CN101162242B - 一种用正交变压器检测直流电流的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用正交变压器检测直流电流的方法，属于电气技术领域，其方法是：正交变压器将电流信号转换为电感量信号送入转换电路，转换电路将电感量信号转换为频率信号送入处理电路，处理电路输出标准电压信号或标准电流信号。其有益效果是：解决了电流的检测使用半导体器件的温度漂移问题，克服了霍尔电流传感器的不足，使检测更准确、便捷，同时还可检测直流电流。
Description
技术领域
本发明属于电气技术领域。
背景技术
现阶段电流检测方法用于电气控制和电流计量的电流检测元件，技术比较成熟、应用比较广泛的主要是使用霍尔电流传感器。它是一种根据半导体材料的霍尔效应设计的电流检测元件，这种传感器既能用于直流电流检测也能用于交流电流的检测。目前霍尔电流传感器的应用比较广泛，这类传感器的品种、规格齐全，可以进行直流和交流电流的检测。
还有一种较为传统的方法，是使用电流互感器进行电流检测，目前还仅仅是用于交流电流的检测。使用这种方法进行的电流检测，比较适用于工频(50Hz)和频率不高的大电流的情况。
存在问题
对于霍尔电流传感器来说，因为它使用了半导体元件作为敏感单元，因此它存在温度漂移的问题；属于此类更大电流的检测传感器未见使用。
使用电流互感器检测电流，方法成熟，没有半导体器件的温度漂移问题，但是这种方法只能用于交流电流的检测，不能进行直流电流的检测。
发明内容
本发明的目的是：
提供一种用正交变压器检测直流电流的方法，该发明既解决了霍尔电流传感器的温度漂移的问题，同时能兼顾直流与交流的电流检测。
本发明的方法是：
正交变压器将电流信号转换为电感量信号送入转换电路，转换电路将电感量信号转换为频率信号送入处理电路，处理电路输出标准电压信号或标准电流信号。
具体电路设计是：
转换电路是由两级三极管电路组成的，前级接有正交变压器的一个绕组，后级为隔离放大电路。
前级的上偏置电阻R1连接电源VCC和T1管的基极，下偏置电阻R2连接T1管的基极与公共端，电容C6与电阻R2并联，电容C2连接T1管的集电极和发射极，电阻R3、电容C3并联后连接T1管的发射极与公共端，电容C1、正交变压器绕组L2并联后连接T1管的集电极与电源VCC，电容C4连接T1管的集电极和T2管的基极，电阻R4连接电源与T2管的基极，电阻R5连接T2管的发射极与公共端，用于耦合频率输出的电容C5，连接在T2管的发射极。
本发明的有益效果是：
解决了电流的检测使用半导体器件的温度漂移问题，克服了霍尔电流传感器的不足，使检测更准确、便捷，同时还可检测直流电流。
附图说明：
图1是本发明原理框图；
图2是本发明的电路图；
具体实施方式：
实施例1：
如图1所示，方块1是由正交变压器结合标准分流器构成的电流拾取单元，也称其为敏感头。敏感头的作用是把电流信号转变为磁导率信号，之后再把磁导率信号转变为线圈电感量(信号)；方块2所示的单元电路则把方块1送来的变化的电感量信号转化为变化的频率信号；方块3电路则把上一级送来的频率信号转化为标准输出电压信号(0-5V)。
方块3输出的信号可用于控制系统作为电流信号，也可直接输出作为电流指示信号。
如图2所示，该电路是30A以下直流电流检测的实际实验电路，分流器和敏感头接到一起，敏感头是一个正交变压器。它的一个绕组接电流测试端口，使另一个绕组成为振荡电路的主振电感，则当被测电流取不同值时，对应了正交变压器磁芯的不同磁导率，不同的磁导率又对应了不同的主振电感的电感量，不同的电感量又对应了不同振荡输出频率。这样振荡电路的输出频率则成为了输入直流电流的函数。也就是说，在完全电气隔离的情况下，被测的直流电流表现为不同的输出频率，二者的这种依存关系是一一对应的。图2所示电路正是利用这种函数关系设计完成的，这就是直流电流检测的基本工作原理。
设计直流电流传感器时，还应加入适当的变换电路。如需要电压输出时，就可加入频率电压变换电路使输出为标准值0——5V。需要电流输出时，就加入频率电流变换电路。
常用的频率转换电路成品集成电路有：AD650、AD651、VFC32、LM2907、LM331、AD537、AD694等等，作传感器设计时可根据不同需要选择适当的对应器件。
检测交流电流时，首先要使输入的正弦值电流转换为正交变压器磁芯的正弦磁导率，这时磁导率的变化是和输入电流同频的周期性信号，磁导率的有效值代表了输入电流的有效值，再把这个有效值转化为标准电压输出或直流电流输出，则可制成交流电流传感器。
采用不同的分流器，并对应地进行相关设计能制作出不同种类和不同规格的电流传感器。可应用于各种电流的检测和控制。
Claims (1)
1.一种用正交变压器检测直流电流的方法，其方法是：正交变压器将电流信号转换为电感量信号送入转换电路，转换电路将电感量信号转换为频率信号送入处理电路，处理电路输出标准电压信号或标准电流信号；转换电路的前级的上偏置电阻R1连接电源VCC和T1管的基极，下偏置电阻R2连接T1管的基极与公共端，电容C6与电阻R2并联，电容C2连接T1管的集电极和发射极，电阻R3、电容C3并联后连接T1管的发射极与公共端，电容C1、正交变压器绕组L2并联后连接T1管的集电极与电源VCC，电容C4连接T1管的集电极和T2管的基极，电阻R4连接电源与T2管的基极，电阻R5连接T2管的发射极与公共端，用于耦合频率输出的电容C5，连接在T2管的发射极。
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