CN106556737B - 一种基于霍尔电流传感器的数字电流电压表接口电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于霍尔电流传感器的数字电流电压表接口电路，包括霍尔电流传感器、数字电流电压表、接口电路、直流电源、电压检测输入端，所述接口电路包括第一精密稳压电路、第二精密稳压电路、反极性可调精密稳压电路、极性反转电路、第一分压电路、第二分压电路和GND端，通过上述各部分电路配合连接，本发明解决了数字电流电压表检测高电压时采用互感器和变送器连接被测电路带来的缺陷，并且解决了现有数字电流电压表在检测大电流时一般都需要配置分流器进行分流，分流器不能实现电隔离、存在安全隐患、具有插入损耗、体积大、带有电感性、不能真实传递被测电流波形、更不能真实传递非正弦波型的问题。

Description

一种基于霍尔电流传感器的数字电流电压表接口电路

技术领域

本发明涉及一种基于霍尔电流传感器的数字电流电压表接口电路。

背景技术

早期指针式电压表和电流表在检测高电压时通过互感器和变送器连接被测电路，根据变压器互感原理实现降压或降流。传统的电流电压互感器，虽然工作电流电压等级多，在规定的正弦工作频率下有较高的精度，具有原、副边可靠绝缘的优点，但它能适合的频带非常窄，不能传递直流，此外，工作时存在激磁电流，是电感性器件，使它在响应时间上只能做到数十毫秒，电流互感器二次侧一旦开路将产生高压危害，并且变送器且具有体积大，重量重的缺点。目前，采用数字电流电压表，具有体积小、重量轻的优点，但在检测高电压时同样需要互感器和变送器连接被测电路。

目前，现有的数字电流电压表在检测大电流时一般都需要配置分流器进行分流，否则会烧毁表头。使用分流器的弊端是不能电隔离，存在安全隐患，且还有插入损耗，电流越大，损耗越大，体积也越大，分流器在检测高频大电流时带有不可避免的电感性，不能真实传递被测电流波形，更不能真实传递非正弦波型。传统的检测元件受规定频率、规定波形，响应滞后等很多因素的限制，不能适应大功率变流技术的发展。

霍尔电流传感器是按照安培定律原理做成，即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，而霍尔器件则用来测量这一磁场。通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。因此，电流传感器经过了电－磁－电的绝缘隔离转换。霍尔电流传感器既继承了互感器原、副边可靠绝缘的优点，又解决了变送器价昂贵体积大、还要配用互感器的缺陷，给微机检测等自动化管理系统提供了模数转换的机会。霍尔电流传感器输出信号与数字电流电压表存在匹配的问题，不能直接连接，需要接口电路进行连接。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种基于霍尔电流传感器的数字电流电压表接口电路，解决了数字电流电压表检测高电压时采用互感器和变送器连接被测电路带来的缺陷，并且解决了现有数字电流电压表在检测大电流时一般都需要配置分流器进行分流，分流器不能实现电隔离、存在安全隐患、具有插入损耗、体积大、带有电感性、不能真实传递被测电流波形、更不能真实传递非正弦波型的问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于霍尔电流传感器的数字电流电压表接口电路，包括霍尔电流传感器、数字电流电压表、接口电路、直流电源、电压检测输入端，所述接口电路包括第一精密稳压电路、第二精密稳压电路、反极性可调精密稳压电路、极性反转电路、第一分压电路、第二分压电路、GND端；

所述数字电流电压表、第一精密稳压电路、第二精密稳压电路、极性反转电路、直流电源、第一分压电路、第二分压电路共同连接GND端，所述数字电流电压表、第一精密稳压电路及第二精密稳压电路采用直流电源供电，所述霍尔电流传感器分别与第一精密稳压电路以及第一分压电路电连接，所述数字电流电压表还分别与第一精密稳压电路、第二精密稳压电路、第一分压电路、第二分压电路电连接，所述第二精密稳压电路还与极性反转电路电连接，所述反极性可调精密稳压电路6由三端稳压管IC4、电阻R7、滑动变阻器RP3、电容C4、电容C9组成，所述三端稳压管IC4阴极、电容C4第一端、电容C9第一端、滑动变阻器RP3上接线柱共同连接于GND端，所述霍尔电流传感器、三端稳压管IC4阳极、电容C4第二端、滑动变阻器RP3下接线柱分别与电阻R7第一端电连接，所述电阻R7第二端与极性反转电路电连接，所述三端稳压管IC4参考极、电容C9第二端分别与滑动变阻器RP3滑动端电连接。

进一步的，所述第一精密稳压电路包括三端稳压管IC1、电阻R1、电容C1、电容C2，所述三端稳压管IC1的阴极及参考极、电容C1第一端、电容C2第一端分别与电阻R1第一端电连接，所述电阻R1第一端还与霍尔电流传感器电连接，所述电阻R1的第二端与直流电源电连接，所述三端稳压管IC1的阳极、电容C1第二端、电容C2第二端共同连接于GND端。

进一步的，所述第二精密稳压电路包括三端稳压管IC2、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电容C3、电容C8，所述三端稳压管IC2阴极、电阻R3第一端、电容C3第一端、电容C8第一端分别与电阻R2第一端电连接，所述电阻R2第二端与直流电源电连接，所述三端稳压管IC2阳极、电容C3第二端、电阻R5第二端共同连接于GND端，所述三端稳压管IC2参考极、电容C8第二端、电阻R5第一端分别与电阻R3第二端电连接。

更进一步的，所述极性反转电路包括集成电路IC3、电容C5、电容C6，所述集成电路IC3采用ICL7660芯片，所述ICL7660芯片CAP+端和CAP-端通过电容C5电连接，所述ICL7660芯片VOUT端通过电容C6接GND端。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：霍尔电流传感器通过接口电路与数字电流电压表连接简单，具有响应时间快、低温漂、高精度、小体积、频带宽、抗干扰能力强、容易实现模块化生产、安全可靠电隔离，插入损耗小，实现真实传递被测电流大小与显示的优点。

附图说明

图1是本发明的连接框图；

图2是本发明的电路原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参考图1、图2，本实施例提供一种基于霍尔电流传感器的数字电流电压表接口电路，包括接口电路1、霍尔电流传感器2、数字电流电压表3、直流电源10、电压检测输入端11，所述接口电路1包括第一精密稳压电路4、第二精密稳压电路5、反极性可调精密稳压电路6、第一分压电路7、第二分压电路8、极性反转电路9、GND端12。所述直流电源10采用+12V直流电源。

所述第一精密稳压电路4由三端稳压管IC1、电阻R1、电容C1、电容C2组成，所述三端稳压管IC1的阴极及参考极、电容C1第一端、电容C2第一端分别与电阻R1第一端电连接，所述电阻R1第一端还与霍尔电流传感器2电连接，所述电阻R1的第二端与直流电源电连接，所述三端稳压管IC1的阳极、电容C1第二端、电容C2第二端共同连接于GND端，所述第一精密稳压电路4的作用是为霍尔电流传感器2提供+2.5V电源。

所述第二精密稳压电路5由三端稳压管IC2、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电容C3、电容C8组成，所述三端稳压管IC2阴极、电阻R3第一端、电容C3第一端、电容C8第一端分别与电阻R2第一端电连接，所述电阻R2第二端与直流电源电连接，所述三端稳压管IC2阳极、电容C3第二端、电阻R5第二端共同连接于GND端，所述三端稳压管IC2参考极、电容C8第二端、电阻R5第一端分别与电阻R3第二端电连接,所述第二精密稳压电路5的作用是为极性反转电路9提供+5V电源。

所述反极性可调精密稳压电路6由三端稳压管IC4、电阻R7、滑动变阻器RP3、电容C4、电容C9组成，所述三端稳压管IC4阴极、电容C4第一端、电容C9第一端、滑动变阻器RP3上接线柱共同连接于GND端，所述霍尔电流传感器2、三端稳压管IC4阳极、电容C4第二端、滑动变阻器RP3下接线柱分别与电阻R7第一端电连接，所述电阻R7第二端与极性反转电路9电连接，所述三端稳压管IC4参考极、电容C9第二端分别与滑动变阻器RP3滑动端电连接,霍尔电流传感器2提供-2.5V电源，滑动变阻器RP3起调压和调零双重作用。

所述第一分压电路7由电阻R4、电阻R6、滑动变阻器RP2、电容C7组成，分压输出最大值为75mV,和传统分流器75mV相同，与75mV电流表头相匹配；改变电阻R6、滑动变阻器RP2的阻值可以满足不同电流(50A、100A、150A、200A)霍尔电流传感器2的要求。

所述第二分压电路8由电阻R8、电阻R9组成，可根据需要进行扩大量程。

所述极性反转电路9由集成电路IC3、电容C5、电容C6组成，把第二精密稳压电路输入+5V电源转换为-5V电源。

所述数字电流电压表3、第一精密稳压电路4，第二精密稳压电路5、反极性可调精密稳压电路6、第一分压电路7、第二分压电路8、极性反转电路9、直流电源10共同连接GND端，所述数字电流电压表3、第一精密稳压电路4及第二精密稳压电路5采用直流电源10供电，所述霍尔电流传感器2分别与第一精密稳压电路3、反极性可调精密稳压电路6以及第一分压电路7电连接，所述数字电流电压表3还分别与第一精密稳压电路4，第二精密稳压电路5、第一分压电路7、第二分压电路8电连接，所述第二精密稳压电路5还与极性反转电路9电连接，所述极性反转电路9还与反极性可调精密稳压电路6电连接。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于霍尔电流传感器的数字电流电压表接口电路，其特征在于：包括霍尔电流传感器、数字电流电压表、接口电路、直流电源、电压检测输入端，所述接口电路包括第一精密稳压电路、第二精密稳压电路、反极性可调精密稳压电路、极性反转电路、第一分压电路、第二分压电路、GND端；

所述数字电流电压表、第一精密稳压电路、第二精密稳压电路、极性反转电路、直流电源、第一分压电路、第二分压电路共同连接GND端，所述数字电流电压表、第一精密稳压电路及第二精密稳压电路采用直流电源供电，所述霍尔电流传感器分别与第一精密稳压电路以及第一分压电路电连接，所述数字电流电压表还分别与第一精密稳压电路、第二精密稳压电路、第一分压电路、第二分压电路电连接，所述第二精密稳压电路还与极性反转电路电连接，所述反极性可调精密稳压电路6由三端稳压管IC4、电阻R7、滑动变阻器RP3、电容C4、电容C9组成，所述三端稳压管IC4阴极、电容C4第一端、电容C9第一端、滑动变阻器RP3上接线柱共同连接于GND端，所述霍尔电流传感器、三端稳压管IC4阳极、电容C4第二端、滑动变阻器RP3下接线柱分别与电阻R7第一端电连接，所述电阻R7第二端与极性反转电路电连接，所述三端稳压管IC4参考极、电容C9第二端分别与滑动变阻器RP3滑动端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于霍尔电流传感器的数字电流电压表接口电路，其特征在于：所述第一精密稳压电路包括三端稳压管IC1、电阻R1、电容C1、电容C2，所述三端稳压管IC1的阴极及参考极、电容C1第一端、电容C2第一端分别与电阻R1第一端电连接，所述电阻R1第一端还与霍尔电流传感器电连接，所述电阻R1的第二端与直流电源电连接，所述三端稳压管IC1的阳极、电容C1第二端、电容C2第二端共同连接于GND端。

3.根据权利要求1所述的一种基于霍尔电流传感器的数字电流电压表接口电路，其特征在于：所述第二精密稳压电路包括三端稳压管IC2、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电容C3、电容C8，所述三端稳压管IC2阴极、电阻R3第一端、电容C3第一端、电容C8第一端分别与电阻R2第一端电连接，所述电阻R2第二端与直流电源电连接，所述三端稳压管IC2阳极、电容C3第二端、电阻R5第二端共同连接于GND端，所述三端稳压管IC2参考极、电容C8第二端、电阻R5第一端分别与电阻R3第二端电连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于霍尔电流传感器的数字电流电压表接口电路，其特征在于：所述极性反转电路包括集成电路IC3、电容C5、电容C6，所述集成电路IC3采用ICL7660芯片，所述ICL7660芯片CAP+端和CAP-端通过电容C5电连接，所述ICL7660芯片VOUT端通过电容C6接GND端。