CN204536397U - 电流检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电流检测装置，包括霍尔电流检测模块、信号处理模块、信号输出控制模块和电源模块；霍尔电流检测模块包括一号霍尔电流传感器和二号霍尔电流传感器，两个霍尔电流传感器在PCB板上为垂直方向放置；霍尔电流检测模块感应电流的变化，并将输出信号传至信号输出控制模块并同时传至信号处理模块；信号处理模块对霍尔输出信号和直流信号进行叠加后传至信号输出控制模块；信号输出控制模块包括MCU和信号切换控制电路，该模块由MCU控制实现通道切换，选择一路信号输出；电源模块为霍尔电流检测模块、信号处理模块和信号输出控制模块供电。本实用新型可实现宽范围的电流检测，具有很好的稳定性和抗外磁干扰能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电流检测装置。
背景技术
由于窃电事件频发以及电动汽车行业的飞速发展，传统的电流互感器存在磁饱和以及不能对谐波和直流电流进行检测，已经不能满足市场的需求，因此迫切需要一种新型的具有直流检测功能和抗外磁干扰的电流检测装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种稳定性好、精度高、宽量程且能同时对交流和直流进行检测的电流检测装置。
本实用新型提供的这种电流检测装置，包括霍尔电流检测模块、信号处理模块、信号输出控制模块和电源模块；霍尔电流检测模块包括一号霍尔电流传感器和二号霍尔电流传感器，两个霍尔电流传感器在PCB板上为垂直方向放置；霍尔电流检测模块感应电流的变化，并将输出信号传至信号输出控制模块并同时传至信号处理模块；信号处理模块对霍尔输出信号和直流信号进行叠加后传至信号输出控制模块；信号输出控制模块包括MCU和信号切换控制电路，该模块由MCU控制实现通道切换，选择一路信号输出；电源模块为霍尔电流检测模块、信号处理模块和信号输出控制模块供电。
所述霍尔电流检测模块的PCB板为U型，且在该PCB板下方设有一供检测电流流过的与该PCB板同样形状的金属块。
所述一号霍尔电流传感器的电流检测范围大于二号霍尔电流传感器的电流检测范围。所述一号霍尔电流传感器配有U型屏蔽罩。所述二号霍尔电流传感器配有C型屏蔽罩，屏蔽罩起到了很好的抗磁干扰作用。
所述信号处理模块包括两路放大电路；两路放大电路分别对所述一号霍尔电流传感器和所述二号霍尔电流传感器的输出信号与5V直流电压信号叠加，再传至所述信号输出控制模块。
所述霍尔电流检测模块包括一号霍尔电流传感器和二号霍尔电流传感器；信号处理模块包括一号放大电路和二号放大电路，一号放大电路包括放大器U3A，二号放大电路包括放大器U3B；信号切换控制电路包括一号信号切换控制电路和二号信号切换控制电路；一号信号切换控制电路包括三极管Q1和三极管Q2，二号信号切换控制电路包括三极管Q3和三极管Q4；
一号霍尔电流传感器的检测电压管脚VDEC通过电容C1接地；其输出管脚OUT通过电阻R11与一号放大电路的放大器U3A的同相输入端连接，该输出管脚还通过电容C3接地，该输出管脚还通过电阻R1接地； 一号霍尔电流传感器的电源管脚与电源VCC连接，该管脚还通过电容C2接地；一号霍尔电流传感器的电源负极端VSS和测试管脚TEST均接地；放大器U3A的输出端通过电阻R15与三极管Q1的发射极连接，该同相输入端还通过电阻R12与电源VCC连接；该放大器的反相输入端通过电阻R13接地，该反相输入端还通过电阻R14与输出端连接；三极管Q1的基极通过电阻R4与三极管Q2的集电极连接，其集电极通过电阻R16接地，同时还与电容C11连接，电容C11的另一端作为一号信号切换控制电路的输出端口；三极管Q2的发射极接地，其基极通过电阻R5与所述MCU的IO端口连接，用于传递MCU的切换控制信号；
二号霍尔电流传感器的电路连接结构与一号霍尔电流传感器的相同；二号放大电路的电路连接结构与一号放大电路的相同；二号霍尔电流传感器和二号放大电路的电路连接结构与一号霍尔电流传感器和一号放大电路的电路连接结构相同；
二号放大电路的输出端与一号放大电路的输出端并联后作为装置的输出端。
所述电源VCC为直流电源。
所述电源模块采用线性低压差稳压器芯片。
本实用新型的一号霍尔传感器要求检测电流范围为4~200A，二号霍尔传感器要求检测电流范围为0.05~5A；由此本实用新型可实现 0.05A~200A宽范围的电流检测，具有很好的稳定性，检测精度高，能同时对交流和直流电进行检测，并且具有很好的抗外磁干扰能力。
附图说明
图1是本实用新型的结构原理框图。
图2是本实用新型的霍尔电流检测模块示意图。
图3是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括霍尔电流检测模块、信号处理模块、信号输出控制模块和电源模块。霍尔电流检测模块包括一号霍尔电流传感器和二号霍尔电流传感器。霍尔电流检测模块感应电流的变化，并具有±5A和±200A两路输出，其输出信号传至信号输出控制模块并同时输入至信号处理模块；信号处理模块对霍尔输出信号和直流信号进行叠加后传至信号输出控制模块；信号输出控制模块包括 MCU 模块和控制通道切换模块，通过霍尔电流检测模块的感应电流的大小来实现输出信号通道的切换。电源模块与霍尔电流检测模块、信号处理模块和信号输出控制模块相连，为其供电。
霍尔电流检测模块可对±5A和±200A两个量程范围内的电流信号实施检测，且该量程可以经过编程器在线修改。
信号处理模块包括两路放大电路；两路放大电路分别对一号霍尔电流传感器和二号霍尔电流传感器的输出信号与5V直流电压信号叠加，再传至信号输出控制模块。
信号输出控制模块采用MCU，一号霍尔电流传感器和二号霍尔电流传感器的两路信号在信号输出控制模块中通过MCU进行切换，将所需要的结果选择一路信号输出。两个霍尔传感器不同时工作，总是一开一关的；初始状态默认量程较大的通道打开从而采用量程较大的霍尔传感器工作。
电源模块采用线性低压差稳压器芯片。
如图2所示，本实用新型的霍尔电流检测模块可对平行方向磁场检测，并且不受其它方向磁场的干扰。霍尔电流检测模块中PCB板为U型，并且在PCB板下方有一供检测电流流过的且与该PCB板同样形状的金属块，电流从PCB板下方U型金属片流过。霍尔电流检测模块包括一号霍尔电流传感器和二号霍尔电流传感器，两片霍尔电流传感器在PCB板上垂直放置，且一号霍尔电流传感器被U型屏蔽罩包裹，二号霍尔电流传感器被C型屏蔽罩包裹。两个屏蔽罩起到了很好的抗磁干扰作用。
如图3所示，霍尔电流检测模块包括一号霍尔电流传感器和二号霍尔电流传感器；信号处理模块包括一号放大电路和二号放大电路，一号放大电路包括放大器U3A，二号放大电路包括放大器U3B；信号切换控制电路包括一号信号切换控制电路和二号信号切换控制电路；一号信号切换控制电路包括三极管Q1和三极管Q2，二号信号切换控制电路包括三极管Q3和三极管Q4。
一号霍尔电流传感器的检测电压管脚VDEC通过电容C1接地；其输出管脚OUT通过电阻R11与一号放大电路的放大器U3A的同相输入端连接，该输出管脚还通过电容C3接地，该输出管脚还通过电阻R1接地；一号霍尔电流传感器的电源管脚与电源VCC连接，该管脚还通过电容C2接地；一号霍尔电流传感器的电源负极端VSS和测试管脚TEST均接地。放大器U3A的输出端通过电阻R15与三极管Q1的发射极连接，该同相输入端还通过电阻R12与电源VCC连接；该放大器的反相输入端通过电阻R13接地，该反向输入端还通过电阻R14与输出端连接；该放大器的电源端与电源VCC连接，其接地端接地。三极管Q1的基极通过电阻R4与三极管Q2的集电极连接，其集电极通过电阻R16接地，同时还与电容C11连接，电容C11的另一端作为一号信号切换控制电路的输出端口；三极管Q2的发射极接地，其基极通过电阻R5与所述MCU的IO端口连接，用于传递MCU的切换控制信号。
二号霍尔电流传感器的电路连接结构与一号霍尔电流传感器的相同；二号放大电路的电路连接结构与一号放大电路的相同；二号霍尔电流传感器和二号放大电路的电路连接结构与一号霍尔电流传感器和一号放大电路的电路连接结构相同。
二号放大电路的输出端与一号放大电路的输出端并联后作为装置的输出端。
霍尔电流检测模块的各路信号通过连接器con2与MCU连接。电源VCC为直流电源。
本实用新型的一号霍尔电流传感器要求检测电流范围为4~200A，二号霍尔电流传感器要求检测电流范围为0.05~5A；两个霍尔传感器线性度要求非线性误差小于1%，温漂小于500ppm/℃，重复性误差小于0.5‰，失调电压小于10mv，灵敏度可调。
三极管Q1和三极管Q3为PNP管，三极管Q2和三极管Q4为NPN管，通过切换控制信号s_ctrl1和s_ctrl2来对三极管Q2和三极管Q4进行控制，从而实现大小量程输出信号通道的切换。
Claims (9)
1.一种电流检测装置，其特征在于，该装置包括霍尔电流检测模块、信号处理模块、信号输出控制模块和电源模块；霍尔电流检测模块包括一号霍尔电流传感器和二号霍尔电流传感器，两个霍尔电流传感器在PCB板上为垂直方向放置；霍尔电流检测模块感应电流的变化，并将输出信号传至信号输出控制模块并同时传至信号处理模块；信号处理模块对霍尔输出信号和直流信号进行叠加后传至信号输出控制模块；信号输出控制模块包括MCU和信号切换控制电路，该模块由MCU控制实现通道切换，选择一路信号输出；电源模块为霍尔电流检测模块、信号处理模块和信号输出控制模块供电。
2.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述霍尔电流检测模块的PCB板为U型，且在该PCB板下方设有一供检测电流流过的与该PCB板同样形状的金属块。
3.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述一号霍尔电流传感器的电流检测范围大于二号霍尔电流传感器的电流检测范围。
4.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述一号霍尔电流传感器配有U型屏蔽罩。
5.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述二号霍尔电流传感器配有C型屏蔽罩。
6.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括两路放大电路；两路放大电路分别对所述一号霍尔电流传感器和所述二号霍尔电流传感器的输出信号与5V直流电压信号叠加，再传至所述信号输出控制模块。
7.根据权利要求6所述的电流检测装置，其特征在于，所述霍尔电流检测模块包括一号霍尔电流传感器和二号霍尔电流传感器；信号处理模块包括一号放大电路和二号放大电路，一号放大电路包括放大器U3A，二号放大电路包括放大器U3B；信号切换控制电路包括一号信号切换控制电路和二号信号切换控制电路；一号信号切换控制电路包括三极管Q1和三极管Q2，二号信号切换控制电路包括三极管Q3和三极管Q4；
一号霍尔电流传感器的检测电压管脚VDEC通过电容C1接地；其输出管脚OUT通过电阻R11与一号放大电路的放大器U3A的同相输入端连接，该输出管脚还通过电容C3接地，该输出管脚还通过电阻R1接地；一号霍尔电流传感器的电源管脚与电源VCC连接，该管脚还通过电容C2接地；一号霍尔电流传感器的电源负极端VSS和测试管脚TEST均接地；放大器U3A的输出端通过电阻R15与三极管Q1的发射极连接，该同相输入端还通过电阻R12与电源VCC连接；该放大器的反相输入端通过电阻R13接地，该反相输入端还通过电阻R14与输出端连接；三极管Q1的基极通过电阻R4与三极管Q2的集电极连接，其集电极通过电阻R16接地，同时还与电容C11连接，电容C11的另一端作为一号信号切换控制电路的输出端口；三极管Q2的发射极接地，其基极通过电阻R5与所述MCU的IO端口连接，用于传递MCU的切换控制信号；
二号霍尔电流传感器的电路连接结构与一号霍尔电流传感器的相同；二号放大电路的电路连接结构与一号放大电路的相同；二号霍尔电流传感器和二号放大电路的电路连接结构与一号霍尔电流传感器和一号放大电路的电路连接结构相同；
二号放大电路的输出端与一号放大电路的输出端并联后作为装置的输出端。
8.根据权利要求7所述的电流检测装置，其特征在于，所述电源VCC为直流电源。
9.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述电源模块采用线性低压差稳压器芯片。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN104977459A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-10-14 | 威胜集团有限公司 | 电流检测装置和用该装置制成的电能表及其计量方法 |
| CN107179434A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-09-19 | 重庆大学 | 一种电流测量方法 |
| CN109683532A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-04-26 | 上海应用技术大学 | 一种舵机及多舵机控制器及无人机控制系统 |
| CN115356667A (zh) * | 2022-10-24 | 2022-11-18 | 西南应用磁学研究所(中国电子科技集团公司第九研究所) | 基于单霍尔探头的宽量程强磁场测量系统及其测量方法 |
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2015
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