CN1039658A - 电流传感装置 - Google Patents

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Abstract

本装置包括一个与初级导体及测量线圈耦合的磁路，测量线圈通过控制电路与电流源相连，磁路有一个空气隙，隙中放有一个连到控制电路输入端的磁场检测器，控制电路对供给测量线圈补偿电流的磁场进行控制，还包括一个印刷电路，布置得能减小由电磁辐射引起的在初级导体与测量线圈之间的干扰，改善印刷电路的热耗散，使最大初级电流与本装置容积比为最佳化并改进本装置的性能。

Description

本发明涉及一种电流传感装置，它用于测量流过导体的较强电流和/或由此产生它的波形。尤其是，本发明涉及到一种电流传感装置，它包括至少一个磁路，并使其安置得能与流过被传感电流的初级导体进行耦合，该磁路至少有一个空气隙，并至少有一个测量线圈与其相耦合。在上述空气隙里安置一个磁场检测器装置。一个电流源和一个有关的控制电路具有与上述磁场检测器装置相连接的输入端，电流测量和/或显示装置与上述测量线圈相串联，而上述控制电路的输出端与上述串联连接体相连。
本发明的一个目的是要提供一个上述类型的传感装置，其尺寸紧凑，以增加其许可的最大初级电流对本装置容积及制造成本的比值。本发明的另一目的是采用减少各个装配部件之间的干扰来增加测量装置的精度。
本发明的测量线圈、磁场检测器装置、电流测量和/或显示装置以及上述电流源都以如下方式被连接到印刷电路板的印刷电路里，即控制电路的第一输出端（被连到测量线圈）以及与该第一输出端直接相连的印刷电路部分与该第一输出端等电位在电路板里所处的区域要充分远离所述的控制电路输入端所处的区域。
此外，本发明的测量线圈、磁场检测器装置、电流测量和/或显示装置以及上述的电流源都被连接到包含有一个窗孔的印刷电路板的印刷电路上，该窗孔用以放置上述初级导体，该窗孔至少是开在印刷电路板的一面，并且是在该面的较大部分，但不是该面的周边的全部，并带有恒定电位的导电部分。本发明的另一特点是这样来安置上述的印刷电路，以使它在印刷电路板的平面上所包含的金属化区域远超过了电传导的需要，以利于改进热耗散。
本发明装置的其它特点和优点将结合以下附图和示例性的最佳实施例会看得很清楚。
图1是有关本发明的传感装置的基本电路的原理图。
图1A是图1传感装置的磁路局部剖视图。
图2是本发明传感装置的印刷电路板的正面视图，其上仅表示其金属化部分。
图3是图2印刷电路板背面的视图，其上也仅表示其整个金属化的某一部分。
根据图1所示，初级导体1与一个磁路（图1中未画出）相耦合，该导体在该磁路里产生磁场H1。这个磁路（由图1A所示）是由迭加的C形导磁金属薄片组成的部件22形成的，该磁路被安置成使初级导体1的通路大体上处于其中心部位。该初级导体也可以是与该磁路相耦合的一个绕组，而磁路的形状可以与上述所示的形状不同。另一方面，该磁路还与测量线圈2相耦合，在工作时该测量线圈通以能产生与磁场H1的方向相反的磁场H2的测量电流。该磁路有一空气隙23，隙内放一磁场检测器3，它最好是霍尔效应器件，它的输出信号被送到控制电路的端子14、15，该控制电路具体包括一个放大器4和一个测量电流供给电路5，后者是由串联连接在电流源的正端8和负端9之间的一对晶体管6、7组成的。放大器4的输出连接到晶体管6、7的基极，其彼此相连的发射极连接到测量线圈2的第一端子E，该线圈的第二端子M通过电流测量装置10和/或低电阻的测量电阻器11与该装置标有端子0的“地”连接。
当初级电流流过导体1时，该霍尔效应检测器3检测出磁场H1与H2之差，并提供一个用以控制线圈2中的测量电流的控制信号，以使上述磁场H1与H2之差为零。在端点M和O之间测得的电流表示每一瞬间的初级电流值，同时由此提供了一个图形。
这里所用的“测量”一词通常是指由被传感的电流得出的描绘所述电流强度大小的值，尤其是指作为时间函数的瞬时强度，而“产生图形”指的是包括显示的全部或另外产生电流随时间变化的图形。
本发明装置包括一块印刷电路板12，从图2和图3可以分别看出其正面和背面，这块印刷电路板包括一个中央窗孔13，初级导体1通过该窗孔。图2和图3仅局部地示出印刷电路板二面的每一面的金属化结构，而安装在印刷电路板上的元件、连到印刷电路板上其它的电路部件即测量线圈2、连接到端子8和9的电流源和连接到端子M的测量和/或显示装置在图2和图3中都未示出。
在图2中表示的印刷电路板的正面具体示出了测量线圈2的端子E的位置和放大器4的输入端14、15的位置。根据图中所示的这些端子的布置，端子E和有相同电位的连接部分实际上与放大器4的输入端在空间被分开，这种安排明显地减少控制电路的干扰，尤其是考虑到对高频部件的干扰。
导致本发明装置的性能基本改善、并能实现结构紧凑的进一步布置也在图2和图3中示出了。这种布置是由在印刷电路板的至少一个面上最好是二个表面上环绕窗孔13的大部分的金金化部分构成的。这些金属化部分实际上包括连接到电流源端子9的部分，而这些部分是保持恒定电位的。这些部分没有围绕窗孔13形成完整的闭合环路，它们对来自初级导体1的电磁辐射提供有效的屏蔽。尤其防止了来自初级导体1的电磁辐射所产生的干扰，特别是在初级电流强度产生极大变化的时候。
本发明装置与印刷电路的金属化连接部分有关的印刷电路板的另一特点也示于图2和图3中。这些金属化结构包括较大的区域，该区域在该板平面上的尺寸基本超过了被连接的各点之间导电的需要。所示出的布置改进了印刷电路板12的热耗散。这种延长的连接部分具体是图2和图3所示的区域16到21。这个特点进一步改进本发明装置，并使本装置尺寸减至最小，该最小尺寸基本上是由磁路的外部尺寸所限定的。

Claims (3)

1、一种电流传感装置，用以测量初级导体中流过电流和/或由此产生它的波形，它包括至少一个能与上述初级导体相磁耦合的至少有一空气隙的磁路，至少一个与上述磁路相耦合的测量线圈；一个置于上述空气隙的磁场检测装置；一个电流源和一个具有与上述磁场检测器装置相联接的输入端的有关控制电路；一个与上述测量线圈相串联的电流测量和/或显示装置，上述控制电路的输出端与这个串联连接体相连；和一块印刷电路板，上述测量线圈、上述磁场检测器装置、上述电流测量和/或显示装置和上述电源都被连接到该电路板上，上述印刷电路板上的印刷电路是按如下方式布置的，亦即使上述控制电路连接到上述测量线圈的第一输出端以及与该第一输出端直接相连的印刷电路部分与该第一输出端在该路板上所处的区域要充分远离控制电路输入端所处的区域。
2、一种电流传感装置，用以测量初级导体中流过电流和/或由此产生它的波形，它包括至少一个能与上述初级导体相磁耦合并至少有一个空气隙的磁路;至少一个与上述磁路相耦合的测量线圈;一个放置在上述空气隙中的磁场检测器装置;一个电流源和一个具有与上述磁场检测器相联接的输入端的有关控制电路;一个与上述测量线圈相串联的电流测量和/或显示装置，上述控制电路的输出端与这个串联连接体相连;和一块印刷电路板，上述测量线圈、上述磁场检测器装置、上述电流测量和/或显示装置和上述电流源都被连到该电流板上，该印刷电路板包含有一个用以安置上述初级导体的窗孔，上述窗孔至少开在印刷电路板的一个面上并且是该面的较大部分但不是全部，并带有恒定电位的导电部分。
3、根据权利要求1或2所述的电流传感装置，其中所述的印刷电路包括这样一个金属化区域，该区域超过了在该印刷平面上的导电所需的区域，因此改善热耗散。
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