电流监控模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电流传感器领域，特别是电流监控模块。
【背景技术】
[0002]在家居、工业和医疗等领域，用电安全是尤为重要的，因此要对系统供电的电流和电量大小以及漏电情况进行实时监控，如果有漏电或负载过大的情况，必须要做出准确的判断和及时的响应。
[0003]目前主流的漏电流测量采用的是互感器，互感器由闭合磁芯和线圈构成，采用互感器检测漏电流的漏电断路保护器的工作方式是:同一回路的两根导线穿过磁芯内部，由于每根导线上的电流大小相等，方向相反，所以，其总的电流矢量和为零，当发生漏电时，由于回路有了分支，因此穿过互感器磁芯的电流矢量和不再等于零，互感器次级有感应电势产生，从而推动执行机构跳开主回路，起到保护作用。采用闭合磁芯的互感器在测量漏电流时有一个缺陷，那就是在直流分量作用下磁导率会迅速下降而饱和，采样值随之迅速降低，从而出现误判，错判现象，进而对家居、工业以及医疗等领域的用电安全带来极大的隐患。
[0004]目前主流的电流测量采用的以霍尔材料为敏感元件的电流传感器，霍尔电流传感器通常包含开环的聚磁环结构，带电导线穿过聚磁环的中心，霍尔元件通过测量汇集到聚磁环开口的磁场强度来测量导线的电流大小。但是霍尔电流传感器的精度和灵敏度都非常低，且体积较大，温度特征很差，不能够满足现代家居、工业以及医疗等领域对电流计量的高精度的要求。
[0005]随着现代智能家居的推广，对家用电器的体积、多功能和智能化有了更高的要求，如海尔公司推出的智能插座系列(可参见中国公开号CN103187666A的专利:带计量功能的智能插座)，可将电量计量模块集成在插座中。不过，现有的技术中，还没有能够将漏电检测、电流测量和电量测量集成在一个模块中。由上述不难看出，现有的电流监控设备已经不能满足现代化家居、工业以及医疗等领域的要求。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供电流监控模块，可同时实现过流保护、漏电保护和电量计量，且该模块具有更高的精度和灵敏度和非常小的体积，可集成于智能插座等小型电器中。
[0007]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
根据本发明提出的电流监控模块，包括电流保护单元和用电计量单元，电流保护单元包括第一聚磁环、第一磁性传感器芯片和漏电流处理芯片，用电计量单元包括第二聚磁环、第二磁性传感器芯片、过流处理芯片和电量处理芯片；其中，
第一聚磁环为金属材料构成的带有气隙的环状结构，第一聚磁环的内部穿有两条电流流向相反的电流导线；
第一磁性传感器芯片，位于第一聚磁环的气隙内，用来测量第一聚磁环的气隙处汇聚的磁场场强并输出第一电信号至漏电流处理芯片；
漏电流处理芯片，用来将第一电信号处理后输出漏电流信号；
第二聚磁环为金属材料构成的带有气隙的环状结构，第二聚磁环的内部穿有一条电流导线；
第二磁性传感器芯片，位于第二聚磁环的气隙内，用来测量第二聚磁环气隙处汇聚的磁场场强并输出第二电信号至过流处理芯片和电量处理芯片；
过流处理芯片，用来将第二电信号处理后输出电流信号；
电量处理芯片，用来将第二电信号处理后输出电量信号。
[0008]作为本发明所述的电流监控模块进一步优化方案，所述第一聚磁环、第二聚磁环上均缠绕有消磁线圈。
[0009]作为本发明所述的电流监控模块进一步优化方案，还包括包覆电流保护单元和用电计量单元的屏蔽外壳。
[0010]作为本发明所述的电流监控模块进一步优化方案，所述屏蔽外壳为金属材料。
[0011]作为本发明所述的电流监控模块进一步优化方案，所述第一磁性传感器芯片、第二磁性传感器芯片均是由磁性传感元件构成的单电阻、半桥或全桥结构，所述磁性传感元件为霍尔元件、各向异性磁电阻元件、巨磁电阻元件和/或磁性隧道结元件。
[0012]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:本发明提出了一种可同时实现过流保护、漏电保护和电量计量的电流监控模块，且该模块具有更高的精度和灵敏度和非常小的体积，可集成于智能插座等小型电器中。
【附图说明】
[0013]图1是本发明提出的电流监控模块的工作示意图。
[0014]图2是本发明提出的电流监控模块的结构示意图。
[0015]图3是电流保护单元的结构示意图。
[0016]图4是用电计量单元的结构示意图。
[0017]图5是磁性传感器芯片的输出曲线示意图。
[0018]图中的附图标记解释为:13_电流进的导线，14-电流出的导线，31-流经13的电流值I1, 32-流经14的电流值12，51-电流保护单元，52-用电计量单元，53-微处理器，54-继电器，17-屏蔽外壳，12a-电流保护单元中的第一聚磁环，12b-用电计量单元中的第二聚磁环，1-第一敏感轴，2-第二敏感轴，Ila-第一磁性传感器芯片，Ilb-第二磁性传感器芯片，15-漏电流处理芯片，18-电量处理芯片，19-过流处理芯片，21a-第一磁场，21b-第二磁场。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0020]电流监控模块，包括电流保护单元51和用电计量单元52，电流保护单元包括第一聚磁环12a、第一磁性传感器芯片Ila和漏电流处理芯片15，用电计量单元包括第二聚磁环12b、第二磁性传感器芯片11b、过流处理芯片19和电量处理芯片18 ;其中，
第一聚磁环为金属材料构成的带有气隙的环状结构，第一聚磁环的内部穿有两条电流流向相反的电流导线；
第一磁性传感器芯片，位于第一聚磁环的气隙内，用来测量第一聚磁环的气隙处汇聚的磁场场强并输出第一电信号至漏电流处理芯片；
漏电流处理芯片，用来将第一电信号处理后输出漏电流信号；
第二聚磁环为金属材料构成的带有气隙的环状结构，第二聚磁环的内部穿有一条电流导线；
第二磁性传感器芯片，位于第二聚磁环的气隙内，用来测量第二聚磁环气隙处汇聚的磁场场强并输出第二电信号至过流处理芯片和电量处理芯片；
过流处理芯片，用来将第二电信号处理后输出电流信号；
电量处理芯片，用来将第二电信号处理后输出电量信号。
[0021]所述第一聚磁环、第二聚磁环上均缠绕有消磁线圈。本发明还包括包覆电流保护单元和用电计量单元的屏蔽外壳17。所述屏蔽外壳为金属材料。
[0022]图1是本发明提出的电流监控模块的工作示意图，图2是本发明提出的电流监控模块的结构示意图。如图1和图2所示，本发明提出的电流监控模块包括电流保护单元51以及用电计量单元52，电流保护单元51用以测量漏电流，并将漏电流输出信号传递至后端的微处理器53，用电计量单元52用以测量电流和电量大小，并将输出信号传递至后端的微处理器53，微处理器53判定电流保护单元51和用电计量单元52的输出信号是否安全，若有漏电流，或电流过大，或回路负载过大