用于检测列车供电系统的漏电流传感器的制作方法

本实用新型涉及漏电流传感器领域，特别涉及一种用于检测列车供电系统的漏电流传感器。

背景技术：

直流漏电流变送器是一种利用磁通门原理(Flux gate)将被测直流电流转换成与该电流成比例输出的直流电流或电压信号的测量模块，原副边之间高度绝缘。通常输出标准的直流DC 4-20mA,，DC0-5V,，DC0-10V等信号，此标准信号可以被多种采集设备采集，如PLC，RTU，DAS卡等，用于多种电流监控的场合。传统的漏电流传感器由于缺少电路保护功能，造成电路的安全性和可靠性不高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路的安全性和可靠性较高、提高产品的现场适应能力的用于检测列车供电系统的漏电流传感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于检测列车供电系统的漏电流传感器，包括金属外壳，所述金属外壳上设有供两根机车电缆穿过的孔，所述金属外壳内设有振荡电路、二极管、双磁芯差动单元、带通滤波器、仪用放大器、相敏检波器、低通滤波器和漏电流信号输出端口，所述振荡电路的一输出端与所述二极管的阳极连接，所述二极管的阴极与所述双磁芯差动单元的输入端连接，所述带通滤波器的输入端与所述双磁芯差动单元的输出端连接，所述仪用放大器的输入端与所述带通滤波器的输出端连接，所述相敏检波器的输入端与所述仪用放大器的输出端连接，所述相敏检波器的参考端与所述振荡电路的另一输出端连接，所述相敏检波电路的输出端与所述低通滤波器的输入端连接，所述低通滤波器的输出端与所述漏电流信号输出端口连接；

所述双磁芯差动单元包括第一磁芯、第二磁芯、一次绕组线圈和二次绕组线圈，所述一次绕组线圈反串环绕在所述第一磁芯和第二磁芯上，所述二次绕组线圈正串环绕在所述第一磁芯和第二磁芯上；所述一次绕组线圈的输入端与二极管的阴极连接，所述一次绕组线圈的输出端经过一个限流电阻接地；

所述低通滤波器包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容和第七电容，所述第二运算放大器的正极电压端分别与所述第六电容的一端和第六电阻的一端连接，所述第六电容的另一端接地，所述第六电阻的另一端分别与正电源、第二电容的一端和第一运算放大器的正电压端连接，所述第二电容的另一端接地，所述第二运算放大器的负电压端分别与所述第七电容的一端和负电源连接，所述第七电容的另一端接地，所述第二运算放大器的输出端通过所述第五电阻分别与所述第四电容的一端和第二电阻的一端连接，所述第四电容的另一端分别与所述第二运算放大器的反相输入端和第四电阻的一端连接，所述第二运算放大器的同向输入端接地，所述第四电阻的另一端分别与所述第二电阻的另一端、第三电阻的一端和第五电容的一端连接，所述第五电容的另一端接地，所述第三电阻的另一端分别与所述第一运算放大器的输出端、第一电容的一端和第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端和第一电容的另一端均与所述第一运算放大器的反向输入端连接，所述第一运算放大器的同相输入端接地，所述第一运算放大器的负电压端分别与所述第三电容的一端和负电源连接，所述第三电容的另一端接地。

在本实用新型所述的用于检测列车供电系统的漏电流传感器中，所述低通滤波器还包括第七电阻，所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端连接，所述第七电阻的另一端与所述第二电容的一端连接。

在本实用新型所述的用于检测列车供电系统的漏电流传感器中，所述低通滤波器还包括第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第三电阻的另一端连接，所述第八电阻的另一端与所述第一运算放大器的输出端连接。

在本实用新型所述的用于检测列车供电系统的漏电流传感器中，所述低通滤波器还包括第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第一运算放大器的反向输入端连接，所述第九电阻的另一端与所述第一电容的另一端连接。

在本实用新型所述的用于检测列车供电系统的漏电流传感器中，所述低通滤波器还包括第十电阻，所述第十电阻的一端与所述负电源连接，所述第十电阻的另一端与所述第一运算放大器的负电压端连接。

在本实用新型所述的用于检测列车供电系统的漏电流传感器中，所述正电源提供的电压为+15V，所述负电源提供的电压为-15V。

在本实用新型所述的用于检测列车供电系统的漏电流传感器中，所述孔的直径为80mm。

实施本实用新型的用于检测列车供电系统的漏电流传感器，具有以下有益效果：由于设有金属外壳，所述金属外壳上设有供两根机车电缆穿过的孔，所述金属外壳内设有振荡电路、二极管、双磁芯差动单元、带通滤波器、仪用放大器、相敏检波器、低通滤波器和漏电流信号输出端口，低通滤波器包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容和第七电容，第五电阻和第六电阻均用于进行过流保护，因此其电路的安全性和可靠性较高、提高产品的现场适应能力。

附图说明

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型用于检测列车供电系统的漏电流传感器一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中低通滤波器的电路原理图。

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。

在本实用新型用于检测列车供电系统的漏电流传感器实施例中，其用于检测列车供电系统的漏电流传感器的结构示意图如图1所示。图1中，该用于检测列车供电系统的漏电流传感器包括金属外壳(图中未示出)，该金属外壳上设有供两根机车电缆穿过的孔(图中未示出)，也就是说设置该孔的目的就是让两根机车电缆穿过，该金属外壳内设有振荡电路1、二极管D1、双磁芯差动单元、带通滤波器2、仪用放大器3、相敏检波器4、低通滤波器5和漏电流信号输出端口6，其中，振荡电路1的一输出端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与双磁芯差动单元的输入端连接，带通滤波器2的输入端与双磁芯差动单元的输出端连接，仪用放大器3的输入端与带通滤波器2的输出端连接，相敏检波器4的输入端与仪用放大器3的输出端连接，相敏检波器4的参考端与振荡电路1的另一输出端连接，相敏检波电路4的输出端与低通滤波器5的输入端连接，低通滤波器5的输出端与漏电流信号输出端口6连接。

值得一提的是，上述孔的直径为80mm，当然，在本实施例的另外一些情况下，上述孔的直径也可以根据机车电缆的粗细进行相应调整。

上述双磁芯差动单元包括第一磁芯、第二磁芯、一次绕组线圈7和二次绕组线圈8，一次绕组线圈7反串环绕在第一磁芯和第二磁芯上，二次绕组线圈8正串环绕在第一磁芯和第二磁芯上；一次绕组线圈7的输入端与二极管D1的阴极连接，一次绕组线圈7的输出端经过一个限流电阻R接地。

本实施例中，振荡电路1为方波振荡电路，振荡电路1的一输出端输出的方波信号，经过二极管D1整形后获得半方波；将此半方波作为激励信号接入一次绕组线圈7对第一磁芯和第二磁芯进行激磁；同时，振荡电路1的另一输出端输出的方波信号还为相敏检波器5提供参考信号。

本实施例中，列车供电系统的待测信号I₁穿过第一磁芯和第二磁芯，该列车供电系统为600V或者110V电源系统。当I₁为零时，二次绕组线圈8的两端无感应电压；当I₁不为零时，I₁产生偏磁，在二次绕组线圈8中生成感应电压，该感应电压作为检测信号，接入到带通滤波器2进行基频滤波，输出基频信号；基频信号输入到仪用放大器3进行放大，同时降低噪声；放大后的基频信号通入相敏检波器4，相敏检波器4采用振荡电路1产生的方波信号作为参考信号，对基频信号进行检波，输出检波信号进入低通滤波器5进行平滑滤波得到直流漏电流信号。

图2为本实施例中低通滤波器的电路原理图，图2中，低通滤波器5包括第一运算放大器IC1、第二运算放大器IC2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6和第七电容C7，第二运算放大器IC2的正极电压端分别与第六电容C6的一端和第六电阻R6的一端连接，第六电容C6的另一端接地，第六电阻R6的另一端分别与正电源+VCC、第二电容C2的一端和第一运算放大器IC1的正电压端连接，第二电容C2的另一端接地。

第二运算放大器IC2的负电压端分别与第七电容C7的一端和负电源-VCC连接，第七电容C7的另一端接地，第二运算放大器IC2的输出端通过第五电阻R5分别与第四电容C4的一端和第二电阻R2的一端连接，第四电容C4的另一端分别与第二运算放大器IC2的反相输入端和第四电阻R4的一端连接，第二运算放大器IC2的同向输入端接地，第四电阻R4的另一端分别与第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的一端和第五电容C5的一端连接，第五电容C5的另一端接地，第三电阻R3的另一端分别与第一运算放大器IC1的输出端、第一电容C1的一端和第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端和第一电容C1的另一端均与第一运算放大器IC1的反向输入端连接，第一运算放大器IC1的同相输入端接地，第一运算放大器IC1的负电压端分别与第三电容C3的一端和负电源-VCC连接，第三电容C3的另一端接地。

其中，第五电阻R5和第六电阻R6均为限流电阻，第五电阻R5用于对第二运算放大器IC2的输出端所在的支路进行过流保护，第六电阻R6用于对第二运算放大器IC2的正电压端所在的支路进行过流保护，因此其电路的安全性和可靠性较高。

本实施例中，低通滤波器5还包括第七电阻R7，第七电阻R7的一端与第六电阻R6的另一端连接，第七电阻R7的另一端与第二电容C2的一端连接。其中，第七电阻R7为限流电阻，用于对第二运算放大器IC2的正电压端和第一运算放大器IC1的正电压端之间的支路进行过流保护，以进一步增强电路的安全性和可靠性。

本实施例中，低通滤波器5还包括第八电阻R8，第八电阻R8的一端与第三电阻R3的另一端连接，第八电阻R8的另一端与第一运算放大器IC1的输出端连接。第八电阻R8为限流电阻，用于对第一运算放大器IC1的输出端所在的支路进行过流保护，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。

本实施例中，低通滤波器5还包括第九电阻R9，第九电阻R9的一端与第一运算放大器IC1的反向输入端连接，第九电阻R9的另一端与第一电容C1的另一端连接。第九电阻R9为限流电阻，用于对第一运算放大器IC1的反相输入端所在的直流进行过流保护。

本实施例中，该低通滤波器5还包括第十电阻R10，第十电阻R10的一端与负电源-VCC连接，第十电阻R10的另一端与第一运算放大器IC1的负电压端连接。第十电阻R10为限流电阻，用于对第一运算放大器IC1的负电压端与负电源-VCC之间的支路进行过流保护。

值得一提的是，本实施例中，正电源+VCC提供的电压为+15V，负电源-VCC提供的电压为-15V。当然，在本实施例的一些情况下，正电源+VCC和负电源-VCC提供的供电电压可根据实际情况进行相应调整。

总之，本实用新型针对列车供电系统的绝缘情况，监测600V或110V电源系统的漏电流情况，通过采用电流差检测方式，检测列车供电系统的漏电流大小，本实用新型采用孔径为80mm的金属外壳，将两根机车电缆穿过该孔，采用磁调制检测技术，检测漏电流的大小，并采取有效的电磁兼容技术，对信号进行滤波，提高产品的现场适应能力。同时由于低通滤波器5中设有限流电阻，因此其电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。