CN207662953U - 一种高精度闭环霍尔电流传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高精度闭环霍尔电流传感器，包括原边导线、磁芯和霍尔元件，所述磁芯上开设有用于放置所述霍尔元件的容纳槽，所述霍尔元件放置于所述容纳槽内，所述霍尔元件输出端与零点消除模块相连，所述零点消除模块与放大模块相连，所述放大模块经补偿电流调节模块与缠绕在所述磁芯上的所述副边导线输入端相连，所述副边导线输出端连接采样电阻的一端，所述采样电阻的另一端接地，且所述采样电阻两端并联有电压采集器。本实用新型采用上述结构的高精度闭环霍尔电流传感器，通过设置非贯穿容纳槽放置霍尔元件，可消除漏磁现象，同时通过设置零点消除模块，可消除霍尔元件产生的零漂和温漂，从而提高检测的精确度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电流检测技术，尤其涉及一种高精度闭环霍尔电流传感器。
背景技术
目前，在工业检测领域中通常对电流的测量有较高精度要求，比如要求电流传感器有很小的位置误差、零点漂移和温漂，以及要求有较高的频率，但是常规的闭环霍尔采用带有贯穿缺口的磁芯，在缺口中放置霍尔元件，用霍尔元件作为检测磁信号的检测器件，进而推动反馈线圈，使其产生的磁场与原边电流产生的磁场相抵消，从而使磁芯保持为零磁通状态，贯穿缺口的设置，由于存在漏磁的现象，使得磁路变得不完整，由此使得原边导线在磁芯穿孔中的位置不同导致霍尔元件的输出不一致，从而产生较大的位置误差，也因为贯穿缺口的存在导致互感效应降低，在高频时输出信号衰减严重。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种高精度闭环霍尔电流传感器，通过设置非贯穿容纳槽放置霍尔元件，可消除漏磁现象，同时通过设置零点消除模块，可消除霍尔元件产生的零漂和温漂，从而提高检测的精确度。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种高精度闭环霍尔电流传感器，包括原边导线、磁芯和霍尔元件，所述磁芯上开设有用于放置所述霍尔元件的容纳槽，所述霍尔元件放置于所述容纳槽内，所述霍尔元件输出端与零点消除模块相连，所述零点消除模块与放大模块相连，所述放大模块经驱动模块与缠绕在所述磁芯上的所述副边导线输入端相连，所述副边导线输出端连接采样电阻的一端，所述采样电阻的另一端接地，且所述采样电阻两端并联有电压采集器。
优选的，所述零点消除模块为由PMOS管和NMOS管组成的两相旋转电流控制电路，所述放大模块为集成运算放大电路，所述驱动模块为推挽电路，所述霍尔元件为十字形CMOS集成霍尔传感器。
优选的，所述磁芯关于圆心对称两端均设有所述容纳槽，所述容纳槽为非贯穿凹槽，两个所述容纳槽开口朝向所述磁芯的同一侧。
优选的，所述磁芯为低剩磁的软磁材料，所述原边导线和所述副边导线均为宽温型漆包线。
优选的，所述电压采集器为数字电压表。
因此，本实用新型的采用上述结构的高精度闭环霍尔电流传感器，通过设置非贯穿容纳槽放置霍尔元件，可消除漏磁现象，同时通过设置零点消除模块，可消除霍尔元件产生的零漂和温漂，从而提高检测的精确度。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的实施例一种高精度闭环霍尔电流传感器的结构图；
图2为本实用新型的实施例一种高精度闭环霍尔电流传感器的电路原理图。
其中：1、磁芯；2、霍尔元件；3、原边导线；4、零点消除模块；5、放大模块；6、驱动模块；7、副边导线；8、采样电阻。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。
图1为本实用新型的实施例一种高精度闭环霍尔电流传感器的结构图，如图1所示，本实用新型的结构，高精度闭环霍尔电流传感器，包括原边导线3、磁芯1和霍尔元件2，磁芯1上开设有用于放置霍尔元件2的容纳槽，霍尔元件2放置于容纳槽内，优选的，磁芯1关于圆心对称两端均设有容纳槽，容纳槽为非贯穿凹槽，且两个容纳槽开口朝向磁芯1的同一侧，霍尔元件2输出端与零点消除模块4相连，零点消除模块4与放大模块5相连，放大模块5经驱动模块6与缠绕在磁芯1上的副边导线7输入端相连，副边导线7输出端连接采样电阻8的一端，采样电阻8的另一端接地，且采样电阻8两端并联有电压采集器，电压采集器为数字电压表，便于读取数据，通过设置非贯穿容纳槽放置霍尔元件2，可消除漏磁现象，同时通过设置零点消除模块4，可消除霍尔元件2产生的零漂和温漂，从而提高检测的精确度，磁芯1为低剩磁的软磁材料，原边导线3和副边导线7均为宽温型漆包线，提高使用寿命和测量精确度。
图2为本实用新型的实施例一种高精度闭环霍尔电流传感器的电路原理图，如图2所示，零点消除模块4为由PMOS管和NMOS管组成的两相旋转电流控制电路，放大模块5为集成运算放大电路，驱动模块6为推挽电路，霍尔元件2为十字形CMOS集成霍尔传感器。具体的，PMOS管包括PM1和PM2，NMOS管包括CM1、CM2、CM3、CM4、CM5和CM6，推挽电路包括NPN三极管和PNP三极管，PM1的g端和CM1的g端均连接NCKL信号，PM2的g端与CM2的g端均连接CLK信号，NCKL信号和CLK信号为由RC振荡器产生的互补时钟控制信号，即在一个时钟周期内，NCKL信号为高电平时，CLK信号为低电平，否则相反；PM1的d端与PM2的d端相连，且PM1的d端与PM2的d端之间接有VDD， PM1的B端和s端串联后接于霍尔元件2的a端，PM1的s端和霍尔元件2的a端之间还连接有CM5的d端和B端，CM5的g端连接NCKL信号，PM2的B端和s端串联后接于霍尔元件2的b端，PM2的s端与霍尔元件2的b端之间连接有CM6的s端和B端，CM6的g端连接CLK信号，CM6的d端与CM5的s端串联后输出电压信号V1；CM1的d端与霍尔元件2的d端相连，CM1的B端与s端串联后接地，CM2的B端与s端串联后也接地，CM2的d端与霍尔元件2的c端相连，霍尔元件2的c端和CM2的d端之间与CM4的s端相连，CM4的s端与CM4的B端串联，CM4的g端连接NCKL信号，CM1的d端还与CM3的B端和d端相连，CM3的g端连接CLK信号，CM3的s端与CM4的d端串联后输出电压信号V2；电压信号V1和电压信号V2分别在运算放大电路的同向输入端和反向输入端，运算放大电路的输出端与推挽电路输入端相连，推挽电路的输出端与副边导线7输入端相连，副边导线7输出端连接采样电阻8，当NCKL信号为高电平，CLK信号为低电平时，PM1、CM2、CM3和CM6均导通，PM2、CM1、CM4和CM5均截止，霍尔元件2的a端、c端口接入电源与地之间, a端和c端之间产生电流，同时，若存在磁场，霍尔元件2的b端和d端之间产生霍尔电动势，有电压输出；当NCKL信号为低电平，CLK信号为高电平时，PM1、CM2、CM3和CM6均截止，PM2、CM1、CM4和CM5均导通，霍尔元件2的b端和d端之间产生电流，同时，若存在磁场，a端和c端之间产生霍尔电动势；由此可知，旋转电流控制电路使霍尔元件2的输出电流在一个时钟周期内发生0°到90°的正交旋转，产生的霍尔电动势VH的极性也发生周期性的变化，但是失调电压VOP的极性不会随着电流的旋转发生变化，故当NCKL信号为高电平，CLK信号为低电平时，V1与V2之间的电压为-VH+V0P；当NCKL信号为低电平，CLK信号为高电平时，V1与V2之间电压为VH+VOP，输入到后面的放大电路相减，放大电路输出可得到加倍的霍尔电压2VH，同时消除失调电压，放大电路输出信号输入到推挽电路，推挽电路中的两个三极管根据输入信号的极性实现单向导通，产生电流，推动副边导线7产生足够的补偿电流，直至霍尔元件2产生的霍尔电动势为零，由电压采集器采集采样电阻8两端的电压，根据欧姆定律得出副边电流，由副边电流和线圈的匝数比即可得出原边电流的大小。
因此，本实用新型的采用上述结构的高精度闭环霍尔电流传感器，通过设置非贯穿容纳槽放置霍尔元件，可消除漏磁现象，同时通过设置零点消除模块，可消除霍尔元件产生的零漂和温漂，从而提高检测的精确度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种高精度闭环霍尔电流传感器，包括原边导线、磁芯和霍尔元件，其特征在于：所述磁芯上开设有用于放置所述霍尔元件的容纳槽，所述霍尔元件放置于所述容纳槽内，所述霍尔元件输出端与零点消除模块相连，所述零点消除模块与放大模块相连，所述放大模块经驱动模块与缠绕在所述磁芯上的副边导线输入端相连，所述副边导线输出端连接采样电阻的一端，所述采样电阻的另一端接地，且所述采样电阻两端并联有电压采集器。
2.根据权利要求1所述的一种高精度闭环霍尔电流传感器，其特征在于：所述零点消除模块为由PMOS管和NMOS管组成的两相旋转电流控制电路，所述放大模块为集成运算放大电路，所述驱动模块为推挽电路，所述霍尔元件为十字形CMOS集成霍尔传感器。
3.根据权利要求1所述的一种高精度闭环霍尔电流传感器，其特征在于：所述磁芯关于圆心对称两端均设有所述容纳槽，所述容纳槽为非贯穿凹槽，两个所述容纳槽开口朝向所述磁芯的同一侧。
4.根据权利要求1所述的一种高精度闭环霍尔电流传感器，其特征在于：所述磁芯为低剩磁的软磁材料，所述原边导线和所述副边导线均为宽温型漆包线。
5.根据权利要求1所述的一种高精度闭环霍尔电流传感器，其特征在于：所述电压采集器为数字电压表。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721507283.4U CN207662953U (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 一种高精度闭环霍尔电流传感器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201721507283.4U CN207662953U (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 一种高精度闭环霍尔电流传感器 |
Publications (1)
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| CN207662953U true CN207662953U (zh) | 2018-07-27 |
Family
ID=62938999
Family Applications (1)
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| CN201721507283.4U Active CN207662953U (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 一种高精度闭环霍尔电流传感器 |
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|---|---|
| CN (1) | CN207662953U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109444513A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-08 | 三峡大学 | 一种双磁芯低温漂霍尔电流传感器 |
| CN111026220A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-17 | 南京邮电大学 | 一种cmos霍尔传感器温度稳定控制系统 |
| CN116539942A (zh) * | 2023-07-06 | 2023-08-04 | 深圳市知用电子有限公司 | 磁通检测系统与电流传感器 |
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2017
- 2017-11-13 CN CN201721507283.4U patent/CN207662953U/zh active Active
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