专利名称：一种霍尔电量传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传感器技术领域，更具体地说，涉及一种霍尔电量传感器。
背景技术：
霍尔传感器是应用霍尔效应制作的一种磁场传感器，霍尔传感器广泛应用于工业生产、交通运输等各个领域。随着电力电子的发展，霍尔电压或电流传感器被应用于各个领域中电压、电流的测量，如，在铁路机车、城轨、地铁、变频以及光伏发电等领域中电压、电流的检测与控制。霍尔电压传感器和霍尔电流传感器可以统称为霍尔电量传感器。在应用霍尔电量传感器的控制系统中，当被检测电路的电压或电流发生变化时， 霍尔电量传感器可以检测到该电流或电压变化，将检测到的电压或电流信号经过调制电路得到一路输出信号，该输出信号可用于被测系统的控制。例如，在发电系统中，通过对霍尔电流传感器的输出信号进行处理，设定限流工作点，以确保发电系统的输出功率不高于发电机的额定功率。现有的霍尔电量传感器对输入信号进行调制只能得到一路输出信号，但是在某些控制系统中可能会需要多路输出信号才能完成对系统的控制，如，在同一电源设备中可能需要利用输出信号对显示模块和工作模块进行控制，这样就需要有两路输出信号才能实现对这两个模块的控制。因此，对于需要两路输出信号的控制系统来说，现有的霍尔电量传感器显然不能满足要求。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供一种霍尔电量传感器，该霍尔电量传感器当有一路信号输入时可以输出两路信号，能满足控制系统对两路输出信号的要求。为实现上述目的，本实用新型提供了一种霍尔电量传感器，包括第一感应线圈、两个第一霍尔元件和两个第二信号调制电路，所述第一感应线圈的初级线圈与信号输入端相连，所述第一感应线圈的次级线圈上设有第一信号输出端，还包括第二感应线圈，所述第二感应线圈的初级线圈与所述第一感应线圈的第一信号输出端相连；两个用于检测所述第二感应线圈磁场变化的第二霍尔元件；分别与所述两个霍尔元件相连的两个第二信号调制电路，所述两个第二信号调制电路的输出端分别连接于所述第二感应线圈的次级线圈的两端；所述第二感应线圈的次级线圈的引出端为第二信号输出端。优选的，所述第二感应线圈的初级线圈和次级线圈分别包括两个电感线圈。优选的，所述第二信号输出端位于所述第二感应线圈的次级线圈的两个电感线圈之间。优选的，所述第二调制电路包括运算放大器以及与所述运算放大器相连的差分放大器。优选的，所述运算放大器与所述第二霍尔元件相连。[0014]优选的，所述差分放大器的输出端为第二调制电路的输出端。优选的，所述差分放大器包括集电极相连的两个三极管，以及分别与所述两个三极管相连的两个电阻。由上述技术方案可见，本实用新型所提供的一种霍尔电量传感器，该霍尔电量传感器包括第一感应线圈和第二感应线圈，第一感应线圈的信号输出端与第二感应线圈的初级线圈相连，当第一感应线圈的第一信号输出端输出第一信号后，第二霍尔元件可以检测到第二感应线圈的磁场变化，进而将第一信号输出端输出的第一信号经过第二调制电路进行调制，并由第二感应线圈的第二信号输出端将调制后的第一信号输出，这样就可以得到两个输出信号，能控制系统对两路输出信号来完成相应的控制操作要求。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例所提供的一种霍尔电量传感器的电路结构示意图；图2为本实用新型实施例所提供的一种霍尔元件检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。现有的霍尔电量传感器对一路输入信号进行调制只能得到一路输出信号，具体原因是由于现有的霍尔电量传感器内部只包括一路感应线圈，当输入信号后感应线圈的磁场会发生相应的变化，霍尔元件或感应到磁场的变化，进而将感应的信号经过调制得到一路输出信号。为了霍尔电量传感器在只有一路输入信号的情况下，能得到两路输出信号，本实用新型实施例提供了一种霍尔电量传感器，包括第一感应线圈；两个第一霍尔元件和两个第一调制电路；第一感应线圈的初级线圈与霍尔电量传感器的信号输入端相连；第一感应线圈的次级线圈上设有第一信号输出端；该霍尔电量传感器还包括第二感应线圈，该第二感应线圈的初级线圈与第一感应线圈的第一信号输出端相连；以及两个用于检测第二感应线圈磁场变化的第二霍尔元件；以及分别与两个霍尔元件相连的两个第二信号调制电路，两个第二信号调制电路的输出端分别连接与第二感应线圈的次级线圈的两端；其中，第二感应线圈的次级线圈的引出端为第二信号输出端。由于第一感应线圈的信号输出端与第二感应线圈的初级线圈相连，因此第一感应线圈的输出信号可以作为第二感应线圈的输入信号，由第二霍尔元件感应第二感应线圈的磁场变化，进而将第二霍尔元件感应到的信号经过第二调制电路进行调制，得到第二输出信号，因此，本实用新型的霍尔电量传感器在只有一路输入信号的时可以得到两路输出信号，以便于利用两路输出信号对控制系统进行控制。参见图1、为本实用新型一种霍尔电量传感器一个实施例的电路结构示意图，本实施例的霍尔电量传感器包括第一感应线圈11、两个第一霍尔元件12、两个第一调制电路 13、第二感应线圈21、两个第二霍尔元件22和两个第二调制电路23。第一感应线圈11由初级线圈和次级线圈组成，初级线圈和次级线圈之间设置有铁心I，第一感应线圈11的初级线圈的两端分别与信号输入端VS相连，在第一感应线圈11 的初级线圈与信号输入端的电路之间还可以设置一个电阻RS ；第一感应线圈11的次级线圈上设有输出信号的引出端M1，该输出信号的引出端Ml为第一信号输出端，用于输出第一输出信号OUTl。当被检测的电压或电流发生变化(S卩，霍尔电量传感器有输入信号输入)时，第一感应线圈11的磁场会发生变化，两个第一霍尔元件12会感应到该第一感应线圈磁场变化， 并产生相应的信号，两个第一霍尔元件会分别产生正向信号和负向信号，之后第一霍尔元件的产生信号会经过与第一霍尔元件12其相连的第一调制电路13，并由第一调制电路13 对第一霍尔元件产生的信号进行调制，并最终将调制后的信号输出到第一感应线圈的第一信号输出端M1，得到第一输出信号。为了能够得到两个输出信号，第一感应线圈11的第一信号输出端Ml可以与第二感应线圈21的初级线圈相连；第二感应线圈21也对应的设置有两个第二霍尔元件，两个第二霍尔元件22均用于检测第二感应线圈21的磁场变化。当第一信号输出端Ml有第一信号输出时，第二感应线圈21的磁场就会发生相应的变化，第一霍尔元件22变化检测到磁场变化，进而产生相应的信号。与第一霍尔元件类似，两个第二霍尔元件分别生成正信号和负信号，如，当第一输出信号为一个交流电流信号，两个霍尔元件将会分别检测到第二感应线圈的磁场变化，并对应的产生正向(电压或电流)信号与负向(电压或电流)信号。两个第二霍尔元件22产生的信号会分别经过与这两个第二霍尔元件22相连的两个第二调制电路23，以便第二调制电路23对第二霍尔元件22产生的信号进行信号调制，如对信号进行功率比放大等。两个第二信号调制电路22的输出端分别连接于第二感应线圈21的次级线圈的两端，当第二调制电路对第二霍尔元件产生的信号进行调制后，调制后的信号会传输到第二感应线圈的次级线圈的引出端M2，该引出端M2为第二信号输出端，用于输出第二信号 0UT2。第一感应线圈和第二感应线圈的形式有多种，参见图1，可以为第一感应线圈11 的初级线圈和次级线圈分别包括两个电感线圈，第一感应线圈11的初级线圈由电感线圈 RA和电感线圈RB组成，第一感应线圈11的次级线圈由电感线圈rA和电感线圈rB组成。 相应的，第二感应线圈的初级线圈和次级线圈之间设置有铁心II，第二感应线圈的初级线圈和次级线圈也可以分别包括两个电感线圈，第二感应线圈的初级线圈由电感线圈RC和电感线圈RD构成，第二感应线圈的次级线圈由电感线圈rC和电感线圈rD构成。当然，第一感应线圈和第一感应线圈也可以有其他形式在此，并不加以限制。进一步的，当第一感应线圈和第二感应线圈的初级线圈和次级线圈均包括两个电感线圈时，第一信号输出端Ml可以位于第一感应线圈21的次级线圈的两个电感线圈之间， 如，第一信号输出端Ml位于第一感应线圈的次级线圈上的电感线圈rA和电感线圈rb之间；第二信号输出端M2位于第二感应线圈22的次级线圈的两个电感线圈之间，如，第二信号输出端Ml位于第二感应线圈rc和电感线圈rD之间。其中，本实施例的霍尔电量传感器的调制电路可以包括运算放大器以及与运算放大器相连的差分放大器。两个第一调制电路21均包含放大器和差分放大器(或者称为功率放大器)，运算放大器与第一霍尔元件相连，该运算放大器的输出端与差分放大器相连， 差分放大器的输出端为第一调制电路的输出端，该第一调制电路的输出端与第一感应线圈的次级线圈的一端相连。与第一调制电路相似，两个第二调制电路22也均包含运算放大器和差分放大器(或者称为功率放大器)，运算放大器的输入端与第二霍尔元件相连，该运算放大器的输出端与差分放大器相连，差分放大器的输出端为第二调制电路的输出端，该第二调制电路的输出端与第二感应线圈的次级线圈的一端相连。第一调制电路和第二调制电路中的差分放大器均可以包括集电极相连的两个三极管，以及分别与两个三极管相连的两个电阻。如图，两个第一调制电路中，一个第一调制电路由运算放大器Ul和与运算放大器Ul相连的差分放大器相连，与运算放大器Ul相连的差分放大器由三极管VI、三极管V2、电阻Rl和电阻R2组成；另一个第一调制电路由运算放大器U2和与运算放大器U2相连的差分放大器相连，与运算放大器U2相连的差分放大器由三极管V3、三极管V4、电阻R3和电阻R4组成。两个第二调制电路中也分别设置有运算放大器和差分放大器，差分放大器用于对第二霍尔元件产生的信号进行功率放大。其中，一个第二调制电路由运算放大器U3和与运算放大器U3相连的差分放大器相连，与运算放大器 U3相连的差分放大器包括三极管V5、三极管V6、电阻R5和电阻R6，另一个第二调制电路由运算放大器U4和与运算放大器U4相连的差分放大器相连，与运算放大器U4相连的差分放大器包括三极管V7、三极管V8、电阻R7和电阻R8。其中，接入三极管VI、三极管V3的发射极的接入电源为VEE1，接入三极管V2、三极管V4的发射极的接入电源为VDDl ；接入三极管 V5和三极管V7的发射极的接入电源为VEE2，接入三极管V6和三极管V8的发射极的接入电源为VDD2。为了使得霍尔电量传感器具有较高的精度，需要对霍尔电量传感器上的霍尔元件进行测试。霍尔元件是霍尔传感器上的敏感器件，它的输出特性随温度的变化会发生相应的改变，为了在不同温度下对霍尔元件的特性进行测量，可以采用本实用新型的一种霍尔元件智能测试系统对该霍尔元件进行智能测试，该霍尔元件智能测试系统包括高低温试验箱A、智能测试装置B、霍尔元件定位器C、霍尔检测模块D，以及与智能测试装置相连的外接引线P在高低温试验箱A内设有智能测试装置B，该智能测试装置B —端与外接引线P相连，智能测试装置B与霍尔检测模块D相连，霍尔检测模块D的线圈与霍尔元件定位器C连接。测试的过程中，高低温试验箱A可以模拟各种运行工况满足霍尔元件动态测试温度变化的要求，能提供不同的测试温度。而智能测试装置B可自动输出正负10伏的高精度电压 (其中Vl为正电压、GNDl为负电压)，智能测试装置B自动将正负10伏高精度电压等差分为十档，并给霍尔检测模块中的线圈D5提供电流，进而由该线圈D5产生磁场；霍尔元件板通过霍尔元件板定位器C与霍尔检测模块D的电极紧密接触，其中，Dl为霍尔元件的供电电源的正极、D2输出信号的正方向信号、D3供电电源的负极、D4输出信号的负方向信号；启动开关QTAl开始测试；霍尔元件在不同测试工况下的输出送回到智能测试装置，即输出为正电压VO和负电压GND2。测试结果保存在智能测试装置B中，以便后取出测试结果供生产用。[0033] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种霍尔电量传感器，包括第一感应线圈、两个第一霍尔元件和两个第二信号调制电路，所述第一感应线圈的初级线圈与信号输入端相连，所述第一感应线圈的次级线圈上设有第一信号输出端，其特征在于，还包括第二感应线圈，所述第二感应线圈的初级线圈与所述第一感应线圈的第一信号输出端相连；两个用于检测所述第二感应线圈磁场变化的第二霍尔元件；分别与所述两个霍尔元件相连的两个第二信号调制电路，所述两个第二信号调制电路的输出端分别连接于所述第二感应线圈的次级线圈的两端；所述第二感应线圈的次级线圈的引出端为第二信号输出端。
2.根据权利要求1所述的霍尔电量传感器，其特征在于，所述第二感应线圈的初级线圈和次级线圈分别包括两个电感线圈。
3.根据权利要求2所述的霍尔电量传感器，其特征在于，所述第二信号输出端位于所述第二感应线圈的次级线圈的两个电感线圈之间。
4.根据权利要求1所述的霍尔电量传感器，其特征在于，所述第二调制电路包括运算放大器以及与所述运算放大器相连的差分放大器。
5.根据权利要求4所述的霍尔电量传感器，其特征在于，所述运算放大器与所述第二霍尔元件相连。
6.根据权利要求4所述的霍尔电量传感器，其特征在于，所述差分放大器的输出端为第二调制电路的输出端。
7.根据权利要求4所述的霍尔电量传感器，其特征在于，所述差分放大器包括集电极相连的两个三极管，以及分别与所述两个三极管相连的两个电阻。
专利摘要本实用新型公开了一种霍尔电量传感器，包括第一感应线圈、两个第一霍尔元件和两个第二信号调制电路，第一感应线圈的初级线圈与信号输入端相连，第一感应线圈的次级线圈上设有第一信号输出端，还包括第二感应线圈，第二感应线圈的初级线圈与第一感应线圈的第一信号输出端相连；两个用于检测第二感应线圈磁场变化的第二霍尔元件；分别与两个霍尔元件相连的两个第二信号调制电路，两个第二信号调制电路的输出端分别连接于第二感应线圈的次级线圈的两端；第二感应线圈的次级线圈的引出端为第二信号输出端。该霍尔电量传感器当有一路信号输入时可以输出两路信号，能满足控制系统对两路输出信号的要求。
文档编号G01R19/00GK202119822SQ20112021108
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者杨军平 申请人:杨军平