输出。在此基础上增加小电流和辅助电源诊断功能，当被测电流小于某一电流值(15A)同时电源电压高于某一值(16V)时，输出电源电压(+28V)，当被测电流大于25A和辅助电源低于某一值(14V)时，输出开路。+28V/开路为开关量输出信号具有不小于20mA的驱动能力。
[0019]本专利技术的电流传感器电路采用逻辑电路来实现，抗干扰能力强；进而保证电流传感器非常适合在环境要求高、精度高、体积质量小的领域应用；应用在一次配电系统中，本专利技术可用于配电系统直流电流线性检测，同时对传感器供电电源和用电负载情况进行诊断，根据诊断的情况提供模拟开关量信号输出，可快速切断系统电源进行保护和故障检测。
[0020]进一步地，所述电源特性电路包括保险丝F1、瞬态抑制二极管F2、NPN三极管Q1、可调基准N1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2，所述保险丝F1一端接入机载的+28V辅助电源、另一端连接电阻R1，电阻R1连接NPN三极管Q1的引脚2，NPN三极管Q1的引脚1连接可调基准N1的引脚2，NPN三极管Q1的引脚3接地；
[0021]所述瞬态抑制二极管F2一端连接保险丝F1与电阻R1的公共端、另一端接地；所述电容C1一端连接电阻R1与NPN三极管Q1的引脚2的公共端、另一端接地，所述电阻R1、电容C1组成的一阶RC无源滤波电路；
[0022]所述电阻R2一端连接NPN三极管Q1的引脚2、另一端连接NPN三极管Q1的引脚1；
[0023]电阻R3、电阻R4的串联电路，电容C2均与所述电阻R1、电容C1组成的一阶RC无源滤
波电路并联；且电阻R3、电阻R4的公共端连接可调基准N1的引脚1；电容C2一端连接VCC、另一端接地。
[0024]其中，保险丝F1给电流传感器电路提供保护，当产品出现短路或故障时，保险丝熔断保护不损坏客户整个电源系统。瞬态抑制二极管F2及电阻R1、电容C1组成的一阶RC无源滤波电路可以有效防止产品受浪涌电压冲击。由NPN三极管Q1、AZ431可调基准N1及电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C2组成的宽输入电压电路可满足GJB181A要求的过压、欠压、瞬变等要求。
[0025]进一步地，所述磁电转换电路包括AZ431可调基准N2和PNP三极管Q2，AZ431可调基准N2和PNP三极管Q2组成的恒流源电路为HG302砷化镓霍尔元件H1提供驱动，利用三极管Q2的PN节的温度漂移补偿H1霍尔电桥不平衡温度漂移，可以保证测量电流在全温度范围内的精度。
[0026]进一步地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带综合诊断功能的电流传感器电路，其特征在于，包括电源电路、磁电转换电路、比例放大输出电路、比例放大及小信号诊断电路、电压诊断电路、逻辑求与及三极管开路输出电路；所述电源电路，用于将机载的+28V辅助电源转换成低压供后级各模块电路使用；所述磁电转换电路，用于将被测电流信号从电流传感器的穿心孔输入，根据电流周围产生磁场，把被测电流信号进行电磁转化，得到磁场信号；利用聚磁环进行聚集，通过霍尔器件元件感测聚集后的磁场信号，把磁场信号进行磁电转化，得到处理后的电信号；所述比例放大输出电路，用于对所述处理后的电信号进行二级放大处理，得到标准线性输出信号；其中，一级放大处理后的小信号输入至所述比例放大及小信号诊断电路；所述比例放大及小信号诊断电路，用于获取所述比例放大输出电路的一级放大处理后的小信号，并经过放大倍数可调的进一步放大处理，并把处理后的小信号通过迟滞比较器与基准电压进行比较并输出；所述电压诊断电路，用于将输入电压与基准电压进行比较并输出；所述逻辑求与及三极管开路输出电路，用于所述比例放大及小信号诊断电路和电压诊断电路诊断后的两路信号通过逻辑求与，并通过三极管开路输出。2.根据权利要求1所述的一种带综合诊断功能的电流传感器电路，其特征在于，所述电源电路包括保险丝F1、瞬态抑制二极管F2、NPN三极管Q1、可调基准N1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2，所述保险丝F1一端接入机载的+28V辅助电源、另一端连接电阻R1，电阻R1连接NPN三极管Q1的引脚2，NPN三极管Q1的引脚1连接可调基准N1的引脚2，NPN三极管Q1的引脚3接地；所述瞬态抑制二极管F2一端连接保险丝F1与电阻R1的公共端、另一端接地；所述电容C1一端连接电阻R1与NPN三极管Q1的引脚2的公共端、另一端接地，所述电阻R1、电容C1组成的一阶RC无源滤波电路；所述电阻R2一端连接NPN三极管Q1的引脚2、另一端连接NPN三极管Q1的引脚1；电阻R3、电阻R4的串联电路，电容C2均与所述电阻R1、电容C1组成的一阶RC无源滤波电路并联；且电阻R3、电阻R4的公共端连接可调基准N1的引脚1；电容C2一端连接VCC、另一端接地。3.根据权利要求1所述的一种带综合诊断功能的电流传感器电路，其特征在于，所述磁电转换电路包括可调基准N2和PNP三极管Q2，可调基准N2和PNP三极管Q2组成的恒流源电路为HG302砷化镓霍尔元件H1提供驱动，利用三极管Q2的PN节的温度漂移补偿H1霍尔电桥不平衡温度漂移。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进，唐书艺，
申请(专利权)人：绵阳市维博电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：