改进的电流传感器制造技术

为了实现适应于飞机领域的功率装置的伺服的绝缘的电流传感器，使用一个磁环（２０１），一个元件（２０２）穿过该磁环，待测量的电流流过该元件。磁环具有一个次级线圈，其端点连接一个振荡器（２０４）和一个测量装置（２０５）。振荡器和测量装置的配合使得可以摆脱电流传感器的所有传统偏移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的主题是改进的绝缘电流传感器，与装在飞机上的电子功率伺服装置相适应。 本专利技术的领域是电流传感器。更具体的，本专利技术的领域是在航空、汽车、铁路和能 源领域有重要发展的电子功率装置的伺服/控制。在这些电子系统中，物理量"电流"的测 量实际上是一个需要测量的控制变量，以便操纵装置。 本专利技术的一个目的是提供一种适应飞机环境的传感器，特别是能承受大温度变化 的传感器。 本专利技术的另一个目的是提供一种具有很大使用范围的传感器。 本专利技术的再一个目的是提供一种具有良好的线性的传感器。
技术介绍
现有技术中存在多种用于进行电流测量并结合在电子装置的控制回路中的装置。 测量电流的最显而易见的方法是通过分流电阻，该方法在于并联一个小电阻，并 测量其两端的电压。显然，该方法不完全另人满意。 要测量的电流在高压下(几百伏)在导体中流动，因此不容易提取该测量，并将其 恢复到接地的水平。 通常需要一个绝缘放大器。这样，相关电子系统很快变得复杂(参照导体电位的 二次供电、变压器)。 电阻是一种强散热元件。为了进行电流测量，一般选择低值电阻，以便使散热损失 最小化，但随之而来的缺点是对弱电流要测量非常低的电压值(约几个毫伏)，这会导致明 显的精度丧失。因此，需要在精度与测量电阻产生的损失之间进行折中。因此，该方法需要 在每次使用时对测量装置进行调整。 现有技术的另一方法是通过闭路的霍尔效应传感器来测量电流。图1示出该方 法。 要测量的电流Iprim穿过主导体101。主导体在一个磁环102中通过，磁环的作用 是使电流Iprim在主导体101中通过而产生的场线进行集中。 —个霍尔效应片103包含在磁路中形成的一个间隙中。霍尔效应片产生与磁通密 度B、电流Ic、和称为霍尔常数的常数成比例的一个电压Vh。该电压Vh通过放大器104放 大，并转换为成比例的电流Is。 —个Ns匝的次级线圈105接受电流Is。该线圈称为补偿线圈，因为由电流 Is穿过，该线圈将抵消由主导体在磁环中产生的安匝数(ampere-turns),以得到Ns * Is—Nprim女Iprim = 0。 在测量电阻106的端点和测量点测量的Vsense根据量Iprim的最终表达式为 <formula>formula see original document page 4</formula> 但是，这些霍尔效应传感器具有局限性，使得在某些环境下的使用很复杂。在这些 局限中，至少有以下这些-在过流情况下的磁偏移的危险。该超负荷由于磁性材料的剩磁场可能引起意外 的饱和。其结果是破坏传感器的准确性。因此需要去磁。所以在这方面必须考虑经常进行 维护。-该传感器一般对温度变化非常敏感。将磁场B与霍尔效应元件中的电压Vh相关 联的计算常数随温度而变化。所述元件还产生偏移电压，这导致电流零点附近的不准确性。
技术实现思路
在本专利技术中，通过使用一种装置来解决这些问题，该装置具有一个局部带绕组的 磁环，该绕组的线圈由一个振荡器供电。图2示出本专利技术的一个概括实施例。 图2示出一个磁环201，其特征在于它的几何尺寸，Le是它的有效长度，Ae是它的 有效面积。该磁环的特征还在于它的磁特性，该特性通过它的磁滞回线B = fct(H)体现。 B是磁性材料中的磁通密度，H是磁场。 图2还出示一个主导体202，电流Iprim在其中流动。该导体围绕磁环形成Nprim 匪。在图2的例子中，Nprim为1。 —个次导体203，称为激励线圈，该导体一方面与一个方波信号发生器204连接， 另一方面与可以测量电流Isec的一个电阻205(值为Rsense)连接。该线圈具有Nsec匝 (一般约为一千左右)。 方波信号电压发生器204发送一个在电压+E和-E之间摆动的方波电压Vosc。该 发生器的作用是以频率Fosc交替地将磁性材料带到从+Bsat到-Bsat的饱和(即磁通密 度的偏移AB)。 在这些条件下，观察到的电流Isec带有延迟地、连续地沿已知曲线跟随电压Vosc 的变化。 如果主导体中没有任何电流流动，则该电流的形态完全集中在电流零点附近。 相反，如果一个电流在主导体中流动，则在磁滞回线上产生失衡，饱和将出现在失 衡的一侧。该失衡在次电流中表现为平均电流的出现。 该平均电流是主电流的反映。它的值由转换公式给出<formula>formula see original document page 4</formula> 在本专利技术中，提取该平均电流Isec，这样可以得出要测量的电流Iprim的值。提取 通过电流Isec的积分进行。 因此，本专利技术的主题是一个电流传感器装置，其特征在于，它具有 - —个磁环；- —个围绕磁环缠绕的初级线圈，其中流动要测量的电流； -—个围绕磁环缠绕的次级线圈； _ —个电子振荡器，连接在接地端与次级线圈的第一端之间；- —个测量电阻，通过提取电路连接在接地端与次级线圈的第二端之间。 在一个变型中，本专利技术装置的特征还在于，磁环的截面很小，为微米级。 在一个变型中，本专利技术装置的特征还在于，初级线圈的匝数为l，即为穿过磁环的一个单一线。 在一个变型中，本专利技术装置的特征还在于，初级线圈的匝数严格大于1。 在一个变型中，本专利技术装置的特征还在于，次级线圈的匝数为一千左右。 在一个变型中，本专利技术装置的特征还在于，提取电路是积分电路，它的一个输入端是接地端，另一个输入端是次级线圈的与测量电阻连接的一端，积分电路的输出端连接到测量电阻的未与次级线圈连接的一端。附图说明 通过参照附图进行的描述可以更好地了解本专利技术。附图作为本专利技术的非限定示例 给出，其中 图1示出现有技术的传感器。 图2示出本专利技术的通用传感器。 图3示出本专利技术的传感器的一个实际应用。 图4示出本专利技术的磁环的一个具体实例。 图5示出信号Vosc、 Vsec、 Iprim和Vint的相关的随时间的变化。具体实施例方式图3示出一个主导体302，例如任意截面的一根电线或电路上的一条线路，该导体 穿过一个磁环301，因此围绕磁环301形成Nprim = 1匝的回路。该导体是由待测量的电流 Iprim穿过的一个初级线圈。 在本专利技术的一个实施例中，磁环301具有微米级的截面，如几十微米。图4示出这 样的磁环。 在不同的图中，相同的标号表示相同的元件。 图4示出从中心孔穿过一个方形截面的机械环401的导体302。在实际应用中，该 截面可以是其它形状，例如圆形或长方形。环401的中心通过一个开口 403镂空。 环401由多个元件形成。环401具有在非磁性且不导电的基质中形成的支座402。 因此支座具有冠状截面。 环401的至少一个表面上在开口 403附近还具有一个微米尺寸的闭合磁圈404，在 实际应用中为几十微米。该磁圈404通过微米级丝网印刷方法由置于支座402上的电磁材 料形成，这些方法中最常用的有 -电化学； -雾化；-在使用铁氧体的情况下的雾化和热处理。 环401还具有置于磁圈404上、厚度为几微米到几十微米的绝缘层405。该绝缘层 通过微米级丝网印刷得到，该工艺通常为 -对聚合物型绝缘物的照相印刷，或者-金属氧化物、如Si02或AL203的沉积。 最后，环401具有围绕磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
电流传感器装置，其特征在于，它具有：－一个磁环（３０１）；－一个初级线圈（３０２），要测量的电流在其中流动，且该线圈围绕磁环缠绕；－一个次级线圈（４０６），围绕磁环缠绕；－一个电子振荡器（３０３），连接在接地端（３１１）与次级线圈的第一端（４０７）之间；－一个测量电阻（Ｒｓｅｎｓｅ），通过一个提取电路（３０４）连接在接地端与次级线圈的第二端（４０８）之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D罗塞特，A戴维，
申请(专利权)人：空中客车运营简易股份公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]