一种交直流电流传感器的多功能适配装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种交直流电流传感器的多功能适配装置，包括电源单元、电流传感器接口和电流信号输出接口；所述电源单元包括依次连接的多源交直流供电模块、电压比较选通电路、以及三级电压转换模块；所述多源交直流供电模块用于提供多种直流电压电源，通过所述电压比较选通电路选通一种后，经第一电压转换模块、第二电压转换模块转换后，再经功率放大模块进行功率放大，最后由所述第三电压转换模块转换为第三电压；再由电流传感器接口为交直流电流传感器供电，同时引出交直流电流传感器的二次测量电流后，再输入数字电路进行后续处理，便于测量交直流电流传感器的多种数据，实现多种功能。现多种功能。现多种功能。

【技术实现步骤摘要】
一种交直流电流传感器的多功能适配装置


[0001]本技术涉及交直流电流传感器领域，具体是一种交直流电流传感器的多功能适配装置。

技术介绍

[0002]交直流电流传感器有很多种，例如宽频大电流传感器、精密交直流电流传感器等，一般都需要电源供电。
[0003]宽频大电流传感器在高铁、舰船和电力领域应用广泛。如：高铁供电线路需要使用谐波电流传感器监测供电质量，机车需装备宽频大电流传感器监测电机运行状况，保证运行安全。大型舰船都装备有直流、交流两套动力系统，宽频大电流传感器用于监测和控制武器系统及动力续航能力。在高压直流输电和柔性输电系统中，宽频大电流传感器这种直流电流测量装置是重要的一次设备，为控制系统提供直流、谐波电流信息，从而实现直流输电系统的各种运行方式。由直流电流测量装置本身带来的测量问题将可能引起直流输电系统的单极闭锁甚至系统停运。
[0004]精密交直流电流传感器是测量电流的专用仪器，以其高准确度、极好的测量线性度、宽频率带宽、极低的温漂、输出低噪声等特点，在大电流的精密测量领域得到广泛应用。国内外检测精密交直流的电流传感器一般是基于零磁通原理实现的。零磁通传感器的基本结构是由双铁芯磁调制式电流比较仪和交流电流比较仪结合而成，利用反馈补偿技术保证主铁芯安匝自动平衡，从而实现交直流闭环稳定测量。零磁通电流传感器，主要包括三个铁芯，四个绕组线圈(励磁绕组两个、反馈绕组、补偿绕组)，零磁通检测器，放大电路及输出电路组成。两个励磁绕组中铁芯为截面积和磁路长度相等的同一种磁性材料，被测电流通过初级绕组与所有铁芯相连。
[0005]直流检测工作在铁芯的零磁通状态，采用双铁芯的磁调制技术来检测安匝平衡进而完成直流比例的测量。激励绕组的两个同名端相连，即反串相接，保证其中一个铁芯上的直流信号绕组和交流激磁绕组产生的磁通方向一致，而另一个铁芯上产生的磁通方向恰好相反。电路采用峰差解调，因其理论上能够检测出全部偶次谐波，故比相敏解调具有更高的检测灵敏度。反馈网络接回比例绕组中构成一定的反馈形式，从而获得稳定的增益。当被测直流电流Ip流经初级绕组时，在两个励磁铁芯上产生直流磁通，该直流磁通将使其中一个磁通量增加，另一个磁通量减小，利用磁芯的导磁率的非线性特性通过电路检测出两线圈的磁化电流在任意半周期内面积和，该面积和随Ip的变化而单调变化，因此该面积和就是直流电流Ip的检出信号值。此信号经放大后产生补偿电流Ic，补偿电流反馈到补偿线圈，以抵消由Ip在两个励磁铁芯上产生的磁通，使两个励磁铁芯上的磁通的直流分量趋于0，从而使检出信号值减小，结果使Ip、Ic在两个励磁铁芯上产生的磁通量达到平衡。通过输出电阻R测量出Ic，即可得到被测电流Ip。
[0006]当被测交流电流Ip流经初级绕组时，直接反馈绕组感应出感生电压信号输入到放大器的输入端，同样产生补偿电流Ic，来抵消Ip在两个励磁铁芯上产生的磁通，使两个励磁
铁芯上的磁通量达到平衡，从而得到Ip。
[0007]因此，交直流电流传感器一般需要电源供电，然而，目前没有专门为这类传感器供电的通用型适配装置，以适应大部分交直流电流传感器的供电，导致无法保证供电电源质量，从而在一定程度上影响电流传感器的准确度，仅为少数的国外品牌的传感器有专门设置一个专用适配器辅助供电，但这种专用适配器无法适应大部分传感器使用，造成传感器的成本提升，显然很难实现低成本使用。而且交直流电流传感器常规的输出信号为与被测电流具有一定比例关系的二次小电流，目前这类传感器也没有专门引出二次小电流以便于测量，这类传感器一般只设置了一个DB9接口，无论是供电还是为了测量二次小电流时只能通过连接DB9接口的部分针脚进行，如图1所示，DB9接口共有9个针脚，第5、第9、第4针脚用于连接电源供电，第6和第1针脚则用于引出二次小电流，但各针脚的间距较小，连接操作困难，而且由于电流无法直接测量，因此还需将二次小电流引入电流转换成电压的模块连接进行测量，导致使用不便。

技术实现思路

[0008]本技术要解决的技术问题，在于提供一种交直流电流传感器的多功能适配装置，作为交直流电流传感器的配套产品，其内部集成的电源模块为市面上大部分主流传感器提供高稳定、低纹波的工作电源，保证电流传感器的准确度，同时通过设置专门的接口引出传感器的二次测量电流后再输入数字电路进行后续处理，便于测量应用，实现多种功能。
[0009]第一方面，本技术提供一种交直流电流传感器的适配装置，包括电源单元，电流传感器接口，电流信号输出接口，I
‑
V变换模块，电压信号输出接口，控制开关，ADC单元，MCU单元以及控制显示模块；
[0010]所述电源单元包括依次连接的多源交直流供电模块、电压比较选通电路、第一电压转换模块、第二电压转换模块、功率放大模块、第三电压转换模块；所述多源交直流供电模块用于提供多种直流电压电源，通过所述电压比较选通电路选通一种后，经第一电压转换模块转换为第一电压，然后经第二电压转换模块转换为第二电压，再经所述功率放大模块进行功率放大后，最后由所述第三电压转换模块转换为第三电压；且所述第一电压、所述第二电压、所述第三电压逐级升高；
[0011]所述电流传感器接口分别连接所述第三电压转换模块和交直流电流传感器，用于将第三电压输入所述交直流电流传感器进行供电，同时引出交直流电流传感器的二次测量电流至所述控制开关，所述控制开关分别连接电流信号输出接口和所述I
‑
V变换模块，所述I
‑
V变换模块还连接电压信号输出接口；
[0012]所述I
‑
V变换模块还依次连接所述ADC单元、所述MCU单元和控制显示模块。
[0013]第二方面，本技术提供一种交直流电流传感器的多功能适配装置，其特征在于：一种交直流电流传感器的多功能适配装置，其特征在于：包括一个多源交直流外接供电模块、至少两个锂电池供电模块、至少两个电压比较选通电路、至少两个电源转换通路、至少两个电流传感器接口、至少两个电流信号输出接口、至少两个I
‑
V变换模块、至少两个电压信号输出接口以及至少两个控制开关，一个ADC单元，一个MCU单元以及一个控制显示模块；
[0014]任一所述电源转换通路包括依次连接的一个第一电压转换模块、一个第二电压转
换模块、一个功率放大模块和一个第三电压转换模块；
[0015]所述多源交直流外接供电模块连接所有的电压比较选通电路；
[0016]所述锂电池供电模块、所述电压比较选通电路以及所述电源转换通路依次一一对应连接；
[0017]所述多源交直流外接供电模块和所述锂电池供电模块用于提供多种直流电压电源，通过对应的所述电压比较选通电路选通一种后，经第一电压转换模块转换为第一电压，然后经第二电压转换模块转换为第二电压，再经所述功率放大模块进行功率放大后，最后由所述第三电压转换模块转换为第三电压；且所述第一电压、所述第二电压、所述第三电压逐级升高；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交直流电流传感器的多功能适配装置，其特征在于：包括电源单元，电流传感器接口，电流信号输出接口，I
‑
V变换模块，电压信号输出接口，控制开关，ADC单元，MCU单元以及控制显示模块；所述电源单元包括依次连接的多源交直流供电模块、电压比较选通电路、第一电压转换模块、第二电压转换模块、功率放大模块、第三电压转换模块；所述多源交直流供电模块用于提供多种直流电压电源，通过所述电压比较选通电路选通一种后，经第一电压转换模块转换为第一电压，然后经第二电压转换模块转换为第二电压，再经所述功率放大模块进行功率放大后，最后由所述第三电压转换模块转换为第三电压；且所述第一电压、所述第二电压、所述第三电压逐级升高；所述电流传感器接口分别连接所述第三电压转换模块和交直流电流传感器，用于将第三电压输入所述交直流电流传感器进行供电，同时引出交直流电流传感器的二次测量电流至所述控制开关，所述控制开关分别连接电流信号输出接口和所述I
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V变换模块，所述I
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V变换模块还连接电压信号输出接口；所述I
‑
V变换模块还依次连接所述ADC单元、所述MCU单元和控制显示模块。2.如权利要求1所述的一种交直流电流传感器的多功能适配装置，其特征在于：所述电流传感器接口为电压输出和电流输入二合一的DB9接口；所述多源交直流供电模块包括外接市电交流电源接口、第四电压转换模块、外接5V直流电源接口，+3.7V~+4.2V锂电池模块、电池电量监测模块和电池充电模块；所述外接市电交流电源接口通过所述第四电压转换模块转换为直流+5V电压信号后连接所述电压比较选通电路，所述第四电压转换模块将外接市电交流电源转换为直流+5V电压信号；所述外接5V直流电源接口和所述+3.7V~+4.2V锂电池模块连接所述电压比较选通电路；且所述+3.7V~+4.2V锂电池模块还分别连接所述电池电量监测模块和所述电池充电模块，所述电池充电模块还连接所述第四电压转换模块和所述外接5V直流电源接口；所述第一电压为+5V；所述第二电压为+12V；所述第三电压为
±
15V。3.如权利要求1或2所述的一种交直流电流传感器的多功能适配装置，其特征在于：所述第一电压转换模块为PW5100芯片；所述第二电压转换模块PL7512A芯片；所述第三电压转换模块URA2415YMD芯片。4.如权利要求1所述的一种交直流电流传感器的多功能适配装置，其特征在于：电压比较选通电路由两个二极管并联构成，通过选择所述多源交直流供电模块提供多种直流电压电源中电压大的回路进行导通。5.如权利要求2所述的一种交直流电流传感器的多功能适配装置，其特征在于：所述第一电压转换模块还通过一第五电压转换模块连接所述MCU单元，所述第一电压经第五电压转换模块转换得到第五电压为所述MCU单元供电。6.一种交直流电流传感器的多功能适配装置，其特征在于：包括一个多源交直流外接供电模块、至少两个锂电池供电模块、至少两个电压比较选通电路、至少两个电源转换通路、至少两个电流传感器接口、至少两个电流信号输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：张煌辉，方杰，徐彩军，魏鹏，张杰梁，肖娜丽，赵斯衎，林勇，林艳红，金晶，吴锐芸，兰华清，
申请(专利权)人：福建省计量科学研究院福建省眼镜质量检验站，
类型：新型
国别省市：