CN205608064U - 一种电流传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及传感器领域，尤其涉及一种电流传感器，传感器包括第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第一L型磁环、第二L型磁环、U型磁环，第一L型磁环、第二L型磁环以及U型磁环两两邻接，且两两之间间隔存在特定距离以形成缝隙，共形成3个缝隙，第一霍尔元件、第二霍尔元件以及第三霍尔元件分别设置在三个缝隙中间，采用三个霍尔元件放置在椭圆型磁感应器的三个不同位置，解决了霍尔信号输出的稳定性，采取三个霍尔元件放置在三个缝隙处，使得霍尔元件安装简洁。

Description

一种电流传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，尤其涉及一种电流传感器。

背景技术

传感器是将各种参量送入计算机系统，进行智能监测、控制的最前端。随着科技的发展，数字化、网络化传感器应用日益广泛，以其传统方式不可比拟的优势渐渐成为技术的趋势和主流。

近年来，新一代功率半导体器件大量进入电力电子、交流变频调速、逆变装置及开关电源等领域，霍尔电流、电压传感器是近十几年发展起来的测量控制电流、电压的新一代工业用电量传感器，是一种新型的高性能电气检测元件。利用同一只霍尔传感器检测元件既可以检测交流也可以检测直流，甚至可以检测瞬态峰值，因而是替代互感器和分流器的新一代产品，然而，在现有技术中，利用单一霍尔元件固定在某一位置往往表现出来检测效果不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电流传感器，旨在解决现有的电流传感器检测电流稳定性不好的问题。

本实用新型提供了一种电流传感器，电流传感器包括：第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第一L型磁环、第二L型磁环、U型磁环；

第一L型磁环、第二L型磁环以及U型磁环两两邻接，且两两之间间隔存在特定距离以形成缝隙，共形成3个缝隙；

第一霍尔元件、第二霍尔元件以及第三霍尔元件分别设置在三个缝隙中间。

进一步地，第一L型磁环、第二L型磁环以及U型磁环组合成一个椭圆型磁感应器。

进一步地，第一霍尔元件、第二霍尔元件以及第三霍尔元件还连接有恒流电源电路以及驱动放大电路，恒流电源电路与第一霍尔元件、第二霍尔元件以及第三霍尔元件连接，第一霍尔元件、第二霍尔元件以及第三霍尔元件还与驱动放大电路连接。

进一步地，恒流电源电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R8、电阻R9、运算放大器U1、电位器VRS、PNP三极管Q1、稳压管Z1、电容C4；

第一霍尔元件第一引脚、第二霍尔元件第一引脚以及第三霍尔元件第一引脚串联，第一霍尔元件第二引脚、第二霍尔元件第二引脚以及第三霍尔元件第二引脚串联，第一霍尔元件第三引脚、第二霍尔元件第三引脚以及第三霍尔元件第三引脚串联，第一霍尔元件第四引脚、第二霍尔元件第四引脚以及第三霍尔元件第四引脚串联；

电阻R1的一端与外部十二伏电压相连，电阻R1的另一端与电位器VRS的第三引脚相连，电位器VRS的第三引脚与电位器VRS的第二引脚相连，电位器VRS的第一引脚分别与运算放大器U1第二引脚和PNP三极管Q1的发射极相连，稳压管Z1的负极与外部十二伏电压相连，稳压管Z1的的正极分别与电阻R8的一端、电阻R2的一端以及电容C4的一端相连，电阻R2的另一端和电容C4的另一端相连并一 起接地，电阻R8的另一端与运算放大器U1的第三引脚相连，运算放大器U1的第一引脚与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端与PNP三极管Q1的基极相连，三极管Q1的集电极与第一霍尔元件的第一引脚相连，第一霍尔元件的第三引脚接地。

进一步地，运算放大器U1型号为TL082，电位器VRS型号为VRS3296。

进一步地，驱动放大电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R51、电阻R52、电阻R61、电阻R62、电阻R7、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C1、电容C2、电容C3、电位器VRZ以及运算放大器U2；

第一霍尔元件的第一引脚还分别电容C3的一端、电阻R13的一端以及电位器VRZ的第一引脚相连，电容C3的另一端与电阻R13的另一端相连并接地，电位器VRZ的第二引脚接地，电位器VRZ的第三引脚与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与运算放大器U2的第二引脚相连，电阻R3的一端与第一霍尔元件的第二引脚相连，电阻R3的另一端与运算放大器U2第一引脚相连，运算放大器U2第一引脚还通过串联电容C1接地，运算放大器U2第一引脚还通过串联电阻R51以及电阻R52接地，所述运算放大器U2第二引脚还与所述电阻R61的一端相连，电阻R61的另一端与电阻R62的一端相连，电阻R62的另一端与运算放大器U2第三引脚相连，运算放大器U2第二引脚还与电容C2的一端相连，电容C2的另一端与运算放大器U2第三引脚相连，运算放大器U2第三引脚与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端与电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端输出电流信号。

进一步地，运算放大器U2型号为TL082,电位器VRZ型号为VRZ3296。

进一步地，驱动放大电路还包括电阻R10以及电容C5；

电阻R10的一端与所述运算放大器U1第三引脚相连，电阻R10的另一端接地；

电容C5的一端与电阻R11的另一端相连，电容C5的另一端接地。

进一步地，驱动放大电路还包括稳压管TVS3，稳压管TVS3的一端与电阻R12的另一端相连，稳压管TVS3的另一端接地。

本实用新型的电流传感器有益效果:采用三个霍尔元件放置在椭圆型磁感应器的三个不同位置，解决了霍尔信号输出的稳定性，采取三个霍尔元件放置在三个缝隙处，使得霍尔元件安装简洁。

附图说明

图1为本实用新型一实施例一种电流传感器的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例一种电流传感器的恒流电源电路的电路图；

图3为本实用新型一实施例一种电流传感器的驱动放大电路的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型一实施例一种电流传感器的结构示意图，参考图1，一种电流传感器，包括：第一霍尔元件1、第二霍尔元件2、 第三霍尔元件3、第一L型磁环4、第二L型磁环5、U型磁环6；

第一L型磁环4、第二L型磁环5以及U型磁环6邻接，第一L型磁环4、第二L型磁环5以及U型磁环6之间留有三个缝隙，第一L型磁环4、第二L型磁环5以及U型磁环6组合成一个椭圆型磁感应器，椭圆型磁感应器固定在PCB板上。

第一霍尔元件1、第二霍尔元件2以及第三霍尔元件3分别设置在椭圆型磁感应器的三个缝隙中间。

第一霍尔元件1、第二霍尔元件2以及第三霍尔元件3还连接有恒流电源电路以及驱动放大电路，恒流电源电路与第一霍尔元件1、第二霍尔元件2以及第三霍尔元件3连接，所述第一霍尔元件1、第二霍尔元件2以及第三霍尔元件3还与驱动放大电路连接。

三个霍尔元件用于检测磁感应强度，并通过输出一个与检测到磁感应强度相关的电信号，采用三个霍尔元件放置在椭圆型磁感应器的三个不同位置，解决了霍尔信号输出的稳定性。

采取三个霍尔元件放置在三个缝隙处，使得霍尔元件安装简洁。

图2为本实用新型一实施例一种电流传感器的恒流电源电路的电路图，参考图2，恒流电源电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R8、电阻R9、运算放大器U1、电位器VRS、PNP三极管Q1、稳压管Z1、电容C4；

所述第一霍尔元件第一引脚、第二霍尔元件第一引脚以及第三霍尔元件第一引脚串联，所述第一霍尔元件第二引脚、第二霍尔元件第二引脚以及第三霍尔元件第二引脚串联，所述第一霍尔元件第三引 脚、第二霍尔元件第三引脚以及第三霍尔元件第三引脚串联，所述第一霍尔元件第四引脚、第二霍尔元件第四引脚以及第三霍尔元件第四引脚串联；

所述电阻R1的一端与外部十二伏电压相连，电阻R1的另一端与所述电位器VRS的第三引脚相连，所述电位器VRS的第三引脚与所述电位器VRS的第二引脚相连，所述电位器VRS的第一引脚分别与运算放大器U1第二引脚和PNP三极管Q1的发射极相连，所述稳压管Z1的负极与外部十二伏电压相连，所述稳压管Z1的的正极分别与所述电阻R8的一端、电阻R2的一端以及电容C4的一端相连，所述电阻R2的另一端和电容C4的另一端相连并一起接地，所述电阻R8的另一端与所述运算放大器U1第三引脚相连，所述运算放大器U1第一引脚与所述电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端与所述PNP三极管Q1的基极相连，所述三极管Q1的集电极与所述第一霍尔元件第一引脚相连，所述第一霍尔元件第三引脚接地，恒流电源电路通过稳压管Z1的稳压、电容C4以及电阻R2的滤波、电位器VRS电阻的调节，能提供出稳定电压给霍尔元件供电。

优选地，运算放大器U1型号为TL082，所述电位器VRS型号为VRS3296。

图3为本实用新型一实施例一种电流传感器的驱动放大电路的电路图，参考图3，驱动放大电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R51、电阻R52、电阻R61、电阻R62、电阻R7、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C1、电容C2、电容C3、电位器VRZ以及运算放大器U2；

电位器VRZ包括电位器VRZ的第一引脚、电位器VRZ的第二引脚以及电位器VRZ的第三引脚，运算放大器U2包括运算放大器U2的第一引脚、运算放大器U2的第二引脚以及运算放大器U2的第三引脚；

第一霍尔元件的第一引脚还分别与电容C3的一端、电阻R13的一端以及电位器VRZ第一引脚相连，电容C3的另一端与电阻R13的另一端相连并接地，电位器VRZ的第二引脚接地，电位器VRZ的第三引脚与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与运算放大器U2的第二引脚相连，电阻R3的一端与第一霍尔元件的第二引脚相连，电阻R3的另一端与运算放大器U2的第一引脚相连，运算放大器U2的第一引脚还通过串联电容C1接地，运算放大器U2第一引脚还通过串联电阻R51以及电阻R52接地，运算放大器U2的第二引脚还与电阻R61的一端相连，电阻R61的另一端与电阻R62的一端相连，电阻R62的另一端与运算放大器U2第三引脚相连，运算放大器U2第二引脚还与电容C2的一端相连，电容C2的另一端与运算放大器U2第三引脚相连，运算放大器U2第三引脚与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端与电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端输出电流信号，驱动放大电路通过电容C3以及电阻R13的滤波、电位器VRZ电阻的调节，能提供出稳定电压给运算放大器U2供电,通过运算放大器U2把三个霍尔元件输入的电信号放大再输出。

本实施新型的电流传感器工作原理：原边电流Ip在椭圆型磁感应器的中心空心处产生一个磁场，三个霍尔元件在不同位置分别检测到磁感应强度，磁感应强度的大小反应原边电流Ip的大小，三个霍 尔元件输出一个与检测到磁感应强度相关的电信号，电信号大小反应磁感应强度的大小，电信号通过驱动放大电路的放大，再由电阻R12输出，这个输出电流按一定的比例放大能够真实的反应被测试原边电流Ip的大小。

优选地，运算放大器U2型号为TL082,所述电位器VRZ型号为VRZ3296。

优选地，驱动放大电路还包括电阻R10以及电容C5，电阻R10的一端与运算放大器U1第三引脚相连，电阻R10的另一端接地，电容C5的一端与电阻R11的另一端相连，电容C5的另一端接地，通过电阻R10和电容C5的滤波，使输出电流更大稳定。

优选地，驱动放大电路还包括稳压管TVS3，稳压管TVS3的一端与电阻R12的另一端相连，稳压管TVS3的另一端接地，驱动放大电路通过并联稳压管TVS3，同样使输出电流更大稳定。

本实用新型实施例提供的一个或多个技术方案，至少有以下技术效果：

1)采用三个霍尔元件放置在椭圆型磁感应器的三个不同位置，解决了霍尔信号输出的稳定性。

2)采取三个霍尔元件放置在三个缝隙处，使得霍尔元件安装简洁。

3)恒流电源电路通过稳压管Z1的稳压、电容C4以及电阻R2的滤波、电位器VRS电阻的调节，能提供出稳定电压给霍尔元件供电。

4)驱动放大电路通过电阻R10和电容C5的滤波，使输出电流更 大稳定。

5)驱动放大电路通过并联稳压管TVS3，同样使输出电流更大稳定。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电流传感器，其特征在于，包括：第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第一L型磁环、第二L型磁环、U型磁环；

所述第一L型磁环、第二L型磁环以及U型磁环两两邻接，且两两之间间隔存在特定距离以形成缝隙，共形成3个缝隙；

所述第一霍尔元件、第二霍尔元件以及第三霍尔元件分别设置在三个缝隙中间。

2.根据权利要求1所述的一种电流传感器，其特征在于，所述第一L型磁环、第二L型磁环以及U型磁环组合成一个椭圆型磁感应器。

3.根据权利要求1或2所述的一种电流传感器，其特征在于，所述第一霍尔元件、第二霍尔元件以及第三霍尔元件还连接有恒流电源电路以及驱动放大电路，所述恒流电源电路与所述第一霍尔元件、第二霍尔元件以及第三霍尔元件连接，所述第一霍尔元件、第二霍尔元件以及第三霍尔元件还与所述驱动放大电路连接。

4.根据权利要求3所述的一种电流传感器，其特征在于，所述恒流电源电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R8、电阻R9、运算放大器U1、电位器VRS、PNP三极管Q1、稳压管Z1、电容C4；

第一霍尔元件第一引脚、第二霍尔元件第一引脚以及第三霍尔元件第一引脚串联，第一霍尔元件第二引脚、第二霍尔元件第二引脚以及第三霍尔元件第二引脚串联，第一霍尔元件第三引脚、第二霍尔元件第三引脚以及第三霍尔元件第三引脚串联，第一霍尔元件第四引脚、第二霍尔元件第四引脚以及第三霍尔元件第四引脚串联；

所述电阻R1的一端与外部十二伏电压相连，电阻R1的另一端与 所述电位器VRS的第三引脚相连，所述电位器VRS的第三引脚与所述电位器VRS的第二引脚相连，所述电位器VRS的第一引脚分别与运算放大器U1第二引脚和PNP三极管Q1的发射极相连，所述稳压管Z1的负极与外部十二伏电压相连，所述稳压管Z1的的正极分别与所述电阻R8的一端、电阻R2的一端以及电容C4的一端相连，所述电阻R2的另一端和电容C4的另一端相连并一起接地，所述电阻R8的另一端与所述运算放大器U1的第三引脚相连，所述运算放大器U1的第一引脚与所述电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端与所述PNP三极管Q1的基极相连，所述三极管Q1的集电极与所述第一霍尔元件的第一引脚相连，所述第一霍尔元件的第三引脚接地。

5.根据权利要求4所述的一种电流传感器，其特征在于，所述运算放大器U1型号为TL082，所述电位器VRS型号为VRS3296。

6.根据权利要求5所述的一种电流传感器，其特征在于，所述驱动放大电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R51、电阻R52、电阻R61、电阻R62、电阻R7、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C1、电容C2、电容C3、电位器VRZ以及运算放大器U2；

所述第一霍尔元件的第一引脚还分别与所述电容C3的一端、电阻R13的一端以及电位器VRZ的第一引脚相连，所述电容C3的另一端与所述电阻R13的另一端相连并接地，所述电位器VRZ的第二引脚接地，所述电位器VRZ的第三引脚与所述电阻R7的一端相连，所述电阻R7的另一端与所述运算放大器U2的第二引脚相连，所述电阻R3的一端与所述第一霍尔元件的第二引脚相连，所述电阻R3的另一 端与所述运算放大器U2第一引脚相连，所述运算放大器U2第一引脚还通过串联所述电容C1接地，所述运算放大器U2第一引脚还通过串联所述电阻R51以及电阻R52接地，所述运算放大器U2第二引脚还与所述电阻R61的一端相连，所述电阻R61的另一端与所述电阻R62的一端相连，所述电阻R62的另一端与所述运算放大器U2第三引脚相连，所述运算放大器U2第二引脚还与所述电容C2的一端相连，所述电容C2的另一端与所述运算放大器U2第三引脚相连，所述运算放大器U2第三引脚与所述电阻R11的一端相连，所述电阻R11的另一端与所述电阻R12的一端相连，所述电阻R12的另一端输出电流信号。

7.根据权利要求6所述的一种电流传感器，其特征在于，运算放大器U2型号为TL082,所述电位器VRZ型号为VRZ3296。

8.根据权利要求7所述的一种电流传感器，其特征在于，所述驱动放大电路还包括电阻R10以及电容C5；

所述电阻R10的一端与所述运算放大器U1第三引脚相连，所述电阻R10的另一端接地；

所述电容C5的一端与所述电阻R11的另一端相连，所述电容C5的另一端接地。

9.根据权利要求8所述的一种电流传感器，其特征在于，所述驱动放大电路还包括稳压管TVS3，所述稳压管TVS3的一端与所述电阻R12的另一端相连，所述稳压管TVS3的另一端接地。