CN115308471A - 一种双通道剩余电流传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双通道剩余电流传感器，属于传感器领域，包括磁芯、两个线圈、恒流源模块、MCU模块、采集转换模块；采集转换模块包括振荡电路、电流采集电路及电流转电压电路；两个磁芯均绕于磁芯上，且一个线圈用于参与电流振荡和电流转电压，另一个线圈通过恒流源模块提供一个恒定的测试电流；MCU模块用于间隔控制恒流源模块输出一个叠加电流及用于对采集转换模块传输的电流信号的采集及处理。本发明的有益效果为电路简单、体积小、故障率低、成本低。

Description

一种双通道剩余电流传感器

技术领域

本发明涉及电流传感器，更具体地说，它涉及一种双通道剩余电流传感器。

背景技术

在汽车充电领域，车载充电保护传感器需要满足ISO26262标准，其中有一项要求是必须满足双通道相互验证，目前市场上主流的方法是设计两个完全独立的传感器，当两个传感器采集到的电流不一致或出现较大偏差，以及都无法采集时，进行设备故障报警。

故其不足之处在于：

1、由于使用了两个传感器，两通道相互校验需要外接控制板进行处理，

2、体积大：体积是单个传感器的两倍，很多充电线都是一个很小的控制盒，里面比较拥挤，另外两个传感器，元器件的数量也相应的增加了一半，自然故障率也相应的增加了。

3、成本高：两个传感器组合成一个，自然成本也翻倍了。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种解决上述技术问题的双通道剩余电流传感器。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种双通道剩余电流传感器，其特征在于，包括磁芯、两个线圈、恒流源模块、MCU模块、采集转换模块；

采集转换模块包括振荡电路、电流采集电路及电流转电压电路；

两个磁芯均绕于磁芯上，且一个线圈用于参与电流振荡和电流转电压，另一个线圈通过恒流源模块提供一个恒定的测试电流；

MCU模块用于间隔控制恒流源模块输出一个叠加电流及用于对采集转换模块传输的电流信号的采集及处理。

进一步的，采集转换模块包括用于电流采集的PWM模式和VO模拟信号模式，PWM模式为占空比信号,VO模拟信号模式为模拟信号，

MCU模块通过PWM电路对占空比信号采集及通过ADC电路对模拟信号采集，并对采集的数据分别进行触发和相互验证。

进一步的，MCU模块用于对采集的数据除模运算和限幅、直流分离，并对直流分量进行积分并存储；

MCU模块用于经过除模运算和限幅后的信号经RMS运算和积分后进行存储。

进一步的，限幅后的数据进行120度移相，并与原始数据进行叠加形成一个虚拟波形，该虚拟波形用于区分直流还是混合波。

进一步的，MCU模块对PWM模式和VO模拟信号模式的RMS信号进行相似度比较，两个信号相似时进行触发判断然后由AC PWM 输出90%或10%的触发结果。

进一步的，MCU模块对PWM模式和VO模拟信号模式的直流积分信号进行相似度比较，两个信号相似时进行触发判断然后由DC PWM 输出90%或10%的触发结果。

进一步的，直流的触发需要确认是直流才能触发。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果为：

1.电路简单：除电流、电压转换和恒流源外，其它处理都在一个MCU内完成，外围元件少，大部分功能都是通过软件实现；

2.体积小：因为只需一个传感器完成两个传感器的功能，同时还具备了外部主控板的信号模拟量相似度比对功能，不单单体积变小，成本只需一半；

3.传感器部分已经集成了两通道相互校验和触发条件判断，所以外部控制板已经不需要设计触发条件判断，大大简化了外部控制板的设计。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为数据处理流程框图。

具体实施方式

参照图1至图2对本发明实施例做进一步说明。

本发明的具体实施方案：如图1所示，传感器的磁芯绕有两个线圈，一个是用于参与芯片振荡和电流转换，另一个线圈是通过恒流源提供一个恒定的测试电流；通常情况下只有振荡线圈在工作，为防止传感器出现故障未被发现，IC3 MCU 会间隔控制IC2 输出一个叠加电流，该叠加电流与原被测电流叠加后通过振荡线圈和IC1进行转换和采集，MCU采集到叠加后的电流后与原电流进行相减，相减结果与恒流源输出相符时，表明传感器电流转换部分正常。

采集电流由两个方式组成：PWM模式和VO模拟信号，MCU以PWC和ADC两个采集方式进行电流采集，采集到的数据需要分别进行触发和相互验证，数据处理流程框图如图2。

4.信号处理说明：

（1）Vo 模拟信号模式是模拟信号，由MCU ADC 电路采集，经过除模运算和限幅后，进行直流分离，对直流分量进行积分并存储；经过除模运算和限幅后的信号，经RMS运算和积分后的信号进行存储。

（2）PWM模式是占空比信号，由MCU PWM电路进行采集，采集到的数据经过除模运算和限幅后，进行直流分离，对直流分量进行积分并存储；经过除模运算和限幅后的信号，经RMS运算和积分后的信号进行存储。

（3）经过限幅后的数据，进行120度移相，然后与原始数据进行叠加，形成一个虚拟波形，该虚拟波形用于区分直流还是混合波。

（4）两个通道的RMS信号进行相似度比较，两个信号相似时进行触发判断然后由ACPWM 输出90%或10%的触发结果。

（5）两个通道的直流积分信号进行相似度比较，两个信号相似时进行触发判断然后由DCPWM 输出90%或10%的触发结果。

（6）直流的触发需要确认是直流才能触发。

（7）磁芯转换部分由MCU 间隔一段时间控制恒流芯片进行测试电流的叠加测试。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种双通道剩余电流传感器，其特征在于，包括磁芯、两个线圈、恒流源模块、MCU模块、采集转换模块；

采集转换模块包括振荡电路、电流采集电路及电流转电压电路；

两个磁芯均绕于磁芯上，且一个线圈用于参与电流振荡和电流转电压，另一个线圈通过恒流源模块提供一个恒定的测试电流；

MCU模块用于间隔控制恒流源模块输出一个叠加电流及用于对采集转换模块传输的电流信号的采集及处理。

2.根据权利要求1所述的一种双通道剩余电流传感器，其特征在于，

采集转换模块包括用于电流采集的PWM模式和VO模拟信号模式，PWM模式为占空比信号,VO模拟信号模式为模拟信号，

MCU模块通过PWM电路对占空比信号采集及通过ADC电路对模拟信号采集，并对采集的数据分别进行触发和相互验证。

3.根据权利要求2所述的一种双通道剩余电流传感器，其特征在于，

MCU模块用于对采集的数据除模运算和限幅、直流分离，并对直流分量进行积分并存储；

MCU模块用于经过除模运算和限幅后的信号经RMS运算和积分后进行存储。

4.根据权利要求3所述的一种双通道剩余电流传感器，其特征在于，

限幅后的数据进行120度移相，并与原始数据进行叠加形成一个虚拟波形，该虚拟波形用于区分直流还是混合波。

5.根据权利要求4所述的一种双通道剩余电流传感器，其特征在于，

MCU模块对PWM模式和VO模拟信号模式的RMS信号进行相似度比较，两个信号相似时进行触发判断然后由AC PWM 输出90%或10%的触发结果。

6.根据权利要求4所述的一种双通道剩余电流传感器，其特征在于，

MCU模块对PWM模式和VO模拟信号模式的直流积分信号进行相似度比较，两个信号相似时进行触发判断然后由DC PWM 输出90%或10%的触发结果。

7.根据权利要求6所述的一种双通道剩余电流传感器，其特征在于，

直流的触发需要确认是直流才能触发。

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