CN201464530U - 一种电流传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电流传感器，包括采样电阻和运放电路；采样电阻与运放电路并联在直流电源正负极之间；运放电路的输出信号接入单片机。采样电阻为直流电源负极引线端的一段铜膜。运放电路包括运算放大器LM358。本实用新型在PCB板设计中选用负极引线端的铜膜为采样电阻，通过运放电路采集并放大实时电压，从而得到实时电流的大小，加工工艺简单，无需任何附加成本，精确度高，抗干扰能力强，批量生产产品一致性易保证。

Description

一种电流传感器

技术领域

本实用新型涉及一种电流传感器，特别是涉及一种电机控制器中的电流传感器。

背景技术

在直流电机控制器中，电流大小是CPU保护功率器件的依据，是非常重要的参数，因此对电流大小准确实时地判断是必须的。现在普遍使用的电流采集方法有：康铜丝、功率电阻和霍尔传感器等。

康铜丝使用起来较为简单，但其精度和一致性难以保证，其后果直接导致产品的一致性无法确保。

功率电阻采集电流安装时的精确度要比康铜丝高，可功率电阻在采集大电流时发热严重，损耗高，受到了局限性。

中国专利文献CN 1243248C公开的《一种电流传感器》属于霍尔传感器测，它包括环形铁芯和霍尔元件，铁芯中对称两个通道中的反馈绕组相串联，串联后的一端接地，另一端接对应采样电阻的一端；对称布置的两个霍尔元件的输出经运放放大后再进行滤波、电压-电流变换、电流放大处理，其输出端接采样电阻的另一端，将该采样电阻两端的检测电压信号送到计算机。可见，虽然霍尔传感器测量电流大小时相对较为精确，但成本较高，安装工艺复杂，体积大，且系统可靠性较差，限制了其实用性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种加工工艺简单、低成本、精度高的电流传感器。

实现本实用新型目的的技术方案是一种电流传感器，包括采样电阻和运放电路；采样电阻与运放电路并联在直流电源正负极之间；运放电路的输出信号接入单片机。

所述采样电阻为直流电源负极引线端的一段铜膜。

所述运放电路包括运算放大器LM358。

所述运放电路的运算放大器LM358的引脚3与直流电源正极之间连接有电阻R1；LM358的引脚1和引脚4之间连接有电阻R4。

所述运放电路的运算放大器LM358的引脚1与引脚2之间连接有电阻R2；LM358的引脚7与引脚6之间连接有电阻R5。

所述运放电路的运算放大器LM358的引脚8连接5V芯片电源，通过并联电容C3接地。

所述直流电源正负极之间还并联有电容C1；所述运放电路的运算放大器LM358的引脚1与引脚2之间还并联有电容C4；LM358的引脚7与引脚6之间还并联有电容C5.本实用新型具有以下积极的效果：(1)本实用新型在PCB板设计中选用负极引线端的铜膜为采样铜膜，根据额定电流计算得到需要的的采样电压来确定采样铜膜所需阻值，由于铜膜的厚度及电阻率已知，就可以简单的确定铜膜的长和宽，这样得到的采样铜膜阻值大小就是确定的，通过运放电路就可以采集并放大采样铜膜处的实时电压，从而就可以得到采样铜膜处的实时电流的大小.因此，本电流传感器加工工艺简单，无需任何附加成本，特别适用于控制器电流的实时检测和采集.

(2)本实用新型的运放电路中所采用的LM358运算放大器里面包括有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，成本低且放大效果好。

(3)本实用新型的运放电路的LM358运算放大器芯片电源并联电容接地，电容能起到滤波稳压的作用，给芯片提供稳定的5V电源，避免了电路运行中的干扰和冲激情况，使芯片的运行更稳定。

(4)本实用新型的运放电路的LM358运算放大器的两个运放都通过电阻实现负反馈，改善了放大器的放大效果。

(5)本实用新型在运放电路与电源正极之间以及两个运放之间都连有电阻，能起到缓冲作用，有效避免冲激电流。

(6)本实用新型在运放电路中还设置了多个滤波电容，以使运放电路的运行更加稳定。

(7)本实用新型精确度高，抗干扰能力强，批量生产产品一致性易保证。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

(实施例1)

见图1，图中的全桥整流电路包括6个功率开关管Q1～Q6，上半桥Q1～Q3；下半桥Q4～Q6。下半桥的Q4～Q6与上半桥的Q1～Q3一一对应，每对功率开关管中间接负载电机，控制器控制每对功率开关管交替开断。

本实施例的电流传感器，包括采样电阻1和运放电路2。采样电阻1与运放电路2并联在直流电源正负极之间，运放电路2的输出信号接入单片机。直流电源正负极之间还并联有起滤波作用的电容C1。

LM358运算放大器为双运放A1、A2，共包括8个引脚，其中，引脚2、3分别为A1的负输入和正输入，正输入引脚3并联电容C2接地，负引脚2经电阻R3接地；引脚4接芯片的地；引脚8接SV芯片电源，同时并联电容C3接地；引脚1为A1的输出，并串联电阻R4后接A2的正输入引脚5；引脚6为A2的负输入，经电阻R6接地；引脚7为LM358的输出端，将采集并经运放的电压输出给单片机进行运算和调控。A1的输出引脚1通过R2、R3后接地，引脚1及引脚2之间连接有反馈电阻R2，同时并联有电容C4进行滤波。A2的输出引脚7通过R5、R6后接地，引脚7及引脚6之间连接有反馈电阻R5，同时并联有电容C5进行滤波。

如前所述，对于电阻率已知的导电铜膜，长L、宽W、厚T确定后就可以计算出它的电阻大小，而改变铜膜的长L、宽W、厚T，其电阻大小也相应改变.而对于厚度T确定且一致的铜膜，根据采样电压的不同大小需要，只需选取不同的长L宽W就可以用来测量采样电阻上的电压，然后根据欧姆定律来换算成采样电阻上的电流值.

现已直流电源电压48V，额定电流50A为例具体说明：根据运放电路的放大倍数，可知在运放之前的采样电压一般只需3mv即可，根据U＝IR，R＝U/I＝0.06毫欧，由于铜膜厚度T一定，铜的电阻率已知，其相应长L和宽W也就确定了。确定好铜膜的长L和宽W后，送交PCB加工厂加工，在制作PCB板时，在直流电源负极引线端选取长L宽W的铜膜为采样铜膜，然后在距负极引线端长L处放置焊盘引线，把运放电路相关元件焊接上，采集的毫伏级电压经运放电路放大后送入单片机，即可直观地得到相应电流值，用以作为判断依据。

需注意的是，采样电阻既不宜过大又不宜过小，过大发热严重，损耗增加，过小采样电压达不到要求，且抗干扰能力差。因此需要有合理的采样电压，这个需要的采样电压则通过运放电路的放大倍数来确定。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本本实用新型。由本本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种电流传感器，其特征在于：包括采样电阻(1)和运放电路(2)；采样电阻(1)与运放电路(2)并联在直流电源正负极之间；运放电路(2)的输出信号接入单片机。

2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于：所述采样电阻(1)为直流电源负极引线端的一段铜膜。

3.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于：所述运放电路(2)包括运算放大器LM358。

4.根据权利要求3所述的电流传感器，其特征在于：所述运放电路(2)的运算放大器LM358的引脚3与直流电源正极之间连接有电阻R1；LM358的引脚1和引脚4之间连接有电阻R4。

5.根据权利要求4所述的电流传感器，其特征在于：所述运放电路(2)的运算放大器LM358的引脚1与引脚2之间连接有电阻R2；LM358的引脚7与引脚6之间连接有电阻R5。

6.根据权利要求5所述的电流传感器，其特征在于：所述运放电路(2)的运算放大器LM358的引脚8连接5V芯片电源，通过并联电容C3接地。

7.根据权利要求1至6之一所述的电流传感器，其特征在于：所述直流电源正负极之间还并联有电容C1；所述运放电路(2)的运算放大器LM358的引脚1与引脚2之间还并联有电容C4；LM358的引脚7与引脚6之间还并联有电容C5。

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