CN211293039U - 一种ac/dc漏电流传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种AC/DC漏电流传感器，包括DC检测电路和AC检测电路，所述DC检测电路包括用于感应DC漏电电流的第一二次线圈和连接于所述第一二次线圈的DC漏电流处理电路；所述AC检测电路包括用于感应AC漏电电流的第二二次线圈和连接于所述第二二次线圈的AC漏电流处理电路；所述DC漏电流处理电路的DC输出端和AC漏电流处理电路的AC输出端分别连接于电能测量芯片的两个输入端。本实用新型集检测AC漏电流、DC漏电流于一体，节省检测设备的体积和占用空间，同时降低了成本；采用双铁芯设计，减少交直流相互间影响，提高测量精度。

Description

一种AC/DC漏电流传感器

技术领域

本实用新型属于漏电流检测技术领域，尤其是涉及一种 AC/DC漏电流传感器。

背景技术

目前，电流检测技术中一般分别采用交流漏电传感器检测交流电，直流漏电传感器检测直流电。这样分开检测的方式能够保证测量的准确度，避免相互干扰，但是会造成成本提高，体积增大等缺点。为了将两者结合，人们提出了交直流漏电传感器，现有技术的交直流漏电传感器虽然解决了成本和体积问题，但是仍然存在不足，例如现有技术的交直流漏电传感器存在结构复杂，输出信号不好控制等缺点，且现有技术的交流检测容易受到直流信号的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种AC/DC漏电流传感器。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：

一种AC/DC漏电流传感器，包括DC检测电路和AC检测电路，

所述DC检测电路包括用于感应DC漏电电流的第一二次线圈和连接于所述第一二次线圈的DC漏电流处理电路；

所述AC检测电路包括用于感应AC漏电电流的第二二次线圈和连接于所述第二二次线圈的AC漏电流处理电路；

所述DC漏电流处理电路的DC输出端和AC漏电流处理电路的 AC输出端分别连接于电能测量芯片的两个输入端。

在上述的AC/DC漏电流传感器中，所述的AC漏电流处理电路包括连接于所述第二二次线圈的负载电阻，所述负载电阻远离所述第二二次线圈的一端连接于所述电能测量芯片的输入端；

所述第二二次线圈与负载电阻的公共端连接有第一电阻，所述负载电阻远离所述第一电阻的一端连接有第一电容，所述第一电容和第一电阻远离所述负载电阻的一端均连接于接地端。

在上述的AC/DC漏电流传感器中，所述DC漏电流处理电路包括基准电压发生电路、AC感应电路和滤波转换电路，所述基准电压发生电路的输入端连接于所述电能测量芯片的稳压源输出端，所述AC感应电路的输入端连接于所述基准电压发生电路的输出端和第一二次线圈，所述AC感应电路的输出端通过滤波转换电路连接于电能测量芯片的输入端。

在上述的AC/DC漏电流传感器中，所述基准电压发生电路包括第一运算放大器，稳压源输出端连接于所述第一运算放大器的正输入端，所述第一运算放大器的负输入端通过第二电阻连接于接地端，通过第三电阻连接于第一运算放大器的输出端，并使所述第一运算放大器的输出端输出2.5V基准电压。

在上述的AC/DC漏电流传感器中，所述AC感应电路包括第二运算放大器、第三运算放大器和第四运算放大器，所述第二运算放大器的负输入端和第三运算放大器的正输入端连接于所述第一运算放大器的输出端，第二运算放大器的输出端和第三运算放大器的输出端分别连接于第四运算放大器的负输入端和正输入端，所述第四运算放大器的输出端，及第二运算放大器的正输入端和第三运算放大器的负输入端分别连接于所述第一二次线圈的两端，且所述第二运算放大器、第三运算放大器和第一二次线圈的公共端连接于所述滤波转换电路。

在上述的AC/DC漏电流传感器中，所述滤波转换电路包括波形发生电阻和依次连接于所述波形发生电阻的转换滤波器和同相缩放滤波器，所述波形发生电阻的一端连接于2.5V基准电压，另一端连接于所述转换滤波器的正极和第一二次线圈远离所述第四运算放大器的一端，所述同相缩放滤波器的输入正端连接于所述转换滤波器的输出端，输入负端连接于基准电压发生电路，输出端连接于所述电能测量芯片。

在上述的AC/DC漏电流传感器中，所述基准电压发生电路还包括第七运算放大器，稳压源输出端连接于所述第七运算放大器的正输入端，所述第七运算放大器的负输入端通过第四电阻连接于接地端，通过第五电阻连接于第七运算放大器的输出端，并使所述第七运算放大器的输出端输出4.6V基准电压，所述同相缩放滤波器的输入负端连接于所述4.6V基准电压。

在上述的AC/DC漏电流传感器中，所述滤波转换电路的输出端通过中间电路连接于所述电能测量芯片，所述中间电路包括依次串联在所述同相缩放滤波器输出端和电能测量芯片之间的第六电阻、第七电阻，所述第六电阻和第七电阻的公共端连接有相互并联的第八电阻和第二电容，且所述第八电阻和第二电容远离所述第六电阻和第七电阻的一端连接于接地端。

在上述的AC/DC漏电流传感器中，所述的电能测量芯片为SOC 芯片，且所述电能测量芯片连接有指示灯。

在上述的AC/DC漏电流传感器中，AC/DC漏电流传感器封装在一塑壳内，并采用环氧胶进行灌胶处理，所述塑壳上具有连接于内部电路的排针插座，所述指示灯安装在所述塑壳外壳上。

本实用新型的优点在于：集检测AC漏电流、DC漏电流于一体，节省检测设备的体积和占用空间，同时降低了成本；采用双铁芯设计，减少交直流相互间影响，提高测量精度；采用SOC芯片，由SOC芯片的稳压源输出端输出稳压源经过两路运算放大器电路的处理分别输出两个需要的基准电压。

附图说明

图1是本实用新型AC/DC漏电流传感器中电能测量芯片及其外围电路的结构示意图；

图2是本实用新型AC/DC漏电流传感器中DC检测电路的电路示意图；

图3是本实用新型AC/DC漏电流传感器中AC检测电路的电路示意图。

附图标记：电能测量芯片IC1；第一二次线圈J1；基准电压发生电路1；第一运算放大器C1；第二电阻R1；第三电阻R5；第七运算放大器C7；第四电阻R10；第五电阻R12；AC感应电路2；第二运算放大器C2；第三运算放大器C3；第四运算放大器C4；滤波转换电路3；转换滤波器C5；同相缩放滤波器C6；波形发生电阻R18；中间电路4；第六电阻R34；第七电阻R35；第八电阻 R37；第二电容C17；第二二次线圈J2；负载电阻R36；第一电阻 R38；第一电容C18；接地端GND。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1-图3所示，本实施例公开了一种AC/DC漏电流传感器，包括DC检测电路和AC检测电路，其中，

DC检测电路包括用于感应DC漏电电流的第一二次线圈J1和连接于所述第一二次线圈J1的DC漏电流处理电路；

所述AC检测电路包括用于感应AC漏电电流的第二二次线圈J2和连接于所述第二二次线圈J2的AC漏电流处理电路；

所述DC漏电流处理电路的DC输出端和AC漏电流处理电路的 AC输出端分别连接于电能测量芯片IC1的两个输入端。

本实施例采用双铁芯线圈采样，通过两个线圈分别采样线路中的AC漏电流和DC漏电流，避免了交流检测受到直流信号的影响，提高测量精度。

与现有技术一样，第一二次线圈J1对应的第一初级线圈安装在线路中需要检测DC漏电电流的位置；第二二次线圈J2对应的第二初级线圈安装在线路中需要检测AC漏电电流的位置，且第一初级线圈和第二初级线圈可以为同一个线圈，也可以为不同个线圈。

具体地，如图2所示，AC漏电流处理电路包括连接于所述第二二次线圈J2的负载电阻R36，所述负载电阻R36远离所述第二二次线圈J2的一端连接于所述电能测量芯片IC1的输入端；

所述第二二次线圈J2与负载电阻R36的公共端连接有第一电阻R38，所述负载电阻R36远离所述第一电阻R38的一端连接有第一电容C18，所述第一电容C18和第一电阻R38远离所述负载电阻R36的一端均连接于接地端GND。负载电阻R36取值1K，第一电阻R38取值1K，第一电容C18取值102。J2表示接口座，二二次线圈安装在该接口座处。

AC漏电流处理电路用于交流漏电检测，采用独立的线圈实现交流漏电流检测，减少DC对AC的影响，并通过负载电阻R36实现电流到电压的转换，随后直接进入电能测量芯片IC1的测量管脚，由电能测量芯片IC1比较测量值是否超过相应阈值，超过则表示漏电，阈值由工作人员根据实际情况自行设定，超阈值与否的比较方式与现有技术一样具体不在此进行赘述。

相应地，如图3所示，DC漏电流处理电路包括基准电压发生电路1、AC感应电路2和滤波转换电路3，所述基准电压发生电路1的输入端连接于所述电能测量芯片IC1的稳压源输出端，所述AC感应电路2的输入端连接于所述基准电压发生电路1的输出端和第一二次线圈J1，所述AC感应电路2的输出端通过滤波转换电路3连接于电能测量芯片IC1的输入端。

具体地，基准电压发生电路1包括第一运算放大器C1，稳压源输出端连接于所述第一运算放大器C1的正输入端，所述第一运算放大器C1的负输入端通过第二电阻R1连接于接地端GND，通过第三电阻R5连接于第一运算放大器C1的输出端，并使所述第一运算放大器C1的输出端输出2.5V基准电压。这里第二电阻R1 电阻为2K欧姆，第三电阻R5电阻为2.2K欧姆。

并且，基准电压发生电路1还包括第七运算放大器C7，同样地，稳压源输出端连接于第七运算放大器C7的正输入端，第七运算放大器C7的负输入端通过第四电阻R10连接于接地端GND，通过第五电阻R12连接于第七运算放大器C7的输出端，并使第七运算放大器C7的输出端输出4.6V基准电压。第五电阻R12的阻值为12K欧姆，第四电阻R10的阻值为4.7欧姆。且这里第七运算放大器C7的输出端还通过两个相互并联的电容C1、C2连接于接地端GND。

这里稳压源输出端输出1.185V电压，通过两路运算放大器电路的处理分别输出两个基准电压2.5V和4.6V。

具体地，AC感应电路2包括第二运算放大器C2、第三运算放大器C3和第四运算放大器C4，所述第二运算放大器C2的负输入端和第三运算放大器C3的正输入端连接于第一运算放大器C1的 2.5V基准电压端，第二运算放大器C2的输出端和第三运算放大器C3的输出端分别连接于第四运算放大器C4的负输入端和正输入端，所述第四运算放大器C4的输出端连接于第一二次线圈J1 的一端，第二运算放大器C2的正输入端和第三运算放大器C3的负输入端连接于第一二次线圈J1的另一端。第二运算放大器C2、第三运算放大器C3和第一二次线圈J1的公共端连接于所述滤波转换电路3。

具体地，滤波转换电路3包括波形发生电阻R18和依次连接于所述波形发生电阻R18的转换滤波器C5和同相缩放滤波器C6，所述波形发生电阻R18的一端连接于2.5V基准电压，另一端连接于所述转换滤波器C5的正极和第一二次线圈J1远离所述第四运算放大器C4的一端，同相缩放滤波器C6的输入正端连接于所述转换滤波器C5的输出端，输入负端连接于基准电压发生电路1，具体连接于所述4.6V基准电压端，输出端连接于所述电能测量芯片IC1。

所述滤波转换电路3的输出端通过中间电路4连接于所述电能测量芯片IC1。具体地，中间电路4包括依次串联在电能测量芯片IC1和同相缩放滤波器C6输出端之间的第六电阻R34、第七电阻R35，所述第六电阻R34和第七电阻R35的公共端连接有相互并联的第八电阻R37和第二电容C17，且所述第八电阻R37和第二电容C17远离所述第六电阻R34和第七电阻R35的一端连接于接地端GND。

DC漏电流处理电路中由第二运算放大器C2、第三运算放大器 C3和第四运算放大器C4构成波形发生器，输出一定频率的交流信号，交流信号通过带有磁芯的第一二次线圈J1后，在磁芯内部产生交流磁场，当第一二次线圈J1对应的第一初级线圈产生DC 漏电电流时，在磁芯中会产生一个直流磁场，这个直流磁场将会和第一二次线圈J1的交流磁场抵消或叠加，磁场的大小会改变第一二次线圈J1处电流的大小，最终反应到波形发生电阻R18的电压幅值大小。波形发生电阻R18上产生交流信号波形，通过转换滤波器C5实现交流信号到直流信号的滤波转换，输出直流信号 4OUT，同时在同相缩放滤波器C6中再次滤波，实现同相比例缩小，输出最终测量信号OUT AD。此信号通过前述电路被控制在400mV ±400mV，以保证输入电压在ADC有效检测范围内。

优选地，电能测量芯片IC1为SOC芯片，当然，电能测量芯片IC1也可以采用传统的控制芯片。这里不进行限定。

进一步地，电能测量芯片IC1连接有指示灯LED1。这里的指示灯LED1用于指示漏电流，LED1可以为多色LED，不同的颜色表示不同的漏电流，可以使用两个LED1分别连接电能测量芯片IC1 的两个端脚，每个LED1分别对应一个漏电流以用于指示当前漏电流类型。

优选地，本实施例的AC/DC漏电流传感器可以封装在一塑壳内，并采用环氧胶进行灌胶处理，塑壳上具有连接于内部电路的排针插座J3，外部电路通过该排针插座J3与内部电路相连接，指示灯LED1可以安装在塑壳外壳上以便于观察。

本领域技术人员应当知道，各附图之间引脚上具有相同标号的表示相互连接。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围，本实用新型的连接指直接连接或间接连接。

尽管本文较多地使用了电能测量芯片IC1；第一二次线圈J1；基准电压发生电路1；第一运算放大器C1；第二电阻R1；第三电阻R5；第七运算放大器C7；第四电阻R10；第五电阻R12；AC感应电路2；第二运算放大器C2；第三运算放大器C3；第四运算放大器C4；滤波转换电路3；转换滤波器C5；同相缩放滤波器C6；波形发生电阻R18；中间电路4；第六电阻R34；第七电阻R35；第八电阻R37；第二电容C17；第二二次线圈J2；负载电阻R36；第一电阻R38；第一电容C18；接地端GND等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种AC/DC漏电流传感器，其特征在于，包括DC检测电路和AC检测电路，

所述DC检测电路包括用于感应DC漏电电流的第一二次线圈(J1)和连接于所述第一二次线圈(J1)的DC漏电流处理电路；

所述AC检测电路包括用于感应AC漏电电流的第二二次线圈(J2)和连接于所述第二二次线圈(J2)的AC漏电流处理电路；

所述DC漏电流处理电路的DC输出端和AC漏电流处理电路的AC输出端分别连接于电能测量芯片(IC1)的两个输入端。

2.根据权利要求1所述的AC/DC漏电流传感器，其特征在于，所述的AC漏电流处理电路包括连接于所述第二二次线圈(J2)的负载电阻(R36)，所述负载电阻(R36)远离所述第二二次线圈(J2)的一端连接于所述电能测量芯片(IC1)的输入端；

所述第二二次线圈(J2)与负载电阻(R36)的公共端连接有第一电阻(R38)，所述负载电阻(R36)远离所述第一电阻(R38)的一端连接有第一电容(C18)，所述第一电容(C18)和第一电阻(R38)远离所述负载电阻(R36)的一端均连接于接地端(GND)。

3.根据权利要求1或2所述的AC/DC漏电流传感器，其特征在于，所述DC漏电流处理电路包括基准电压发生电路(1)、AC感应电路(2)和滤波转换电路(3)，所述基准电压发生电路(1)的输入端连接于所述电能测量芯片(IC1)的稳压源输出端，所述AC感应电路(2)的输入端连接于所述基准电压发生电路(1)的输出端和第一二次线圈(J1)，所述AC感应电路(2)的输出端通过滤波转换电路(3)连接于电能测量芯片(IC1)的输入端。

4.根据权利要求3所述的AC/DC漏电流传感器，其特征在于，所述基准电压发生电路(1)包括第一运算放大器(C1)，稳压源输出端连接于所述第一运算放大器(C1)的正输入端，所述第一运算放大器(C1)的负输入端通过第二电阻(R1)连接于接地端(GND)，通过第三电阻(R5)连接于第一运算放大器(C1)的输出端，并使所述第一运算放大器(C1)的输出端输出2.5V基准电压。

5.根据权利要求4所述的AC/DC漏电流传感器，其特征在于，所述AC感应电路(2)包括第二运算放大器(C2)、第三运算放大器(C3)和第四运算放大器(C4)，所述第二运算放大器(C2)的负输入端和第三运算放大器(C3)的正输入端连接于所述第一运算放大器(C1)的输出端，第二运算放大器(C2)的输出端和第三运算放大器(C3)的输出端分别连接于第四运算放大器(C4)的负输入端和正输入端，所述第四运算放大器(C4)的输出端，及第二运算放大器(C2)的正输入端和第三运算放大器(C3)的负输入端分别连接于所述第一二次线圈(J1)的两端，且所述第二运算放大器(C2)、第三运算放大器(C3)和第一二次线圈(J1)的公共端连接于所述滤波转换电路(3)。

6.根据权利要求5所述的AC/DC漏电流传感器，其特征在于，所述滤波转换电路(3)包括波形发生电阻(R18)和依次连接于所述波形发生电阻(R18)的转换滤波器(C5)和同相缩放滤波器(C6)，所述波形发生电阻(R18)的一端连接于2.5V基准电压，另一端连接于所述转换滤波器(C5)的正极和第一二次线圈(J1)远离所述第四运算放大器(C4)的一端，所述同相缩放滤波器(C6)的输入正端连接于所述转换滤波器(C5)的输出端，输入负端连接于基准电压发生电路(1)，输出端连接于所述电能测量芯片(IC1)。

7.根据权利要求6所述的AC/DC漏电流传感器，其特征在于，所述基准电压发生电路(1)还包括第七运算放大器(C7)，稳压源输出端连接于所述第七运算放大器(C7)的正输入端，所述第七运算放大器(C7)的负输入端通过第四电阻(R10)连接于接地端(GND)，通过第五电阻(R12)连接于第七运算放大器(C7)的输出端，并使所述第七运算放大器(C7)的输出端输出4.6V基准电压，所述同相缩放滤波器(C6)的输入负端连接于所述4.6V基准电压。

8.根据权利要求7所述的AC/DC漏电流传感器，其特征在于，所述滤波转换电路(3)的输出端通过中间电路(4)连接于所述电能测量芯片(IC1)，所述中间电路(4)包括依次串联在所述同相缩放滤波器(C6)输出端和电能测量芯片(IC1)之间的第六电阻(R34)、第七电阻(R35)，所述第六电阻(R34)和第七电阻(R35)的公共端连接有相互并联的第八电阻(R37)和第二电容(C17)，且所述第八电阻(R37)和第二电容(C17)远离所述第六电阻(R34)和第七电阻(R35)的一端连接于接地端(GND)。

9.根据权利要求1所述的AC/DC漏电流传感器，其特征在于，所述的电能测量芯片(IC1)为SOC芯片，且所述电能测量芯片(IC1)连接有指示灯(LED1)。

10.根据权利要求9所述的AC/DC漏电流传感器，其特征在于，AC/DC漏电流传感器封装在一塑壳内，并采用环氧胶进行灌胶处理，所述塑壳上具有连接于内部电路的排针插座，所述指示灯(LED1)安装在所述塑壳的外壳上。

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