CN212568936U - 一种数字式霍尔电流传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种数字式霍尔电流传感器，包括磁芯，霍尔元件，放大器和MCU单片机，所述磁芯用于收集一次电流产生的磁场，所述霍尔元件将磁场信号转换为霍尔电压信号并将此信号输入到放大器；所述放大器将信号进行放大输入到MCU单片机中；所述MCU单片机接收放大后的信号由所述A/D转换接口将模拟信号转换成数字信号；所述USART接口将数字信号转换为RS485的差分信号，所述USART接口与RS485电路相连，RS485的差分信号通过RS485电路进行输出。本实用新型的信号输出采用RS485总线方式，简化了电缆连接，节省了成本；用单片机数字化处理，提高了稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器领域，具体涉及一直数字式霍尔电流传感器。
背景技术
随着信息数字化的不断发展，数据中心及通信基站也是不断增加，为了监测这些场合中每个设备的用电情况就需要对每个设备的电流进行测量，而这些设备的供电一般都是直流供电，所以电流测量传感器一般都选择霍尔传感器。
传统的霍尔传感器接线都采用4线制，这4根线分别是正电源V+，负源V-，模拟信号输出IO及电源地GND。在多台传感器的信号需要采集时每台传感器至少需要两根线连接至模拟信号采集设备，假如一个电源柜要装30只霍尔传感器，那么将有60根电缆连接到模拟信号采集器，这将导致电源分配柜的走线很困难，电缆的成本也很高。另外一点就是传统霍尔传感器都是通过调整电位器来校准的，批量生产时校准较为麻烦，再就是电位器的长期稳定性、温度影响及抗振动性能都较差。
因此需要对现有的霍尔传感器进行进一步地改变，提供一种走线简单，电缆成本低，各方面性能较高的霍尔传感器。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种走线简单，电缆成本低，各方面性能较高的数字式霍尔电流传感器。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：一种数字式霍尔电流传感器，包括磁芯，霍尔元件，放大器和MCU单片机，其中：
所述磁芯用于收集一次电流产生的磁场，所述霍尔元件插入所述磁芯的开口中将磁场信号转换为霍尔电压信号并将此信号输入到放大器；所述放大器将信号进行放大输入到MCU单片机中；
所述MCU单片机包括A/D转换接口和数字输出接口，
所述MCU单片机接收放大后的信号由所述A/D转换接口将模拟信号转换成数字信号；所述数字输出接口将数字信号转换为总线输出的差分信号，所述数字输出接口与总线输出电路相连，数字输出的差分信号通过总线输出电路进行转换输出。
优选地，所述磁芯采用开口式高导磁率的硅钢片或坡莫合金、铁氧体、超微晶等高导磁材料。
优选地，还包括电源模块，所述电源模块为所述霍尔元件，放大器和MCU单片机提供电能。
优选地，所述放大器采用TLC2272或者TP2272。
优选地，所述MCU单片机采用PIC16F18344或者MSP430AFE253芯片。
优选地，所述总线输出电路采用的是RS485总线、CAN总线或者RS422总线。
有益效果：本实用新型的信号输出采用总线输出方式，总线输出具有从机数量多，传输距离远的优点，采用总线方式后一个电源分配柜的所有传感器只要通过两根线跟采集器连接即可采集所有电流测量数据；霍尔元件感应到的一次电流信号用单片机数字化处理，去掉传统电位器构成的硬件调零调满电路以消除电位器及校准电路带来的不稳定影响。
附图说明
图1为本实用新型一种数字式霍尔电流传感器的原理示意图。
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，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。
如图1所示，一种数字式霍尔电流传感器，包括磁芯，霍尔元件，放大器和MCU单片机，其中：
所述磁芯用于收集一次电流产生的磁场，磁芯采用开口式高导磁率的硅钢片制成。霍尔元件插入所述磁芯的开口中将磁场信号转换为霍尔电压信号并将此信号输入到放大器，本实施例的放大器为图片中的信号调理电路，放大器采用的主芯片为TLC2272或者TP2272；所述放大器(信号调理电路)将信号进行提升放大处理后，然后再输入到MCU单片机中。
所述MCU单片机接收放大后的信号由所述A/D转换接口将模拟信号转换成数字信号；所述数字输出接口将数字信号转换为总线输出的差分信号，所述数字输出接口与总线输出电路相连，数字输出的差分信号通过总线输出电路进行转换输出。
具体地，所述总线输出电路采用的是RS485总线、CAN总线或者RS422总线。本实施例中，采用RS485总线进行输出。
具体地，MCU单片机包括A/D转换接口和USART接口，所述MCU单片机接收放大后的信号由所述A/D转换接口将模拟信号转换成数字信号,数字信号为TTL电平信号((TTL电平信号规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”(采用二进制来表示数据时))；所述USART接口将TTL电平信号转换为RS485的差分信号，所述USART接口与RS485电路相连，RS485的差分信号通过RS485电路进行输出。所述MCU单片机采用PIC16F18344或者MSP430AFE253芯片。MCU单片机将霍尔元件感应到的一次电流信号用单片机数字化处理，去掉传统电位器构成的硬件调零调满电路以消除电位器及校准电路带来的不稳定影响。
本实用新型的单片机采用RS485总线方式进行传输，RS485总线具有从机数量多，传输距离远的优点，采用总线方式后一个电源分配柜的所有传感器只要通过两根线跟采集器连接即可采集所有电流测量数据，大大减少以及简化了电缆线，节省了成本。
还包括电源模块，所述电源模块为所述霍尔元件，放大器和MCU单片机提供电能。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对实用新型构成任何限制。
Claims (6)
1.一种数字式霍尔电流传感器，其特征在于，包括磁芯，霍尔元件，放大器和MCU单片机，其中：
所述磁芯用于收集一次电流产生的磁场，所述霍尔元件插入所述磁芯的开口中将磁场信号转换为霍尔电压信号并将此信号输入到放大器；所述放大器将信号进行放大输入到MCU单片机中；
所述MCU单片机包括A/D转换接口和数字输出接口，
所述MCU单片机接收放大后的信号由所述A/D转换接口将模拟信号转换成数字信号；所述数字输出接口将数字信号转换为总线输出的差分信号，所述数字输出接口与总线输出电路相连，数字输出的差分信号通过总线输出电路进行转换输出。
2.如权利要求1所述的一种数字式霍尔电流传感器，其特征在于，所述磁芯采用开口式高导磁率的硅钢片、坡莫合金、铁氧体或者超微晶。
3.如权利要求1所述的一种数字式霍尔电流传感器，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块为所述霍尔元件，放大器和MCU单片机提供电能。
4.如权利要求1所述的一种数字式霍尔电流传感器，其特征在于，所述放大器采用TLC2272或者TP2272。
5.如权利要求1所述的一种数字式霍尔电流传感器，其特征在于，所述MCU单片机采用PIC16F18344或者MSP430AFE253芯片。
6.如权利要求1所述的一种数字式霍尔电流传感器，其特征在于，所述总线输出电路采用的是RS485总线、CAN总线或者RS422总线。
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Publications (1)
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| CN212568936U true CN212568936U (zh) | 2021-02-19 |
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2020
- 2020-06-02 CN CN202020985726.6U patent/CN212568936U/zh active Active
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