CN204789746U - 电流检测装置及用该装置制成的电能表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电流检测装置及用该装置制成的电能表，电流检测装置包括电流检测模块和管理芯片，电流检测模块包括双量程霍尔传感器和双量程霍尔传感器输出选择电路，双量程霍尔传感器的输入端与被测电流连接，输出端与双量程霍尔传感器输出选择电路连接，双量程霍尔传感器输出选择电路的输出端与管理芯片连接，同时双量程霍尔传感器输出选择电路的控制端与管理芯片连接；本实用新型提供的电流检测装置，由于采用双量程霍尔传感器及相应的输出选择电路，有效拓展了电流测量范围，提高了测量精度，适用性和扩展性好。本实用新型提供的电能表，由于电流测量范围宽、电流测量精度高，有效提高了电能表的计量精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电流检测装置及用该装置制成的电能表。
背景技术
目前，电流检测通常采用电流互感器CT、锰铜分流器或者专用的电流采样电路来完成电流的采样工作。
在电力计量领域，电流采样采用电流互感器CT或者锰铜分流器时，电流采样具体如图1所示：火线电流和零线电流分别经过锰铜分流器、零线电流互感器CT取样后，经过抗混叠滤波电路进入计量芯片，在计量芯片中经过ADC采样、滤波处理等处理后，由相应的一套计算参数（如火线电流换算系数、火线功率换算系数和火线能量门限值等）运算得到各种瞬时或有效测量值，如电流、功率等。但是，电流互感器CT存在磁芯饱和及带宽较窄问题，而锰铜分流器在信号较大时存在发热及电气隔离等问题。霍尔传感器虽然不存在上述问题，且具有直流测量功能，但单霍尔传感器测量时其动态范围较窄，测量的电流范围有限。此外，大多数电流取样装置都采用单传感器（单电流互感器或单锰铜分流器）对某一路电量信号(电压或电流)进行取样，单传感器的测量范围有限。
采用专用的电流采样电路，往往需要针对不同的被测电流等级设计不同的电流采样电路，单一的电流采样电路应用范围十分有限。
实用新型内容
本实用新型的目的之一在于提供一种测量范围广、测量精度高、适用性广的电流检测装置。
本实用新型的目的之二在于将上述电流检测装置应用于电能表，以提供一种计量精度高的电能表。
本实用新型提供的这种电流检测装置，包括电流检测模块和管理芯片，电流检测模块包括双量程霍尔传感器和双量程霍尔传感器输出选择电路，双量程霍尔传感器的输入端与被测电流连接，输出端与双量程霍尔传感器输出选择电路连接，双量程霍尔传感器输出选择电路的输出端与管理芯片连接，同时双量程霍尔传感器输出选择电路的控制端与管理芯片连接。
所述的管理芯片为带有D/A转换功能的管理芯片。
所述的电流检测装置还包括计量芯片，计量芯片串联在双量程霍尔传感器输出选择电路和管理芯片之间。
所述的电流检测装置还包括滤波电路，滤波电路串联在双量程霍尔传感器输出选择电路之后，用于为后端连接的模块进行信号滤波处理。
所述的双量程霍尔传感器包括大量程霍尔传感器和小量程霍尔传感器。
所述的双量程霍尔传感器输出选择电路包括两个开关管及相应的开关管驱动模块，管理芯片的I/O引脚通过开关管驱动模块控制开关管的开通与关断，双量程霍尔传感器模块的两路输出分别通过开关管后输出信号到后一级的滤波电路。
所述的双量程霍尔传感器包括U型电流导轨，U型PCB板，安装孔，小量程霍尔电流传感器和大量程霍尔电流传感器，U型PCB板紧贴在U型电流导轨的上面，U型电流导轨通过安装孔与电力线串接，产生磁场，集成在U型PCB上的小量程霍尔电流传感器和大量程电流传感器通过感应电力线上电流产生的磁场分别产生输出电压。
所述的双量程霍尔传感器输出选择电路的开关管及相应的开关管驱动模块采用三极管及相应的驱动电路时，管理芯片的I/O引脚通过第一电阻连接到一个NPN三极管的基极，NPN三极管的发射极与地连接，NPN三极管的集电极通过第二电阻与一个PNP三极管的基极连接，双量程霍尔传感器模块的一路输出信号通过第三电阻连接到PNP三极管的发射极，PNP三极管的集电极为信号输出端，连接后一级的滤波电路；双量程霍尔传感器模块的另一路输出信号通过同样的电路连接后一级的滤波电路。
本实用新型由于采用双量程霍尔传感器进行电流的测量，弥补了电流互感器CT存在磁芯饱和及带宽较窄的问题、锰铜分流器在信号较大时存在发热及电气隔离的问题和电流采样电路适用范围窄、电路复杂等问题，采用双量程霍尔传感器及相应的输出选择电路同时对电流进行传感和选择，拓展了电流测量范围，提高了测量精度，双霍尔传感器及相应的输出选择电路电路简单、实现方便，其适用性和扩展性好。本实用新型适用于各种需要进行电流检测的场合或者电流检测的仪器仪表，如电力系统的电流检测、蓄电池的充电电流检测、电能表、电流表等。
本发明提供的用上述电流检测装置制成的电能表，能有效提高电能表测量电流的精度及范围，提高了电能表的计量精度。
附图说明
图1为现有技术的电路框图。
图2为本实用新型的功能模块图。
图3为本实用新型的双量程霍尔传感器的结构示意图。
图4为本实用新型的双量程霍尔传感器输出选择电路的功能模块图。
图5为本实用新型的双量程霍尔传感器输出选择电路的电路原理图。
图6为本实用新型的电能表的功能模块图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行进一步的说明。
图2~图5为本发明提供的电流检测装置的附图。
如图2所示为本实用新型的功能模块图；本实用新型包括电流检测模块和管理芯片，电流检测模块包括双量程霍尔传感器和双量程霍尔传感器输出选择电路，双量程霍尔传感器的输入端与被测电流连接，输出端与双量程霍尔传感器输出选择电路连接，双量程霍尔传感器输出选择电路的输出端与管理芯片连接，同时双量程霍尔传感器输出选择电路的控制端与管理芯片连接。
如图3所示为本实用新型的双量程霍尔传感器结构示意图；双量程霍尔传感器由U型电流导轨，U型PCB板11，PCB板上的安装孔12，小量程霍尔传感器13，大量程霍尔传感器14组成，其中U型PCB板11紧贴在U型电流导轨的上面，U型电流导轨通过安装孔与电力线串接，产生磁场，集成在U型PCB板11上的小量程霍尔传感器13和大量程传感器14通过感应电力线上电流产生的磁场分别产生输出电压OUT1和OUT2。大、小量程霍尔传感器通过各自的屏蔽罩进行保护，防止相互之间和外界的磁场干扰。
如图4~5所示为本实用新型技术的双量程霍尔传感器输出选择电路的功能模块图及一种实施例的电路原理图；双量程霍尔传感器输出选择电路包括两个开关管及相应的开关管驱动模块和一片管理芯片，管理芯片的I/O引脚通过开关管驱动模块控制开关管的开通和关断，双量程霍尔传感器模块的两路输出分别通过开关管后输出信号到后一级的滤波电路；当开关管及开关管驱动模块采用三极管及相应的驱动电路时，具体电路如图5所示：对于双量程霍尔传感器的一路输出信号，管理芯片的I/O引脚通过第一电阻连接到一个NPN三极管的基极，NPN三极管的发射极与地连接，NPN三极管的集电极通过第二电阻与一个PNP三极管的基极连接，双量程霍尔传感器模块的一路输出信号通过第三电阻连接到PNP三极管的发射极，PNP三极管的集电极为信号输出端，连接后一级的滤波电路；双量程霍尔传感器的另一路输出信号通过同样的电路连接到后一级的滤波电路。
如图6所示为本实用新型的电能表的功能模块图；电流检测模块用于检测电力线上火线的电流，电流检测模块的输出通过滤波电路1连接到计量芯片，双量程霍尔传感器输出选择电路的控制端与管理芯片的I/O引脚连接。
本实用新型应用在电能表时，将本实用新型的电流检测装置替换原电能表内的电流检测模块即可。
Claims (9)
1.一种电流检测装置，包括电流检测模块和管理芯片，电流检测模块包括双量程霍尔传感器和双量程霍尔传感器输出选择电路，双量程霍尔传感器的输入端与被测电流连接，输出端与双量程霍尔传感器输出选择电路连接，双量程霍尔传感器输出选择电路的输出端与管理芯片连接，同时双量程霍尔传感器输出选择电路的控制端与管理芯片连接。
2.根据权利要求1所述的一种电流检测装置，其特征在于所述的管理芯片为带有D/A转换功能的管理芯片。
3.根据权利要求1所述的一种电流检测装置，其特征在于所述的电流检测装置还包括计量芯片，计量芯片串联在双量程霍尔传感器输出选择电路和管理芯片之间。
4.根据权利要求1所述的一种电流检测装置，其特征在于所述的电流检测装置还包括滤波电路，滤波电路串联在双量程传感器输出选择电路和管理芯片之间。
5.根据权利要求1所述的一种电流检测装置，其特征在于所述的双量程霍尔传感器包括大量程霍尔传感器和小量程霍尔传感器。
6.根据权利要求1所述的一种电流检测装置，其特征在于所述的双量程霍尔传感器输出选择电路包括两个开关管及相应的开关管驱动模块，管理芯片的I/O引脚通过开关管驱动模块控制开关管的开通与关断，双量程霍尔传感器模块的两路输出分别通过开关管后输出信号到后一级的滤波电路。
7.根据权利要求1所述的一种电流检测装置，其特征在于所述的双量程霍尔传感器包括U型电流导轨，U型PCB板，安装孔，小量程霍尔电流传感器和大量程霍尔电流传感器，U型PCB板紧贴在U型电流导轨的上面，U型电流导轨通过安装孔与电力线串接，产生磁场，集成在U型PCB上的小量程霍尔电流传感器和大量程电流传感器通过感应电力线上电流产生的磁场分别产生输出电压。
8.根据权利要求1所述的一种电流检测装置，其特征在于所述的双量程霍尔传感器输出选择电路的开关管及相应的开关管驱动模块采用三极管及相应的驱动电路时，管理芯片的I/O引脚通过第一电阻连接到一个NPN三极管的基极，NPN三极管的发射极与地连接，NPN三极管的集电极通过第二电阻与一个PNP三极管的基极连接，双量程霍尔传感器模块的一路输出信号通过第三电阻连接到PNP三极管的发射极，PNP三极管的集电极为信号输出端，连接后一级的滤波电路；双量程霍尔传感器模块的另一路输出信号通过同样的电路连接后一级的滤波电路。
9.一种用权利要求1~8之一所述电流检测装置制成的电能表。
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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 |
| CN108377146A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-08-07 | 歌尔科技有限公司 | 一种霍尔检测电路和智能穿戴设备 |
| CN115752604A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-07 | 广州市自来水有限公司 | 一种基于物联网的双路供电智能水表 |
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