CN2757140Y

CN2757140Y - 非接触式直流小电流检测装置

Info

Publication number: CN2757140Y
Application number: CN 200420108944
Authority: CN
Inventors: 徐烈英
Original assignee: XINHAIYI ELECTRIC COMMUNICATION DEV Co Ltd SUZHOU INDUSTRY ZONE
Current assignee: Suzhou New Sea Telecom Technology Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2014-11-16

Abstract

一种非接触式直流小电流检测装置，其特征在于：包括检测线圈、振荡线圈、反馈线圈、振荡电容、放大器以及铁芯，上述振荡线圈、反馈线圈、振荡电容和放大器构成一个LC振荡器，其中，振荡线圈与振荡电容并联形成振荡回路，反馈线圈在放大器输出与输入端之间连接成正反馈电路，放大器的输出与振荡回路连接；铁芯构成闭合磁路，检测线圈、振荡线圈及反馈线圈缠绕在铁芯上，且同名端极性一致，检测线圈串联在被检测线路中。本实用新型针对小电流进行检测的，敏感度高，耐压性好，成本低廉，特别适用于小灵通远程多线并联供电时实时检测每一线对是否发生开路。

Description

非接触式直流小电流检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种直流小电流检测技术，具体涉及一种非接触式直流小电流检测装置。

背景技术

对直流进行非直接接触式检测，以判别其存在的技术在许多场合都有其应用，尤其是在某些特定的场合中其应用具有重要意义。比如：在小灵通通信网络中，为了解决对无线基站进行可靠供电的问题，最佳的选择是从局端机房直接利用多线对通信线路采用信号和电源复用技术对无线基站进行供电，参见图1所示的信号和电源复用电原理图。但是，当并联多线对中某一条线对发生开路时，必然会导致其它线对的电流增加，其后果是使增加电流的线对长时间工作而导致线对发热受损甚至烧毁。因此，有必要对并联多线对中的每一根导线所流过的电流进行检测，判别其供电电流是否存在，如果检测到该线对没有电流或小于某一值时，即发出信息，告知人们，该线对已发生开路。

通常，检测线路中电流的方法是在线路中串一小阻值的取样电阻，通过测量取样电阻上的压降，便可得知该线路中是否有电流存在。但是，这样的检测方法在某些场合下是不可取的，比如在小灵通远程供电系统中，就存在着四个问题：(1)、在并联的多线对中，电流会随负载的变化而变化，而最小值将在数百毫安(200mA)左右。如果用十对线路并联的话，每对线路平均只有十多毫安(20mA)左右，再加上取样电阻的阻值不能太大(太大会造成无谓的损失)。因此，就要求检测电路的输入阻抗高，放大倍数要大而且是直流电压的放大，这样势必导致检测电路的复杂、成本增加；

(2)、如果在较高电压(如直流150V或290V)系统中，要对正负二个极性的线对进行检测，这对于检测电路而言，存在着检测电路与被测系统之间是否共地的问题.如果是共地的话，存在检测电路输入端差模电压的问题。也就是讲，如果检测放大器的接地端与被检测线对的负极共地的话，测量负极性线对时是没有任何问题，但在测量正极性线对时检测放大器的输入端要能经受较高的(150V或290V)电压差，这会给检测放大器增加许多难度；如果是不共地而是共模的话，则检测电路的输入端共模性能要求很高并且检测电路与被测系统之间的绝缘要求也很高，也将给检测电路带来很大的难度。同时，无论是采用何种方式，由于是检测直流信号，尤其是检测直流小电流，检测电路的漂移必须加以认真考虑，否则，检测电路的漂移将会引起许多问题。因此，这也会增加检测电路的复杂程度。

(3)、由于多路双绞线路在室外敷设，在受到雷电侵入时，线路上会产生较高的感应电压(一般大于500V)，由于检测电路的高输入阻抗将经受不起此感应电压的冲去而损毁，使整个检测电路失效；

(4)、即使以上三个问题都能得以解决，但由于多线对并联(一般为六线对和十线对)，要求对每一线对的每一根导线都进行检测的话，检测电路单元的数量是可想而知的(六线对需要12只检测放大器单元，十线对则需要20只检测放大器单元)。这样将会直接导致整个设备的稳定性和可靠性下降，成本上升而失去市场竞争能力。

发明内容

本实用新型目的是提供一种非接触式直流小电流检测装置，该装置是针对小电流进行检测的，敏感度高，耐压性好，成本低廉，特别适用于小灵通远程多线并联供电时实时检测每一条线对是否发生开路。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种非接触式直流小电流检测装置，包括检测线圈、振荡线圈、反馈线圈、振荡电容、放大器以及铁芯，上述振荡线圈、反馈线圈、振荡电容和放大器构成一个LC振荡器，其中，振荡线圈与振荡电容并联形成振荡回路，反馈线圈在放大器输出与输入端之间连接成正反馈电路，放大器的输出与振荡回路连接；铁芯构成闭合磁路，检测线圈、振荡线圈及反馈线圈缠绕在铁芯上，且同名端极性一致，检测线圈串联在被检测线路中。

上述技术方案的有关内容和变化解释如下：

1、上述技术方案中，所述闭合磁路选择双C型铁芯、双E型铁芯、EI型铁芯、CI型铁芯、O型铁芯中的一种。

2、上述技术方案中，所述振荡线圈、反馈线圈和振荡电容的具体接法中有两种较好方案：一是所述振荡线圈和反馈线圈组成一个中间带有抽头的线圈，该中间带抽头的线圈与振荡电容相并联形成振荡回路；二是所述振荡线圈和反馈线圈为独立的线圈，通过铁芯相耦合，振荡线圈与振荡电容相并联形成振荡回路。

3、上述技术方案中，所述放大器具体为晶体管、场效应管或集成放大器等，最佳可选择三极管。

4、上述技术方案中，所述放大器的输出端接有波形检测电路，该波型检测电路的输出端输出逻辑信号电平。

本实用新型的检测原理是：

根据磁特性原理，在一闭合的软磁铁芯中绕制一个线圈，在此线圈通过一直流电流，当该电流到达某一值时，铁芯就会被磁化而从线性线区进入饱和区。饱和后的铁芯就失去了磁特性，磁通也就不会发生变化；当线圈中的直流电撤去后，由软磁的矫顽力很小，铁芯又进入了线性区，恢复了磁特性。

本实用新型设计了一个以磁耦合方式的振荡器，并要求其铁芯的磁路是闭合的，当该铁芯处于线性区时，振荡线圈中电流的变化引起铁芯中磁通的变化，变化的磁通切割反馈线圈，使其获得一个正反馈的电压，从而促使振荡器不断地维持振荡，这是振荡器的工作原理。

本实用新型同时利用了上述磁特性原理和振荡器的原理，在振荡器的铁芯上除振荡线圈和反馈线圈之外，再增绕一组检测线圈，当检测线圈中通过直流电流时，促使铁芯的工作点由线性区向饱和区变化，当电流足以使铁芯饱和时，铁芯的磁通就不会发生变化，绕在其上的反馈线圈就得不到正反馈电压导致振荡器停止振荡；相反，当检测线圈中没有直流电流通过时，铁芯的工作点就从饱和区回到线性区，振荡线圈中电流的变化引起铁芯的磁通的变化，使反馈线圈获得正反馈电压，振荡器即会不断地维持振荡。这样，就可通过检测振荡器是否工作来判断检测线圈中是否有电流流过。

因此，使用时只需将检测线圈串联在被测线路中，即可测出线路中是否有电流存在，该线路是否发生了开路。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型电路结构简单，只由一变压器和振荡器组成，成本很低，工作可靠性高，特别适用于多路多线的检测。

2、由于本实用新型利用了磁特性原理，通过磁耦合方式的振荡器来检测线路中电流的存在，只需合理调整振荡变压器的各参数，本实用新型可检测出微小的直流电流，最小可至10mA左右，因此，完全可用于小灵通多线并联供电的开路检测。

3、由于本实用新型利用了磁特性原理，通过磁耦合方式的振荡器来检测线路中电流的存在，其检测线圈与振荡线圈只是磁路上的耦合，没有任何电气上的连接，因此，只要线圈之间有足够绝缘强度的话，就不必担心测量电路的耐压问题了，从而真正实现了非接触直流电流检测。

4、本实用新型采用磁耦合的方式来检测，可通过合理的设计将检测线圈与振荡线圈的圈数比设计得相差较大(一般振荡线圈的匝数圈数较少)，即使当被测线路上感应到雷电的话，通过二个线圈的圈数比，也会将感应电压成倍下降而不至损坏整个检测单元，因此，本实用新型不易遭到雷电的破坏。

5、由于本实用新型利用检测线圈来替代一般概念上的取样电阻，检测线圈的直流电阻值很小，被测工作电流在其上产生的压降只有几十毫伏，远比现有的取样电阻的直流损耗小得多。

附图说明

附图1为小灵通多线对通信线路远端供电示意图；

附图2为本实用新型电路原理图；

附图3为实施例的电路图一，图中表示被测线路中无电流流过时的状态；

附图4为实施例的磁化曲线图一，图中表示被测线路中无电流流过时的工作状态；

附图5为实施例的电路图二，图中表示被测线路中有电流流过时的状态；

附图6为实施例的磁化曲线图二，图中表示被测线路中有电流流过时的工作状态；

附图7为实施例运用在小灵通多线对通信线路远端供电中的使用状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参见附图3或附图5所示，一种非接触式直流小电流检测装置，由检测线圈L₁、振荡线圈L₂、反馈线圈L₃、振荡电容C₁、三极管T₁以及铁芯组成，上述振荡线圈L₂、反馈线圈L₃、振荡电容C₁和三极管T₁构成一个LC振荡器，其中，振荡线圈L₂的一端与反馈线圈L₃的一端相连，在该端加上直流电源+V_C，振荡线圈L₂和反馈线圈L₃实际上是一个中间带有抽头的线圈，该中间带抽头的线圈与振荡电容C₁相并联形成振荡回路，该振荡回路连接在三极管T₁的集电极上；反馈线圈L₃的另一端通过一电容C₂接三极管T₁的基极连接成正反馈电路，T₁的基极再通过一偏置电阻R₁接电源+V_C，T₁的发射极接地；铁芯为EI型铁芯，构成闭合磁路，检测线圈L1、振荡线圈L₂及反馈线圈L₃缠绕在该铁芯上，且同名端极性一致，见附图3或附图4中的同名端标记，检测线圈L₁串联在被检测线路中。所述三极管T₁的集电极上分出一路通过一电容C₃接一波形检测电路，该波型检测电路的输出端输出告警信号“1”或“0”。

工作时，当检测线圈L₁上无直流电流流过时，工作状态的磁化曲线参见附图4所示，振荡回路的电流构成的铁芯磁化电流I₀使铁芯工作在工作点Q₀上，工作点Q₀处于磁化曲线的线性区，有ΔB磁通的变化，因此，此时反馈线圈L₃上获得正反馈电压，使振荡器维持振荡工作，振荡器振荡时输出的振荡信号传到检测电路，检测电路发出信号“1”。

当检测线圈L₁上有直流电流流过时，工作状态的磁化曲线参见附图6所示，振荡回路的电流加上了检测线圈L₁上的电流I_Dc构成的新的铁芯磁化电流I₁使铁芯工作在工作点Q₁上，工作点Q₁处于磁化曲线的饱和区，ΔB磁通的变化极小，因此，此时反馈线圈L₃上无法获得正反馈电压，使振荡器停止振荡，无振荡信号传到检测电路，检测电路发出信号“0”。

实际使用，参见附图7所示，将本实用新型运用在小灵通的远端供电线路中，每根线路中均配一套本实用新型，将每个检测线圈串联在线路中，当某一线路开路时，检测线圈中无电流流过时，振荡器就振荡起来，检测电路发出信号“0”，使发光二极管导通，发光报警。

Claims

1、一种非接触式直流小电流检测装置，其特征在于：包括检测线圈、振荡线圈、反馈线圈、振荡电容、放大器以及铁芯，上述振荡线圈、反馈线圈、振荡电容和放大器构成一个LC振荡器，其中，振荡线圈与振荡电容并联形成振荡回路，反馈线圈在放大器输出与输入端之间连接成正反馈电路，放大器的输出与振荡回路连接；铁芯构成闭合磁路，检测线圈、振荡线圈及反馈线圈缠绕在铁芯上，且同名端极性一致，检测线圈串联在被检测线路中。

2、根据权利要求1所述的非接触式直流小电流检测装置，其特征在于：所述闭合磁路选择双C型铁芯、双E型铁芯、EI型铁芯、CI型铁芯、O型铁芯中的一种。

3、根据权利要求1所述的非接触式直流小电流检测装置，其特征在于：所述振荡线圈和反馈线圈组成一个中间带有抽头的线圈，该中间带抽头的线圈与振荡电容相并联形成振荡回路。

4、根据权利要求1所述的非接触式直流小电流检测装置，其特征在于：所述振荡线圈和反馈线圈为独立的线圈，通过铁芯相耦合，振荡线圈与振荡电容相并联形成振荡回路。

5、根据权利要求1所述的非接触式直流小电流检测装置，其特征在于：所述放大器为晶体管、场效应管或集成放大器。

6、根据权利要求1所述的非接触式直流小电流检测装置，其特征在于：所述放大器的输出端接有波形检测电路，该波型检测电路的输出端输出逻辑信号电平。