专利名称：交直流漏电流传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电流传感器，特别涉及一种用于检测直流电源系统或用电设
备的交、直漏电信号的电流传感器。
背景技术：
在使用直流控制系统的电力、化工、电信、铁道等部门，对直流电源系统的安全运 行要求十分严格，实施监测直流电源系统对地漏电流状况，尤其是对地漏电流中的微小电 流的检测，已经广泛应用直流漏电流传感器(又称小电流传感器)。如在中国申请号为 012312401的专利公开了一种穿孔式直流小电流传感器，其包括一带通孔且封闭的铁芯及 所述铁芯上载有的直流漏电流检测电路，该检测电路包括绕在所述铁芯的反馈线圈及顺序 电连接的振荡磁调制器、有源滤波器、积分无差调节放大器，积分无差调节放大器的输出端 与所述反馈线圈的一端连接，所述反馈线圈的另一端通过一电阻接地，所述振荡磁调制器 由绕在所述铁芯上的激磁线圈和运算放大器直接连接构成；该传感器利用磁调制和磁平衡 相结合的原理，实现直流电源系统网络漏电流的在线检测，它具有灵敏度和稳定性高，抗干 扰能力强的特性。 近几年，直流电源系统生产企业依据电源系统实际运行状况，认为直流电源的馈 电回路中存在现场交流供电网络对直流馈电回路的干扰，迫切需要在直流馈电回路中监控 可能存在的交流漏电流。上述直流漏电流传感器不具备检测交流电流功能，对交流电流的 检测需要另行安装交流互感器及检测网络来实现。因此，必然使得该测量系统结构复杂、线 路繁琐、难于推广使用。
实用新型内容本实用新型所要解决的问题是提供一种交直流漏电流传感器，能同时检测交流和 直流漏电流信号。 为了解决上述技术问题，本实用新型的基本构思是在包括一铁芯及所述铁芯载 有的直流漏电流检测电路的传感器上设置交流漏电流检测电路，其分别通过两种方式弓I出 载有交流漏电流信息的交流信号，然后经过相同的交流信号处理电路来提取出交流漏电流 信息，从而实现同时检测交流和直流漏电流信号。 作为本实用新型的第一种技术方案是一种交直流漏电流传感器，包括一带通孔 且封闭的铁芯及所述铁芯上载有的直流漏电流检测电路，载有交流或直流电流的被检测线 路从所述通孔中穿过，所述直流漏电流检测电路包括依次连接的振荡磁调制器回路和快速 滤波器回路，所述振荡磁调制器回路由第一运算放大器和绕在所述铁芯的激磁线圈连接构 成，还包括所述铁芯上载有的交流漏电流检测电路，所述交流漏电流检测电路包括绕在所 述铁芯的交流感应线圈及与所述交流感应线圈连接的交流信号处理电路。 作为本实用新型的第二种技术方案是一种交直流漏电流传感器，包括一带通孔 且封闭的铁芯及所述铁芯上载有的直流漏电流检测电路，载有交流或直流电流的被检测线路从所述通孔中穿过，所述直流漏电流检测电路包括依次连接的振荡磁调制器回路和快速 滤波器回路，所述振荡磁调制器回路包括绕在所述铁芯的激磁线圈和第一运算放大器连接 构成，还包括所述铁芯上载有的交流漏电流检测电路，所述交流漏电流检测电路包括电阻 和交流信号处理电路，所述电阻的一端连接所述激磁线圈的一端和所述交流信号处理电 路，所述电阻的另一端接地。 作为以上两种技术方案的具体方案，所述交流信号处理电路包括第二运算放大器 回路，用于放大处理输入信号并输出相应的电压信号；与所述第二运算放大器回路的输出 端连接的带通滤波器回路，用于虑出特定频率段的交流电压信号。 进一步的方案是，所述交流信号处理电路还包括与所述带通滤波器回路的输出端 连接的整流回路，用于处理所述特定频率段的交流电压信号并以直流电压信号的方式输出 交流漏电流检测结果。 所述整流回路是全波整流回路或半波整流回路。 还包括所述与整流回路的输出端连接的后置输出电路，所述后置输出电路是电压 电流转换电路、电压频率转换电路或模拟数字转换电路。 再进一步的方案是，所述直流漏电流检测电路还包括与所述快速滤波器回路的输
出端连接的比例放大器回路。所述比例放大器回路的输出端连有后置输出电路，所述后置
输出电路是电压电流信号转换电路、电压频率转换电路或模拟数字转换电路。 另再进一步的方案是，所述直流漏电流检测电路还包括一绕在所述铁芯的反馈线
圈及积分无差调节放大器回路，所述积分无差调节放大器回路的输入端与所述快速滤波器
回路的输出端连接，所述反馈线圈的一端接地，所述反馈线圈的另一端通过采样电阻与所
述积分无差调节放大器回路的输出端连接。所述直流漏电流检测电路的输出端连有后置输
出电路，所述后置输出电路是电压电流信号转换电路、电压频率转换电路或模拟数字转换电路。 本实用新型交直流漏电流传感器通过同一铁芯同时载有直流漏电流检测电路和 交流漏电流检测电路，交流漏电流检测电路先直接通过激磁线圈或通过一交流感应线圈弓I 出载有交流漏电流信息的交流信号，再通过交流信号处理电路提取出交流漏电流信息，从 而实现对被检测线路同时检测交流和直流漏电流信号，结构简单， 一器多用，成本减小，经 济效益显著，便于推广使用。本实用新型交直流漏电流传感器在同一铁芯上可以实现对同 一被检测线路的交、直流漏电流(小电流)信号的分别或同时采样，独立分离与处理，独立 两端输出。本实用新型交直流漏电流传感器在直流漏电流检测电路与交流漏电流检测电 路的输出端别接上后置输出电路，实现检测结果的电压输出、电流输出、频率输出、RS484或 RS232数字化输出等多种输出方式。
图1为本实用新型实施例一的示意图； 图2为本实用新型实施例二的示意图； 图3为本实用新型实施例三的示意图。
具体实施方式
实施例一 如图1所示，本实用新型交直流漏电流传感器包括一带通孔且封闭的铁芯l，所述 铁芯1上同时载有直流漏电流检测电路及交流漏电流检测电路，载有交流或直流电流的被 检测线路5从所述通孔中穿过；直流漏电流检测电路包括振荡磁调制器回路6、快速滤波器 回路、比例放大器回路，振荡磁调制器回路6由绕在铁芯1上的激磁线圈2和第一运算放大 器连接构成，快速滤波器回路的输入端连接振荡磁调制器回路的输出端，比例放大器回路 的输入端连接快速滤波器回路的输出端，比例放大器回路的输出端输出直流漏电流的检测 结果；交流漏电流检测电路包括绕在铁芯1上的交流感应线圈3及与所述交流感应线圈3 连接的交流信号处理电路8，交流信号处理电路8包括第二运算放大器回路、与第二运算放 大器回路的输出端连接带通滤波器回路、与带通滤波器回路的输出端连接的整流回路，整 流回路的输出端输出交流漏电流检测结果，第二运算放大器回路的输入端连接交流感应线 圈3 ;整流回路可以是由两个集成运算放大器构成的全波整流回路，也可以是由一个集成 运算放大器构成的半波整流回路。 直流漏电流检测电路的工作原理振荡磁调制器回路6作为激磁信号源在激磁线 圈2中产生方波信号，当被检测电路存在直流漏电流时，直流漏电流会在铁芯1中产生直流 偏移磁势，激磁线圈2中的方波信号受到直流偏移磁势的影响而发生不对称的偏移(调制 过程)，然后通过快速滤波器回路滤掉交流信号并保留输出与直流偏移磁势大小和方向有 关的直流电压信号(解调过程)，为了配合后置输出或显示电路所需要的电压大小，再经过 比例放大器回路放大处理，获得形式为直流电压信号的检测结果，该直流电压信号大小与 方向正比于直流漏电流大小与方向，从而实现对直流漏电流的开环检测。 交流漏电流检测电路的工作原理首先带通滤波器的中心频率偏离振荡磁调制器 回路6的方波信号的频率；当被检测电路存在交流漏电流时，交流感应线圈3中会存在两种 频率的交流电流信号，都是铁芯中的磁路变化导致交流感应线圈3有电流，第一种交流电 流信号是由方波信号在铁芯1中引起的磁路变化而产生的，第二种交流电流信号是由交流 漏电流在铁芯1中引起的磁路变化而产生的；然后经过第二运算放大器回路放大转换输出 对应的交流电压信号(由于交流电流信号很弱，直接输入带通滤波器回路中是无法带动带 通滤波器回路正常工作，因此交流电流信号需要经过第二运算放大器回路进行放大转换处 理)，再经过带通滤波器回路滤掉第一种交流电流信号并输出特定频率段、属于第二种交流 电流信号的交流电压信号，此时的交流电压信号与交流漏电流的振幅大小成正比、频率一 致；为了便于直观表示和后置电路的需要，再通过整流回路处理得出形式为直流电压信号 的交流漏电流检测结果，该直流电压信号与交流漏电流的振幅大小成正比，从而实现对特 定频率段的交流漏电流的检测(当然，可在带通滤波器回路的输出端连接频谱仪，直接显 示交流电压信号的大小与频率)。 为了适应不同用户的要求，直流漏电流检测电路与交流漏电流检测电路的输出端 都可以分别接上后置输出电路，该后置输出电路可以是电压电流转换电路、电压频率转换 电路或者是模拟数字转换电路，从而实现检测结果的电压输出、电流输出、频率输出、RS484 或RS232数字化输出等多种输出方式。 通过上述原理，本实用新型交直流漏电流传感器在同一铁芯上可以实现对同一被检测线路5的交、直流漏电流(小电流)信号的分别采样，独立分离与处理，独立两端输出。 直流漏电流检测电路及交流漏电流检测电路共同设置在同一个线路板上，该线路 板与铁芯通过电子灌封胶将铁芯线圈、电路板和阻燃塑料外壳封装，绝缘性能高、防潮能力 强、美观实用。 实施例二 如图2所示，本实施例与实例一不同的是直流漏电流检测电路；在本实施例中，反 馈回路取代了比例放大器回路，该反馈回路包括绕在铁芯1上的反馈线圈4、积分无差调节 放大器回路及采样电阻R ;积分无差调节放大器回路的输入端接快速滤波器的输出端，反 馈线圈4的一端接地，反馈线圈4的另一端通过采样电阻R与积分无差调节放大器回路的 输出端连接，积分无差调节放大器回路输出的反馈电流在铁芯1中产生的磁通与被检测的 直流漏电流产生的磁通大小相等方向相反，从而实现铁芯磁路的磁平衡。在磁平衡状态下， 反馈电流在采样电阻R两端产生的电压作为直流漏电流检测结果而输出，实现直流漏电流 的闭环检测输出。 实施例三 如图3所示，本实施例与实例一不同的是，交流漏电流检测电路不是从交流感应 线圈引出载有交流漏电流信息的交流电流信号来实现检测(即不需要交流感应线圈)，而 是直接从激磁线圈2中引出载有交流漏电流信息的交流电流信号来检测交流漏电流(小电 流)；激磁线圈2的一端同时连接电阻7和交流信号处理电路8，电阻7的另一端接地，交流 信号处理电路8、激磁线圈2和电阻7构成本实施例的交流漏电流检测电路。 当被检测电路5存在交流漏电流时，激磁线圈2中会存在两种频率的交流电流信 号，第一种交流电流信号是由方波信号直接在激磁线圈2产生，第二种交流电流信号是由 交流漏电流在铁芯1中引起的磁路变化而在激磁线圈2产生的；激磁线圈2中两种电流输 入交流信号处理电路8，实现对特定频率段的交流漏电流的检测。 本实用新型不局限于上述实施例，基于上述实施例的、未做出创造性劳动的简单 替换，应当属于本实用新型揭露的范围。
权利要求一种交直流漏电流传感器，包括一带通孔且封闭的铁芯及所述铁芯上载有的直流漏电流检测电路，载有交流或直流电流的被检测线路从所述通孔中穿过，所述直流漏电流检测电路包括依次连接的振荡磁调制器回路和快速滤波器回路，所述振荡磁调制器回路由第一运算放大器和绕在所述铁芯的激磁线圈连接构成，其特征在于，还包括所述铁芯上载有的交流漏电流检测电路，所述交流漏电流检测电路包括绕在所述铁芯的交流感应线圈及与所述交流感应线圈连接的交流信号处理电路。
2. —种交直流漏电流传感器，包括一带通孔且封闭的铁芯及所述铁芯上载有的直流漏电流检测电路，载有交流或直流电流的被检测线路从所述通孔中穿过，所述直流漏电流检测电路包括依次连接的振荡磁调制器回路和快速滤波器回路，所述振荡磁调制器回路包括绕在所述铁芯的激磁线圈和第一运算放大器连接构成，其特征在于，还包括所述铁芯上载有的交流漏电流检测电路，所述交流漏电流检测电路包括电阻和交流信号处理电路，所述电阻的一端连接所述激磁线圈的一端和所述交流信号处理电路，所述电阻的另一端接地。
3. 根据权利要求1或2所述的交直流漏电流传感器，其特征在于，所述交流信号处理电路包括第二运算放大器回路，用于放大处理输入信号并输出相应的电压信号；与所述第二运算放大器回路的输出端连接的带通滤波器回路，用于虑出特定频率段的交流电压信号。
4. 根据权利要求3所述的交直流漏电流传感器，其特征在于，所述交流信号处理电路还包括与所述带通滤波器回路的输出端连接的整流回路，用于处理所述特定频率段的交流电压信号并以直流电压信号的方式输出交流漏电流检测结果。
5. 根据权利要求4所述的交直流漏电流传感器，其特征在于，所述整流回路是全波整流回路或半波整流回路。
6. 根据权利要求4所述的交直流漏电流传感器，其特征在于，还包括所述与整流回路的输出端连接的后置输出电路，所述后置输出电路是电压电流转换电路、电压频率转换电路或模拟数字转换电路。
7. 根据权利要求4所述的交直流漏电流传感器，其特征在于，所述直流漏电流检测电路还包括与所述快速滤波器回路的输出端连接的比例放大器回路。
8. 根据权利要求7所述的交直流漏电流传感器，其特征在于，所述比例放大器回路的输出端连有后置输出电路，所述后置输出电路是电压电流信号转换电路、电压频率转换电路或模拟数字转换电路。
9. 根据权利要求4所述的交直流漏电流传感器，其特征在于，所述直流漏电流检测电路还包括一绕在所述铁芯的反馈线圈及积分无差调节放大器回路，所述积分无差调节放大器回路的输入端与所述快速滤波器回路的输出端连接，所述反馈线圈的一端接地，所述反馈线圈的另一端通过采样电阻与所述积分无差调节放大器回路的输出端连接。
10. 根据权利要求9所述的交直流漏电流传感器，其特征在于，所述直流漏电流检测电路的输出端连有后置输出电路，所述后置输出电路是电压电流信号转换电路、电压频率转换电路或模拟数字转换电路。
专利摘要本实用新型涉及一种交直流漏电流传感器，包括一带通孔且封闭的铁芯及所述铁芯上载有的直流漏电流检测电路，载有交流或直流电流的被检测线路从所述通孔中穿过，直流漏电流检测电路包括依次连接的振荡磁调制器回路和快速滤波器回路，振荡磁调制器回路由第一运算放大器和绕在所述铁芯的激磁线圈连接构成，还包括铁芯上载有的交流漏电流检测电路，所述交流漏电流检测电路包括绕在所述铁芯的交流感应线圈及与交流感应线圈连接的交流信号处理电路。本实用新型交直流漏电流传感器可以实现对同一被检测线路的交、直流漏电流(小电流)信号的同时采样，独立分离与处理，独立两端输出，结构简单，一器多用，成本减小，经济效益显著，便于推广使用。
文档编号G01R31/40GK201449415SQ20092006029
公开日2010年5月5日 申请日期2009年7月13日 优先权日2009年7月13日
发明者李小雄, 李应秋, 范群国 申请人:珠海市澳特尔测控仪表有限公司;范群国