无线可夹置电流探测器制造技术

无线可夹置电流探测器以及包括数字ＲＦ收发器的嵌入系统允许远程测试和测量设备接收来自电流探测器的数据，而无需考虑电缆连接问题，例如大小、物理磨损、重量、成本、电噪声、损耗等等。这种电流探测器可用于以前未研究的环境和情形。该探测器可由有线串行通信部件或者通过集成射频（ＲＦ）收发器来控制和查询。ＲＦ收发器可利用专有通信协议或标准无线通信协议，例如ＺｉｇＢｅｅ、蓝牙或者ＩＥＥＥ通信标准的任一种。

【技术实现步骤摘要】

一般来说，本专利技术涉及用于测量电流的幅值的设备和方法。具体来说，本专利技术的设 备和方法提供通过可夹置电流探测器(clamp-oncurrent probe)来测量电流。
技术介绍
可夹置电流探测器用于对经过导体的电流进行非接触电流测量，而无需中断所测 试的电路。测量经过导体的电流的其它方法包括使用分流电阻器(shunt resistor)。使用 分流电阻器的缺点包括但不限于固有功率损耗、需要中断电路通路以插入联线的仪表、产 生热量，以及与测试中的电路电绝缘的缺乏。2008年4月22日发出的标题为“INTEGRATED CURRENT SENSOR”的美国专利No. 7362086 (Dupuis等人)描述用于检测电路的特定点处的 电流的各种方法，包括采用耦合电感器用于响应于所检测电流而生成输出电流。1996年2月20日发出并且授权给本专利技术的相同受让人的标题为“⑶RRENT PROBE” 的美国专利5493211 (Clifford Baker)描述采用霍耳效应传感器用于测量导体中的电流的 电流探测器。可夹置电流探测器通常使用香蕉插座或其它形式的电缆连接来连接到例如数字 万用表、示波器、数据获取单元、功率表和其它各种仪器等测试设备。一些可夹置电流探测 器是完全自持式的，并且具有所测量电流的幅值的直观指示，但是没有连接到外部仪器的 部件。然而，存在某些环境，其中在电流探测器与测试和测量仪器或数据采集仪器之间 使用这种有线接口可能是不合乎需要的，或者甚至对用户是危险的。
技术实现思路
本专利技术的设备和方法对经过导体的电流执行非接触测量而无需中断所测试的电 路，并且向接收单元无线传送所测量的数据。本专利技术的设备当夹在导体周围时可测量经过 该导电的电流，并且向接收单元无线传送数据。本专利技术的设备可将这个数据传递到数据获 取系统、测试和测量仪器或者其中可嵌入该接收单元的其它主设备。可根据需求使接收单 元所接收的信息可用，或者可以可选地存入该信息。本专利技术的无线可夹置电流探测器将可夹置电流探测器与嵌入系统进行组合，其中 嵌入系统包括RF收发器用于使固定测试设备能够连接到电流探测器，而无需考虑电缆连 接问题，例如大小、电缆的物理磨损、重量、成本、电噪声、损耗以及与物理连接相关的其它 问题等。本专利技术的设备和方法还准许在先前不可能的环境和情形中使用电流探测器。本专利技术的设备可由有线串行通信部件或者由集成射频(RF)收发器来控制和查询。RF收发器可利用专有通信协议或标准无线通信协议，例如ZigBee、蓝牙或者IEEE通信 标准的任一个。该设备的许多配置设定可由用户通过从已确立的命令集向设备发出命令来 改变。本专利技术的设备可将数字处理器用于信号处理，以便执行所有核心功能。这使设备能 够通过修改固件的形式来添加功能性，而不是修改现有电路或者添加其它电路。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的发射器系统的基本高级框图。图2A是本专利技术的系统的一个实施例的发射器模拟前端部分的示意图。图2B是本专利技术的系统的一个实施例的发射器+2. 5V电压参考部分的示意图。图2C是本专利技术的系统的一个实施例的发射器模数(ADC)转换器部分的示意图。图2D是本专利技术的系统的一个实施例的发射器微控制器部分的示意图。图2E是本专利技术的系统的一个实施例的发射器+3. 3V升降压(Buck-Boost)DC-DC 转换器部分的示意图。图2F是本专利技术的系统的一个实施例的发射器+3. 3V延迟后加电(rail on after delay)部分的示意图。图2G是本专利技术的系统的一个实施例的发射器-15V升压DC-DC逆变器(inverter) 部分的示意图。图2H是本专利技术的系统的一个实施例的发射器+15V升压DC-DC转换器部分的示意图。图21是本专利技术的系统的一个实施例的发射器锂离子/聚合物电荷管理控制器部 分的示意图。图2J是本专利技术的系统的一个实施例的发射器数字RF收发器部分的示意图。图3A是本专利技术的一个实施例的发射器基本高级固件流程图。图3B和图3C形成可用于操作单元的标准系统命令的单个表。图4是本专利技术的一个实施例的接收系统的基本高级框图。图5A是本专利技术的系统的一个实施例的接收器模拟前端部分的示意图。图5B是本专利技术的系统的一个实施例的接收器+2. 5V电压参考部分的示意图。图5C是本专利技术的系统的一个实施例的接收器微控制器部分的示意图。图5D是本专利技术的一个实施例的接收器+3. 3V调节器(regulator)的示意图。图5E是本专利技术的系统的一个实施例的接收器数字RF收发器部分的示意图。图6A是本专利技术的一个实施例的接收器基本高级固件流程图。图6B是形成可用于操作单元的标准系统命令的另一个表。图7是根据主题专利技术的无线可夹置电流探测器的等比例图示。图8是根据主题专利技术的无线可夹置电流探测器接收器单元的等比例图示。具体实施例方式本专利技术的设备和方法可用于对经过导体的电流进行非接触电流测量而无需中断 所测试的电路，并且向接收单元无线传送所测量的数据。本专利技术的设备可夹到导体上，以便 测量经过其中的电流，并且向接收器单元无线传送所测量的电流值。可按照需求使这个信息可用，或者可选地存入这个信息。本专利技术的设备可包括各种元件，它们根据设备的用途以不同组合设置。可存在于 本专利技术的设备中的这类元件包括但不限于电压调节器、精确电压参考、无线电收发器、电池 电荷管理控制器、锂电池、微控制器、非易失性存储器、模数转换器、霍耳效应传感器、仪表 放大器(instrumentation amplifier)、运算放大器以及优化特定用途的设备的其它元件。图1是本专利技术的一个实施例的发射器系统100的基本高级框图，它示出系统中例 如功率、模拟、数字和RF等的所有主要分支电路之间的关系。传送单元的主电源是锂电池 105，其电压范围从完全充电时的4. 2V到耗尽时的大约3. 0V。电压调节器用于调节来自锂 电池105的电源电压，因为子系统所使用的电压需要固定在特定电压电平。本专利技术的设备 包括+3. 3V、+15V和-15V开关模式电压调节器110、115、120，它们向所有子系统提供所需 的恒定电压(甚至当电池电压在单元处于使用中时下降)。霍耳效应传感器125可用作用 于将携带电流的导体生成的所检测磁场的幅值转换成代表性电压的换能器。信号调整电路 130对来自霍耳效应传感器的输出电压进行滤波并且缩放到适合于ADC (模数转换器)135 的输入范围的幅值。ADC 135把来自信号调整电路的输出电压转换成数字数据。这个数字 数据被施加到微控制器140供处理和格式化，然后顺次发送到RF数据链路145，以便无线传 送到(图4的)接收单元400。图2A是主题专利技术的无线可夹置电流探测器发射器的模拟前端的一个实施例的示 意图。电位计P0T1用作霍耳效应传感器125的单端输出信号的衰减器。可使用小型机械 式多圈电位计，但是在一个优选实施例中，电位计P0T1可以是更可靠的固态数字电位计。运算放大器(Op-amp) U1A用于缓冲从P0T1的游标端子(wiperterminal)所接收 的经衰减的霍耳效应传感器信号。Op-amp U1D用于缓冲来自+2. 5V电压参考147的输出。 Op-amp U1A和U1D的输出信号通过由电阻器R2、R6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线可夹置电流探测器，包括：向所述无线可夹置电流探测器提供电力的电池；耦合到所述电池并且在输出端子产生电源电压的电压调节器；可响应磁场而产生表示测试中的导体所传送的电流的信号的换能器；信号调整电路，用于偏移和缩放表示所述电流的所述信号以便产生经调整的信号；模数转换器，用于对所述经调整的信号进行取样，以便产生数字信号样本；微控制器，控制所述模数转换器以及用于处理所述数字信号样本；以及射频数据链路，用于所述微控制器与接收器单元之间的通信，所述射频数据链路在所述微控制器的控制下进行操作。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GL坎塔维，SM弗兰塞奇尼，
申请(专利权)人：特克特朗尼克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]