智能汇流箱卡扣式电流检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种智能汇流箱卡扣式电流检测装置，是一种智能汇流箱卡扣式电流检测装置。

背景技术：

作为绿色能源的太阳能光伏发电技术越来越被人们所重视，而智能汇流箱实现对光伏电池列阵的汇流、监测、保护以及通讯功能,是光伏电站系统设施中重要的前端设备。目前，市面上可供智能汇流箱选用的电流传感器的测量方式可以分为两种，一种是需要电气连接，即直接串联进电路，这种方式极其不便，一旦发生接线不紧,会产生接触电阻,由于电流较大,会产生大量的热,烧坏整个智能汇流箱。一种是隔离测量，无需电气连接。但是这种隔离测量的电流传感器绝大多数采用的都是通孔安装的方式，即将电线穿过电流传感器的孔位。当需要对汇流箱进行维修、改装、升级等操作时，需要破坏电线，极其不方便。只有极少数的电流传感器是采用开合方式进行装配的，此类传感器多是国外进口，价格极高，且难以采购。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种智能汇流箱卡扣式电流检测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型包括活动上壳、开环磁环、卡扣、霍尔传感器、PCB板、接口、底座、转轴、下壳体，其中开环磁环由磁芯Ⅰ、磁芯Ⅲ、磁芯Ⅱ构成；活动上壳和下壳体通过转轴活动链接，卡扣固定在活动上壳；磁芯Ⅰ构成开环磁环的上半部分，嵌于活动上壳中；磁芯Ⅲ和磁芯Ⅱ构成开环磁环的下半部分嵌于下壳体中，霍尔传感器置于开环磁环的开环处，即将霍尔传感器设置在由磁芯Ⅲ和磁芯Ⅱ构成的开环处；霍尔传感器和PCB板电气相连，PCB板置于开环磁环下方；接口和PCB板电气相连，接口置于PCB板下方；底座和接口电气相连，固定于下壳体；所述的PCB板上设置有信号调理和程控放大电路、辅助电源电路。

所述的信号调理和程控放大电路，包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、模拟开关U1、可编程放大器U2、霍尔传感器U3、可编程并联稳压二极管U4、接线端子P1；电阻R5一端和正5V电源相连，另一端和电容C2一端、电容C4一端、电阻R6一端相连；电容C2另一端和电容C4另一端相连并接地；电阻R6另一端和2.5V参考电源、可编程并联稳压二极管U4阴极、可编程并联稳压二极管U4参考极、电容C9一端、电阻R13一端、霍尔传感器U3接口1相连，可编程并联稳压二极管U4阳极和电容C9另一端相连并接地；电阻R13另一端和电阻R14相连，电阻R14另一端和霍尔传感器U3接口2、电阻R4一端、可编程放大器U2接口3相连；电阻R4另一端和电阻R3一端相连，电阻R3另一端和霍尔传感器U3接口3相连，霍尔传感器U3接口4和可编程放大器U2接口2相连；可编程放大器U2接口4和电容C7一端、电容C8一端、负5V电源相连，电容C7另一端和电容C8相连并接地；可编程放大器U2接口(7)和正5V电源、电容C5、电容C6一端相连，电容C5另一端和电容C6另一端相连并接地；可编程放大器U2接口6和接线端子接口1相连；可编程放大器U2接口5和电阻R11、电阻R12一端相连，电阻R11另一端接地，电阻R12另一端接正2.5V电源；可编程放大器U2接口1和模拟开关U1接口13相连；可编程放大器U2接口8和电阻R7一端、电阻R8一端、电阻R9一端、电阻R10一端相连，电阻R7另一端和模拟开关U1接口12相连，电阻R8另一端和模拟开关U1接口14相连，电阻R9另一端和模拟开关U1接口15相连，电阻R10另一端和模拟开关U1接口11相连；模拟开关U1接口16和电容C1一端、电容C2一端以及正5V电源相连，电容C1另一端和电容C2另一端相连并接地；模拟开关U1接口6接地，模拟开关U1接口7接地，模拟开关U1接口8接地；模拟开关U1接口9和电阻R2一端、接线端子接口3相连，模拟开关U1接口10和电阻R1一端、接线端子接口2相连，电阻R1另一端和电阻R2另一端、正5V电源相连；接线端子接口4和负5V电源相连，接线端子接口5接地，接线端子接口6和正5V电源相连。

所述的辅助电源电路，具体包括交流电源AC、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、负载RL、调制解调器PWM、MOS管Q1、MOS管Q2、变压器主线圈N1、变压器主线圈N2、变压器副线圈N3；交流电源AC正极和二极管D1阳极、二极管D3阴极相连，交流电源AC负极和二极管D2阳极、二极管D4阴极相连；二极管D3和二极管D4的阳极接地；二极管D1阴极和二极管D2阴极、电容C10一端、电阻R15一端、电容C11一端、电阻R17一端、变压器主线圈N1同名端相连；电容C10另一端和电阻R16一端、调制解调器PWM一端、MOS管Q2源极相连并接地；电阻R15另一端和电阻R16另一端、二极管D7阳极、电容C12一端、电阻R18一端、变压器主线圈N2同名端、MOS管Q1源极相连；二极管D7阴极和MOS管Q1栅极、电容C13一端相连，电容C13另一端和调制解调器PWM另一端、MOS管Q2栅极相连；电容C12另一端和电阻R18另一端、二极管D6阴极相连，二极管D6阳极和变压器主线圈N2另一端相连；电容C11另一端和电阻R17另一端、二极管D5阴极相连，二极管D5阳极和MOS管Q1漏极、变压器主线圈N1另一端相连；变压器副线圈N3同名端和C14一端、负载RL一端相连并接地，变压器副线圈N3另一端和二极管D8阳极相连，二极管D8阴极和电容C14另一端、负载RL另一端相连。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型提供了一种全新的方便安装、维护、改装、升级的卡扣式电流传感器，在很宽的量程范围内具有较高的精度，具有模块化的特性，接口统一，方便替换升级，另外辅助电源直接从光伏取电，成本较低。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。

图2是实施例的正面视图。

图3是实施例的底面视图。

图4是信号调理和程控放大电路图。

图5是辅助电源原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，所述的智能汇流箱卡扣式电流检测装置是先把待测量电流的导线2穿过一个开环磁环，开环磁环由3个磁芯组成，分别是磁芯Ⅰ、磁芯Ⅱ、磁芯Ⅲ构成,如图所示,在开环磁环的开环处放置一个霍尔传感器,当导线中有电流流过时,产生磁场,磁场的大小与流过导线的电流大小成正比,这一磁场可以通过开环磁环来聚集,然后用霍尔传感器进行检测,由于磁场的变化与霍尔传感器的输出电压信号有良好的线形关系,因此可通过霍尔传感器测得的输出信号通过信号调理和程控放大电路送ADC作采样,智能ADC根据该通道电流的偏置和增益计算出电流值。

如图2和图3所示，智能汇流箱卡扣式电流检测装置，包括活动上壳1、开环磁环、卡扣3、霍尔传感器5、PCB板6、接口7、底座8、转轴9、下壳体11，其中开环磁环由磁芯Ⅰ2、磁芯Ⅲ4、磁芯Ⅱ10构成；

活动上壳1和下壳体通过转轴9活动链接，卡扣3固定在活动上壳；磁芯Ⅰ2构成开环磁环的上半部分，嵌于活动上壳1中；磁芯Ⅲ4和磁芯Ⅱ10构成开环磁环的下半部分嵌于下壳体11中，霍尔传感器5置于开环磁环的开环处，即将霍尔传感器5设置在由磁芯Ⅲ4和磁芯Ⅱ10构成的开环处；霍尔传感器5和PCB板6电气相连，PCB板6置于开环磁环下方；接口7和PCB板6电气相连，接口7置于PCB板6下方；底座8和接口电气相连，固定于下壳体11。所述的PCB板上设置有信号调理和程控放大电路图、辅助电源电路。

如图4所示，所述的信号调理和程控放大电路图，具体包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、模拟开关U1、可编程放大器U2、霍尔传感器U3、可编程并联稳压二极管U4、接线端子P1。电阻R5一端和正5V电源相连，另一端和电容C2一端、电容C4一端、电阻R6一端相连；电容C2另一端和电容C4另一端相连并接地；电阻R6另一端和2.5V参考电源、可编程并联稳压二极管U4阴极、可编程并联稳压二极管U4参考极、电容C9一端、电阻R13一端、霍尔传感器U3接口1相连，可编程并联稳压二极管U4阳极和电容C9另一端相连并接地；电阻R13另一端和电阻R14相连，电阻R14另一端和霍尔传感器U3接口2、电阻R4一端、可编程放大器U2接口3相连；电阻R4另一端和电阻R3一端相连，电阻R3另一端和霍尔传感器U3接口3相连，霍尔传感器U3接口4和可编程放大器U2接口2相连；可编程放大器U2接口4和电容C7一端、电容C8一端、负5V电源相连，电容C7另一端和电容C8相连并接地；可编程放大器U2接口7和正5V电源、电容C5、电容C6一端相连，电容C5另一端和电容C6另一端相连并接地；可编程放大器U2接口6和接线端子接口1相连；可编程放大器U2接口5和电阻R11、电阻R12一端相连，电阻R11另一端接地，电阻R12另一端接正2.5V电源；可编程放大器U2接口1和模拟开关U1接口13相连；可编程放大器U2接口8和电阻R7一端、电阻R8一端、电阻R9一端、电阻R10一端相连，电阻R7另一端和模拟开关U1接口12相连，电阻R8另一端和模拟开关U1接口14相连，电阻R9另一端和模拟开关U1接口15相连，电阻R10另一端和模拟开关U1接口11相连；模拟开关U1接口16和电容C1一端、电容C2一端以及正5V电源相连，电容C1另一端和电容C2另一端相连并接地；模拟开关U1接口6接地，模拟开关U1接口7接地，模拟开关U1接口8接地；模拟开关U1接口9和电阻R2一端、接线端子接口3相连，模拟开关U1接口10和电阻R1一端、接线端子接口2相连，电阻R1另一端和电阻R2另一端、正5V电源相连；接线端子接口4和负5V电源相连，接线端子接口5接地，接线端子接口6和正5V电源相连。

如图5所示，所述的辅助电源电路，具体包括交流电源AC、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、负载RL、调制解调器PWM、MOS管Q1、MOS管Q2、变压器主线圈N1、变压器主线圈N2、变压器副线圈N3。交流电源AC正极和二极管D1阳极、二极管D3阴极相连，交流电源AC负极和二极管D2阳极、二极管D4阴极相连；二极管D3和二极管D4的阳极接地；二极管D1阴极和二极管D2阴极、电容C10一端、电阻R15一端、电容C11一端、电阻R17一端、变压器主线圈N1同名端相连；电容C10另一端和电阻R16一端、调制解调器PWM一端、MOS管Q2源极相连并接地；电阻R15另一端和电阻R16另一端、二极管D7阳极、电容C12一端、电阻R18一端、变压器主线圈N2同名端、MOS管Q1源极相连；二极管D7阴极和MOS管Q1栅极、电容C13一端相连，电容C13另一端和调制解调器PWM另一端、MOS管Q2栅极相连；电容C12另一端和电阻R18另一端、二极管D6阴极相连，二极管D6阳极和变压器主线圈N2另一端相连；电容C11另一端和电阻R17另一端、二极管D5阴极相连，二极管D5阳极和MOS管Q1漏极、变压器主线圈N1另一端相连；变压器副线圈N3同名端和C14一端、负载RL一端相连并接地，变压器副线圈N3另一端和二极管D8阳极相连，二极管D8阴极和电容C14另一端、负载RL另一端相连；

所述的模拟开关U1的型号为SN74LV4052A、可编程放大器U2的型号为INA188、霍尔传感器U3的型号为HW300B、可编程并联电压基准U4的型号为TL431A。

如图1和图2所示，本实用新型工作过程如下：

所述的智能汇流箱卡扣式电流检测装置，如图2所示，先将卡扣3打开，翻开活动上壳1，将待测量导线传过，扣上活动上壳1。如图1所示，待测量电流的导线穿过一个由磁芯Ⅰ2、磁芯Ⅲ4、磁芯Ⅱ10构成的开环磁环,在开环磁环的开环处放置一个霍尔传感器,当导线中有电流流过时,产生磁场,磁场的大小与流过导线的电流大小成正比,这一磁场可以通过开环磁环来聚集,然后用霍尔传感器进行检测,由于磁场的变化与霍尔传感器的输出电压信号有良好的线形关系,因此可通过霍尔传感器测得的输出信号直接反应出导线中的电流大小。因此可通过霍尔传感器测得的输出信号通过信号调理和程控放大电路送ADC作采样,智能ADC根据该通道电流的偏置和增益计算出电流值。