一种电流传感器制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种电流传感器，该传感器包括：待测电流导体，其包含形状相同的第一导体段和第二导体段，且两者的延伸形状所围成的区域呈U型分布，两个导体段以待测电流导体的几何中线呈轴对称分布；设置于第一导体段的一侧或两侧的第一磁传感器组以及设置于第二导体段的一侧或两侧的第二磁传感器组，两者以待测电流导体的几何中线呈轴对称分布，两个磁传感器组的敏感方向相同；四周封闭的屏蔽罩，屏蔽罩放置于绝缘材质的外壳内，且包裹待测电流导体、第一磁传感器组、第二磁传感器组、信号处理器和电路板。本发明专利技术实施例提供的电流传感器，具有体积小、抗干扰能力强、测量范围宽、低温漂、高频响、测量精度高的效果。高频响、测量精度高的效果。高频响、测量精度高的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种电流传感器


[0001]本专利技术实施例涉及磁传感器
，尤其涉及一种电流传感器。

技术介绍

[0002]长期以来，电流传感器在电力系统、风电、光伏、变频器、轨道交通、工业控制等行业一直是一项普遍且重要的需求，并且随着人工智能及智慧物联网的蓬勃发展，对电流传感器要求将进一步提升，小型化、集成化、频响高、响应快是电流传感器未来的发展方向。
[0003]目前，常用于电流测量的分流器、电流互感器、霍尔电流传感器和磁通门电流传感器等，是通过不同的方式探测待测导体产生的电场或者磁场变化，以此实现电流检测。专利申请CN200410069833.X公布了一种开环电流传感器的制作方法，其工作原理是通过置于铁芯气隙中的磁场检测器探测待测导体产生的磁场变化从而实现电流的检测。但该方案存在如下缺陷：由于铁芯尺寸较大，导致整个电流传感器尺寸也比较大；成本较高；高频特性差，铁芯在高频分量下容易产生涡流，存在安全隐患。专利申请201210409149.6公布了一种电流传感器，该电流传感器包括磁电阻集成芯片、运算放大器、电阻、印刷线路板和U型的待测电流导线，通过一个全桥结构的磁电阻集成芯片检测U型待测电流导线产生的差分磁场从而实现电流的检测。但是上述电流传感器存在如下缺陷：需要设置多个软磁层及补偿导线层，工艺复杂且要求比较高；抗干扰性能不高，当电流传感器通过大电流或者周围存在一定强度外磁场干扰时，容易导致磁电阻集成芯片单个或者两个桥臂饱和，影响测量精度。
[0004]电流互感器、霍尔电流传感器、磁通门电流传感器需要借助聚磁环结构放大磁场提高测量精度，从而实现电流的隔离测量。测量电流时，被测电流导体需要穿过聚磁环的中心孔，导致测量装置体积依赖被测电流导体以及聚磁环的尺寸。同时，聚磁环自身的频率特性严重限制了测量装置的频响特性，致使测量装置难以实现快速响应和高测量带宽。而额定电流较大的这几类传感器，传感器更是体积庞大，价格昂贵，无法广泛应用，并且方案固化，难以灵活适用不同的电流测量场合。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种电流传感器，以解决现有电流传感器测量范围窄、高频特性差、测量精度低和尺寸大等问题。
[0006]本专利技术实施例提供了一种电流传感器，包括：
[0007]待测电流导体，所述待测电流导体包含形状相同的第一导体段和第二导体段，且所述第一导体段和第二导体段的延伸形状所围成的区域呈“U”型分布，所述第一导体段和第二导体段以所述待测电流导体的几何中线呈轴对称分布；
[0008]第一磁传感器组和第二磁传感器组，所述第一磁传感器组设置于所述第一导体段的一侧或两侧，所述第二磁传感器组设置于所述第二导体段的一侧或两侧，所述第一磁传感器组和第二磁传感器组以所述待测电流导体的几何中线呈轴对称分布，所述第一磁传感器组和所述第二磁传感器组的敏感方向相同；
[0009]信号处理器、电路板和四周封闭的屏蔽罩，所述屏蔽罩放置于外壳内，且包裹所述待测电流导体、所述第一磁传感器组、所述第二磁传感器组、所述信号处理器和所述电路板；
[0010]所述待测电流导体经电流流过后，所述第一导体段和所述第二导体段分别在各自沿所述几何中线方向的上下两侧产生待测磁场，该待测磁场的大小相同且以所述待测电流导体的几何中线呈反向对称分布，所述第一磁传感器组用于检测电流流过所述待测电流导体的第一导体段所产生的第一待测磁场，所述第二磁传感器组用于检测电流流过所述待测电流导体的第二导体段所产生的第二待测磁场，所述第一待测磁场和所述第二待测磁场构成差分待测磁场，所述差分待测磁场经过所述第一磁传感器组和第二磁传感器组转化为差分电压信号，所述差分电压信号经过所述信号处理器处理，转换成与待测电流呈比例关系且实时跟随待测电流变化的输出信号，所述输出信号通过连接在所述电路板上的引出导线输出。
[0011]进一步地，所述待测电流导体是单材质金属导体或匀质合金导体。
[0012]进一步地，所述待测电流导体对称区域的截面形状是矩形、梯形、圆形或者半圆形。
[0013]进一步地，所述第一磁传感器组和所述第二磁传感器组对称设置在所述电路板上，所述电路板对称分布在所述待测电流导体的一侧或者两侧；
[0014]所述第一磁传感器组和所述第二磁传感器组均由M个间隔设置于所述第一导体段一侧或者两侧的磁传感器单元并联连接构成，所述磁传感器单元贴于所述电路板上，M为正整数；
[0015]所述第一磁传感器组的输出信号和所述第二磁传感器组的输出信号均为M个磁传感器单元的转换信号的均值，所述第一磁传感器组的输出信号和所述第二磁传感器组的输出信号构成所述差分电压信号。
[0016]进一步地，所述磁传感器单元为霍尔传感器、各向异性磁传感器、巨磁传感器或者隧道磁传感器。
[0017]进一步地，所述屏蔽罩材质为坡莫合金、硅钢、纯铁、导磁性金属材料或者合金。
[0018]进一步地，所述信号处理器包含温度补偿单元、非线性补偿单元和运算放大器，所述第一磁传感器组和所述第二磁传感器组转化的差分电压信号，依次经过所述温度补偿单元、所述非线性补偿单元和所述运算放大器，形成所述电流传感器的输出信号。
[0019]本专利技术实施例中，电流传感器的待测电流导体呈U型分布，第一磁传感器组设置于第一导体段一侧或两侧，第二磁传感器组设置于第二导体段一侧或两侧，无需聚磁结构，使得其整体结构尺寸较小且成本降低，同时显著提升了电流传感器的频响特性。电流传感器采用第一磁传感器组检测第一导体段的待测磁场，采用第二磁传感器组检测第二导体段的待测磁场，该两个待测磁场构成差分待测磁场，能够有效提高电流传感器的抗外磁场干扰能力；屏蔽罩的设置，在不影响待测电流的精确检测前提下，可以有效减弱甚至消除周围外界的电磁场干扰，避免因外部干扰引起的磁传感器单元的非正常饱和，进一步提升电流传感器的抗外磁场干扰能力。电流传感器中设置多个磁传感器组，具有较高信噪比，较高的空间容错率，保证了电流传感器在低频和高频电流测量中的高精度、低温漂，实现了对电流的隔离精确检测，拓宽了测量范围。本专利技术实施例提供的电流传感器，具有体积小、抗干扰能
力强、测量范围宽、低温漂、高频响、测量精度高的效果。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本专利技术的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本专利技术的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本专利技术的权利要求范围之内。
[0021]图1是本专利技术实施例提供的一种电流传感器的示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例中待测电流导体的成型示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例中另一种待测电流导体的成型示意图；
[0024]图4是本专利技术实施例提供的另一种电流传感器的示意图；
[0025]图5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流传感器，其特征在于，包括：待测电流导体，所述待测电流导体包含形状相同的第一导体段和第二导体段，且所述第一导体段和第二导体段的延伸形状所围成的区域呈“U”型分布，所述第一导体段和第二导体段以所述待测电流导体的几何中线呈轴对称分布；第一磁传感器组和第二磁传感器组，所述第一磁传感器组设置于所述第一导体段的一侧或两侧，所述第二磁传感器组设置于所述第二导体段的一侧或两侧，所述第一磁传感器组和第二磁传感器组以所述待测电流导体的几何中线呈轴对称分布，所述第一磁传感器组和所述第二磁传感器组的敏感方向相同；信号处理器、电路板和四周封闭的屏蔽罩，所述屏蔽罩放置于外壳内，且包裹所述待测电流导体、所述第一磁传感器组、所述第二磁传感器组、所述信号处理器和所述电路板；所述待测电流导体经电流流过后，所述第一导体段和所述第二导体段分别在各自沿所述几何中线方向的上下两侧产生待测磁场，该待测磁场的大小相同且以所述待测电流导体的几何中线呈反向对称分布，所述第一磁传感器组用于检测电流流过所述待测电流导体的第一导体段所产生的第一待测磁场，所述第二磁传感器组用于检测电流流过所述待测电流导体的第二导体段所产生的第二待测磁场，所述第一待测磁场和所述第二待测磁场构成差分待测磁场，所述差分待测磁场经过所述第一磁传感器组和第二磁传感器组转化为差分电压信号，所述差分电压信号经过所述信号处理器处理，转换成与待测电流呈比例关系且实时跟随待测电流变化的输出信号，所述输出信号通过连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲品，薛松生，张久圆，
申请(专利权)人：江苏多维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：