CN112730949B - 一种高抗干扰霍尔传感器 - Google Patents

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Abstract

一种高抗干扰霍尔传感器，包括：外壳，所述外壳中部凸起有母线绕线部，所述母线绕线部中部中空；聚磁环，绕设在所述母线绕线部外周，其一侧设有缺口；PCB板，设置在所述聚磁环一端上，其电性连接有霍尔元件、调节电位器以及功能端子，所述霍尔元件位于所述缺口内，以采集缺口内的磁通量，并传输至所述PCB板最后通过功能端子输出，所述调节电位器设有两个，并对称设置在所述PCB板的一端面上。用于调节霍尔元件的驱动电流；灌封层，设置在所述外壳的一端上，本发明的的电流传感器具有高精度高抗扰能力的优点，并且成本低，工艺简单，防止受到外围磁场的干扰影响检测精度。

Description

一种高抗干扰霍尔传感器
技术领域
本发明涉及电流传感器领域，尤其涉及一种高抗干扰霍尔传感器。
背景技术
现有的霍尔电流传感器有开环和闭环两种，开环霍尔电流传感器工艺简单，成本低，安装方式多样化，被测电流较大，便于生产和应用；闭环霍尔电流传感器工艺相对复杂，成本高，精度高，响应时间快。但是无论开环还是闭环霍尔电流传感器，主要的敏感器件就是霍尔元件，霍尔元件属于半导体材料，是一种敏感材料，在外围干扰磁场比较强的环境下工作时，容易受到外围磁场或者外围电子信号的干扰，造成产品性能的降低。
发明内容
为解决上述问题，本技术方案提供一种高抗干扰霍尔传感器，能提升产品精度以及提升产品抗干扰能力。
为实现上述目的，本技术方案如下：
一种高抗干扰霍尔传感器，包括：
外壳，所述外壳中部凸起有母线绕线部，所述母线绕线部中部中空；
聚磁环，绕设在所述母线绕线部外周，其一侧设有缺口；
PCB板，设置在所述聚磁环一端上，其电性连接有霍尔元件、调节电位器以及功能端子，所述霍尔元件位于所述缺口内，以采集缺口内的磁通量，并传输至所述PCB板最后通过功能端子输出，所述调节电位器设有两个，并对称设置在所述PCB板的一端面上。用于调节霍尔元件的驱动电流；
灌封层，设置在所述外壳的一端上。
在一些实施例中，所述PCB板上设有恒流驱动模块，所述恒流驱动模块包括与所述调节电位器连接的输入端，所述调节电位器通过电阻R2连接在三极管Q1的发射极上，三极管Q1的集电极与所述霍尔元件连接，三极管Q1的基极连接在三极管Q2的发射极上，三极管Q2的集电极通过电阻R1接地，三极管Q2的基极与发射极连接。
在一些实施例中，在所述PCB板上，通过正负电源走线的铜箔或地线走线的铜箔以半包围或全包围的方式包围所述霍尔元件的焊盘脚。
在一些实施例中，所述恒流驱动模块所产生的驱动电流在3-10mA之间。
在一些实施例中，在PCB板上，通过一层铜箔直接包裹所述霍尔元件，再将铜箔接地。
本申请有益效果为：本发明的的电流传感器具有高精度高抗扰能力的优点，并且成本低，工艺简单，防止受到外围磁场的干扰影响检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的分解结构示意图；
图3是本发明实施例的PCB板布局结构示意图一；
图4是本发明实施例的PCB板布局结构示意图二；
图5是本发明实施例的恒流驱动模块结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1-5所示，一种高抗干扰霍尔传感器，包括：
外壳1，所述外壳1中部凸起有母线绕线部101，所述母线绕线部101中部中空；
聚磁环2，绕设在所述母线绕线部101外周，其一侧设有缺口；
PCB板3，设置在所述聚磁环2一端上，其电性连接有霍尔元件4、调节电位器5以及功能端子7，所述霍尔元件4位于所述缺口内，以采集缺口内的磁通量，并传输至所述PCB板3最后通过功能端子7输出，所述调节电位器5设有两个，并对称设置在所述PCB板3的一端面上。用于调节霍尔元件4的驱动电流；
灌封层6，设置在所述外壳1的一端上。
结构设计上，通过一个塑胶壳(外壳)，装配一个聚磁环，在聚磁环上开设一个合适的气隙(缺口)，将霍尔元件和后端处理电路贴装在一块PCB电路板上，PCB板上贴装电子元件及调节电位器和功能端子，霍尔元件本体置于聚磁环的气隙内，原边母线以穿孔方式穿入装有聚磁环和PCB的塑壳中孔内，当原边母线有电流通过的时候，在母线周边跟电流大小成线性关系的磁场，聚磁环收集到该磁场，置于聚磁环气隙中的霍尔元件采集气隙内的磁通量，并转化成跟磁通量大小和方向一致的线性电压，将该电压传输到后端的放大处理电路，放大处理后直接输出给到系统端，该信号就可以实时反馈原边电流的大小和方向变化；
原理设计上，给核心器件霍尔元件做恒流驱动，霍尔元件的最佳驱动电流为5mA，原理上通过调节电位器的方式将恒流大小在3～10mA范围内调节，可以通过调节霍尔元件的驱动电流大小来调节霍尔元件的输出增益值，霍尔元件的输出给到后端放大电路，放大电路的输出信号大小变化，跟原边电流的大小成线性比例关系；在PCB板布局设计时，将敏感器件霍尔元件用正负电源的走线或者地线的走线通过半包围或者全包围的方式包住霍尔元件的引脚，从而将霍尔元件周边干扰源吸收到正负电源之间，或者吸收到地线上做释放，通过这种方式，将来自外围干扰或者PCB板上的其他干扰信号释放掉，从而保证霍尔元件输出的信号中没有干扰源的影响，确保后端信号处理电路的精确度，提升产品性能。
在本实施例中，所述PCB板3上设有恒流驱动模块，所述恒流驱动模块包括与所述调节电位器5连接的输入端301，所述调节电位器5通过电阻R2连接在三极管Q1的发射极上，三极管Q1的集电极与所述霍尔元件4连接，三极管Q1的基极连接在三极管Q2的发射极上，三极管Q2的集电极通过电阻R1接地，三极管Q2的基极与发射极连接，三极管Q1和三极管Q2组成放大电路，调节电位器用于调节输入电流大小。
在本实施例中，在所述PCB板3上，通过正负电源走线的铜箔或地线走线的铜箔以半包围或全包围的方式包围所述霍尔元件4的焊盘脚，如图3和4所示，从而将霍尔元件周边干扰源吸收到正负电源之间，或者吸收到地线上做释放，通过这种方式，将来自外围干扰或者PCB板上的其他干扰信号释放掉，从而保证霍尔元件输出的信号中没有干扰源的影响，确保后端信号处理电路的精确度，提升产品性能。
在本实施例中，所述恒流驱动模块所产生的驱动电流在3-10mA之间。
在本实施例中，在PCB板3上，通过一层铜箔直接包裹所述霍尔元件4，再将铜箔接地，也可在PCB布局上设计一层铜箔，铜箔直接包裹霍尔元件，铜箔再接地，同样可将周边干扰源吸收到地线上做释放。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请实施的范围，其他凡其原理和基本结构与本申请相同或近似的，均在本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高抗干扰霍尔传感器，其特征在于：包括：
外壳（1），所述外壳（1）中部凸起有母线绕线部（101），所述母线绕线部（101）中部中空；
聚磁环（2），绕设在所述母线绕线部（101）外周，其一侧设有缺口；
PCB板（3），设置在所述聚磁环（2）一端上，其电性连接有霍尔元件（4）、调节电位器（5）以及功能端子（7），所述霍尔元件（4）位于所述缺口内，以采集缺口内的磁通量，并传输至所述PCB板（3）最后通过功能端子（7）输出，所述调节电位器（5）设有两个，并对称设置在所述PCB板（3）的一端面上，用于调节霍尔元件（4）的驱动电流；
灌封层（6），设置在所述外壳（1）的一端上；
所述PCB板（3）上设有恒流驱动模块，所述恒流驱动模块包括与所述调节电位器（5）连接的输入端（301），所述调节电位器（5）通过电阻R2连接在三极管Q1的发射极上，三极管Q1的集电极与所述霍尔元件（4）连接，三极管Q1的基极连接在三极管Q2的发射极上，三极管Q2的集电极通过电阻R1接地，三极管Q2的基极与发射极连接，所述三极管Q2的集电极还与稳压二极管Q3的阳极连接，所述稳压二极管Q3的阴极与所述输入端（301）连接；
在所述PCB板（3）上，通过正负电源走线的铜箔或地线走线的铜箔以半包围或全包围的方式包围所述霍尔元件（4）的焊盘脚；
所述恒流驱动模块所产生的驱动电流在3-10mA之间；
在PCB板（3）上，通过一层铜箔直接包裹所述霍尔元件（4），再将铜箔接地。
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