霍尔电流传感器校准检测装置及方法与流程

本申请涉及霍尔传感器质量检测技术领域，尤其涉及一种霍尔电流传感器校准检测装置及方法。

背景技术：

随着工业自动化的不断发展，越来越多的智能设备需要采用传感器采集数据，对采集的数据进行数据分析以预测一些可能发生的事情，从而减少故障停机损失，提高生产效率。霍尔电流传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，广泛地应用于交、直流电气线路和设备的电流测量、监控、保护，电能管理，电力、通信、气象、铁路、油田、建筑、计量、电解、工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。

工业自动化的快速发展，使生产效率大幅提升，从而对生产、检测效率提出了更高的要求，目前霍尔电流传感器在校准和检测时多数为人工操作，由于人工操作精度差、效率低，检测人员很容易出现疲劳而导致检测效率降低，时间上不能持久，产品的一致性差等缺点，一旦工人工作时间过长还容易造成漏检，个人的情绪、精神状态也会对产品检测精准度和检测效率造成不小的影响。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种霍尔电流传感器校准检测装置，该装置提高了对霍尔电流传感器质量检测的精准度和检测效率，减少了人力劳动，降低了生产成本，适用于不同型号的产品检测。

为达到上述目的，本申请提供一种霍尔电流传感器校准检测装置，包括：测试台、基准源、电流源、标准表、数据采集模块和上位机，所述测试台用于承载待检测霍尔电流传感器；所述基准源与所述上位机通讯连接，所述上位机控制所述基准源输出一次检测电流；所述电流源与所述基准源电连接，所述电流源输出所述基准源的一次检测电流，所述一次检测电流用于使待检测霍尔电流传感器产生霍尔效应；所述标准表串联在所述电流源的输出电路内，所述标准表用于测量所述电流源输出的电流大小；所述标准表与所述基准源通讯连接，将其测量的电流值反馈给所述基准源；所述数据采集模块用于采集所述霍尔电流传感器的实际输出数据，所述数据采集模块与所述上位机通讯连接，所述上位机接收所述数据采集模块采集的数据。

如上的，其中，所述测试台上沿其长度方向平行间隔开设置有第一测试区和第二测试区。

如上的，其中，所述电流源远离所述基准源的一端连接一次电流铜棒，所述一次电流铜棒用于沿水平方向穿入多个霍尔电流传感器的内孔中。

如上的，其中，所述测试台上间隔开固定有多个气缸，所述气缸沿竖直方向设置，所述气缸的伸缩杆固定连接有连接装置，所述连接装置与所述一次电流铜棒固定连接。

如上的，其中，所述连接装置包括上连接块和下连接块，上连接块和下连接块可拆卸开，上连接块和下连接块彼此接触的表面上均挖入有半圆通槽，上连接块的半圆通槽与下连接块的半圆通槽相对应设置，两个半圆通槽形成可穿入所述一次电流铜棒的通孔。

如上的，其中，所述测试台上设置有端子线，所述端子线一端与工作电源电连接，另一端用于与所述霍尔电流传感器的端子连接。

所述工作电源包括单电源和双电源，其中，单电源用于与所述霍尔电流传感器的正极端子连接，双电源用于与所述霍尔电流传感器的正极端子及负极端子连接。

如上的，其中，所述数据采集模块包括多个，所述数据采集模块包括电压采集模块和电流检测模块。

一种霍尔电流传感器校准检测方法，该方法包括：

s1，设定霍尔电流传感器的参数限值：包括设定霍尔电流传感器输出电压的误差上限值、误差下限值和功耗电流限额；

s2，设定通过霍尔电流传感器的一次检测电流的值；

s3，获取霍尔电流传感器的实际参数值：获取霍尔电流传感器通入一次检测电流后的输出端电压值，获取霍尔电流传感器端子的正向功耗电流值和/或反向功耗电流值和输出端输出电压的误差值；

s4，筛选不合格品，将步骤s3中的正向功耗电流值和/或反向功耗电流值与步骤s1中设定的功耗电流限额进行比较，并且将步骤s3中的输出电压误差值与步骤s1中设定的误差上限值和误差下限值进行比较，判断检测产品是否为合格品

如上的，其中，所述输出电压的误差值为实际测量输出端电压值与理论输出电压值的差值。

本申请实现的有益效果如下：

(1)本申请测试台在检测位进行检测时，包括两个测试区域，基准源可在两个测试区域切换回路电流，如安装完第一个测试区域的产品后，对第一个测试区域的产品进行检测的过程中，同时对第二个测试区域的产品进行安装，第一个测试区域的产品检测完成后可直接对第二个测试区域的产品进行测试，其中检测位包括：32位(表示a区可放置霍尔电流传感器的数量)+32位(表示b区可放置霍尔电流传感器的数量)时，共计64个检测位，节约了安装第二个测试区域产品的时间，提高了产品检测效率，1小时可检测350－400只霍尔电流传感器，速度为工人20－25倍。

(2)本申请适用于不同型号规格的霍尔电流传感器。

(3)本申请电流源的输出端串联有标准表，标准表相当于一台大功率的多功能万用表，用于直流电流的精密测量，标准表将其测量的电流输出值反馈给基准源，如果反馈的电流值与标准的电流输出值相差较大时，则通过上位机重新设定基准源的电流输出值，提高电流的输出精度，从而提高了霍尔电流传感器的检测精度。

(4)本申请的电流检测模块可以检测霍尔电流传感器产品工作电流的大小，将实际电流大小与设定的功耗电流限额值进行比较，判断出霍尔电流传感器产品内部有无短路或开路。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种霍尔电流传感器校准检测装置的原理图。

图2为本发明一种霍尔电流传感器校准检测方法的流程图。

图3为本发明一种霍尔电流传感器校准检测装置的霍尔电流传感器的接线图。

图4为本发明一种霍尔电流传感器校准检测装置的一次电流铜棒的安装示意图。

图5为本发明一种霍尔电流传感器校准检测装置的正视图。

图6为本发明一种霍尔电流传感器校准检测装置的俯视图。

附图标记：10-基准源，11-电流源，12-标准表，13-霍尔电流传感器，14-工作电源，15-数据采集模块，16-上位机，31-一次电流铜棒，41-气缸，42-连接装置，43-上连接块，44-下连接块，51-测试台，71-第一测试区，72-第二测试区，131-内孔。

具体实施方式

下面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，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请提供一种霍尔电流传感器校准检测装置，包括：测试台51(如图5和图6所示)、基准源10、电流源11、标准表12、数据采集模块15和上位机16，待检测时，在测试台51布置有多个待检测的霍尔电流传感器13，多个霍尔电流传感器13均与工作电源14电连接；基准源10与上位机16通讯连接，上位机16控制基准源10输出一次检测电流；电流源11与基准源10电连接，用于输出基准源10的一次检测电流，一次检测电流通过通入待检测霍尔电流传感器，使待检测霍尔电流传感器产生霍尔效应；标准表12串联在电流源11的输出电路内，标准表12用于测量电流源11输出的电流大小；标准表12与基准源10通讯连接，将其测量的电流值反馈给基准源10；数据采集模块15与霍尔电流传感器13的输出端电连接，用于采集霍尔电流传感器13的实际输出数据，数据采集模块15与上位机16通讯连接，上位机16接收数据采集模块15采集的数据。

具体的，基准源10为200a的直流基准源，可提供0-200a的直流基准电流，标准表12与基准源10通讯连接，应当理解的是，标准表相当于是一台大功率多功能的万用表，用于直流电流的精密测量，标准表12将其测量的输出电流反馈给基准源10，基准源10与上位机16进行双向通信，上位机16根据基准源10接收标准表12反馈的电流大小，若该检测的电流与设定的一次检测电流值误差超过一定的范围，则通过上位机16重新设定基准源10输出的一次检测电流，使一次检测电流输出的精度达到0.02级-0.05级，也就是保证电流源11输出的一次检测电流值与设定的一次检测电流值的差值在允许的误差范围内，提高产品检测精度和检测的准确度。

具体的，上位机16与基准源10进行通讯，通讯方式为rs232modbus通讯，上位机16具有rs232接口，通过转换器将rs232接口转换成rs485接口进行长距离高速通信，并且采用dl645-2007通讯协议。根据客户的检测要求和不同型号的霍尔电流传感器，在上位机16上可设定基准源10的输出校准电流值、电流组数、输出电流值和误差值，进而满足客户对产品的质量要求。

具体的，上位机16与数据采集模块15进行通讯，通讯方式为rs232modbus通讯，上位机16具有rs232接口，通过转换器将rs232接口转换成rs485接口以实现长距离高速通信，并且采用dl645-2007通讯协议，上位机16获取数据采集模块15采集的每个产品在其功耗电流值、电流点时的电压输出值，并且实际的电压输出值与标准值进行比较，根据实际电压输出值与标准值之间的差值是否在设定的误差范围内，判断产品是否合格，并标示出不合格品。

如图6所示，测试台51上沿其长度方向平行间隔开设置有第一测试区71和第二测试区72，进行产品检测时，首先在第一测试区71间隔安装产品(也就是霍尔电流传感器13)，对第一测试区71内的产品进行检测的过程中，同时在第二测试区72内间隔安装产品(也就是霍尔电流传感器13)，当第一测试区71内的产品检测完成后，可直接对第二测试区72内的产品进行检测，节省了安装第二测试区72内产品的时间，提高了产品的检测效率。

具体的，在第一测试区71的多个霍尔电流传感器13设置在同一直线方向上，在第二测试区72的多个霍尔电流传感器13设置在同一直线方向上，并且每个霍尔电流传感器13之间间隔一定距离。

如图3所示，根据本发明的一个具体实施例，电流源11远离基准源10的一端连接一次电流铜棒31，一次电流铜棒31穿入多个霍尔电流传感器13的内孔131，以使一次检测电流通入待检测霍尔电流传感器。

具体的，在第一测试区71设有一个一次电流铜棒31，该一次电流铜棒31同时穿过第一测试区71内的多个霍尔电流传感器13的内孔131，一次电流铜棒31沿多个霍尔电流传感器13的排列方向设置，第二测试区72内也设有一个一次电流铜棒31，其设置方式与在第一测试区71内的一次电流铜棒31的设置方式相同。

如图4-6所示，测试台51上间隔开固定有多个气缸41，气缸41沿竖直方向设置，气缸41的伸缩杆固定连接有连接装置42，连接装置42与一次电流铜棒31固定连接，连接装置42包括上连接块43和下连接块44，上连接块43和下连接块44可拆卸开，上连接块43和下连接块44彼此接触的表面上均挖入有半圆通槽，上连接块43的半圆通槽与下连接块44的半圆通槽相对应设置，两个半圆通槽形成可穿入一次电流铜棒31的通孔，该通孔用于固定一次电流铜棒31。

具体的，安装一次电流铜棒31时，先将一次电流铜棒31穿入一排霍尔电流传感器13的内孔131内，然后将上连接块43从下连接块44上拆离，将一次电流铜棒31放入半圆通槽内，然后将上连接块43与下连接块44固定连接以固定一次电流铜棒31，启动气缸41，伸缩杆伸出，带动连接装置42和一次电流铜棒31移动，进而调节一次电流铜棒31的高度，使其位于内孔131的中心，提高检测精度。由于不同型号的霍尔电流传感器13的内孔131高度不同，因此，通过调节一次电流铜棒31的高度，使其位于内孔131的中心，从而提高霍尔电流传感器的实际输出电压的精准度，提高误差精度，进而提高产品质量的检测精度。

根据本发明的一个具体实施例，测试台51上设置有端子线，端子线一端与工作电源14电连接，检测时，端子线的另一端与待检测的霍尔电流传感器13的端子电连接，具体的，测试台51上设置的多个霍尔电流传感器13均通过端子线连接在同一个工作电源14上，工作电源14的供电正级和供电负极分别通过端子线与霍尔电流传感器13的两个正负极端子连接，进而给霍尔电流传感器13提供工作电流。

工作电源14包括单电源和双电源，其中，单电源用于与所述霍尔电流传感器的正极端子连接，双电源用于与所述霍尔电流传感器的正极端子及负极端子连接。

具体的，单电源的端子定义为：1、+12v；2、gnd；3、out(输出为2.5±2v)；4、gnd；双电源的端子定义为1、+12v；2、－12v；3、out(输出为0±4v)；4、gnd；测试台51按两种工作电源14都能适用设计的。单电源时我们就把－12v电源端拿掉防止短路。

数据采集模块15包括多个，数据采集模块15包括电压采集模块，每一个霍尔电流传感器对应连接一个电压采集模块，电压采集模块用于采集霍尔电流传感器输出的电压大小。

数据采集模块15还包括电流检测模块，在每一个霍尔电流传感器与工作电源14连接的端子处连接有电流检测模块，用于检测该端子处的电流大小。

如图3所示，为工作电源14、数据采集模块15和两个霍尔电流传感器13的接线图，其余的霍尔电流传感器13按照图3中所示的接线方式与工作电源14和数据采集模块15进行接线。

如图2所示，根据本发明一种霍尔电流传感器校准检测方法的一个具体实施方案：方案名称为单电源50a，采用的一次检测电流的大小为50a，检测的霍尔电流传感器的型号为skhk1-50a/2v,设备安装，在测试台上放置霍尔电流传感器，将工作电源和数据采集模块连接到霍尔电流传感器的端子上。

具体的，首先对第一测试区的霍尔电流传感器进行安装，然后对第二测试区的霍尔电流传感器进行安装。

打开电源，包括打开基准源电源和工作电源。

安装霍尔，将一次电流铜棒通入到霍尔电流传感器的内孔中，具体的，手动将一次电流铜棒穿过霍尔电流传感器的内孔，然后将一次电流铜棒固定在测试台上设置的连接装置上，通过气缸带动连接装置升降，从而调节一次电流铜棒的高度，保证一次电流铜棒位于内孔的中心，流过一次电流铜棒(载流导体)的电流为原边电流，原边电流在一次电流铜棒的四周会产生一个磁场，磁场的大小与原边电流成正比，磁场能通过一次电流铜棒聚集并感应到霍尔电流传感器上，霍尔电流传感器输出电压信号，该电压信号的大小与原边电流和磁通密度的乘积成正比，通过测量霍尔电流传感器两端的霍尔电势(即霍尔电流传感器两端输出的电压值)的大小间接测量流过载流导体电流的大小。

具体的检测方法如下：

s1，设定霍尔电流传感器的参数限值：包括设定霍尔电流传感器输出电压的误差限值(霍尔电流传感器输出电压的误差上限值和误差下限值)、功耗电流限额，还可以包括理论输出电压值等；

功耗电流限额设置为20ma,功耗电流限额表示霍尔电流传感器工作时的功耗；

霍尔电流传感器额定的输出电压为10v，其输出端连接有负载，负载大于10kω，所以流过负载的电流小于1ma，霍尔电流传感器的电流消耗通常要求小于20ma，也就是要求功耗限额20ma。

进一步的，设定不同电流倍数的霍尔电流传感器对应的误差上限、误差下限和理论输出值，并且设定采样的次数与采样的间隔时间如表1。

表1

s2，设定一次检测电流的值，设定试验参数，在上位机上输入试验参数信息；

具体的，试验参数设置包括在上位机上进行装置参数设置和测试参数设置并且保存设置的数据。

具体的，设定装置参数包括:通讯端口设置为com1，该通讯端口为上位机与基准源的通讯端口，根据具体通讯端口的不同，可设置不同的端口；表位数设置为64，该设置的数值与测试台上霍尔电流传感器的总数量相同；标准表设置为hs5103c，也就是选择与电流源连接的标准表的型号；测试参数设置：默认误差次数设置为2、3或4；

进一步的，对每个霍尔电流传感器进行表位号的设定，具体的，设定每个霍尔电流传感器的一次检测电流值和输出电压值。如表2为给前四个霍尔电流传感器设定表位号、输入电流值、精度等级、输出电压和设定所测量的霍尔电流传感器的区域(即表2中的测试区域)，其中，输入电流值为一次检测电流的大小，精度等级为标准表控制电流源的电流输出等级，输出电压表示为霍尔电流传感器的标准输出电压值，按照表2中的设定值给其他所有的霍尔电流传感器进行参数设置，也就是给所有的霍尔电流传感器设定对应的表位号、输入电流值为50a、精度等级0.02、输出电压为2v和测试区域为a，若霍尔电流传感器设置在第一测试区，测试区域可以设定为a，若霍尔电流传感器设置在第二测试区，测试区域可以设定为b，另外，客户可根据自己的需求设定不同的参数。

表2

s3，获取霍尔电流传感器的实际参数值：霍尔电流传感器根据霍尔效应原理将一次检测电流变换为输出端电压信号，获取霍尔电流传感器通入一次检测电流后的输出端电压值，获取霍尔电流传感器端子的正向功耗电流值和/或反向功耗电流值和输出端输出电压的误差值；

获取测试数据，参数设置完成后，启动现有技术中的测试软件在计算机上获取采集模块采集的数据，从而获取测试数据，数据采集模块将其采集的数据输出到上位机上，上位机的显示界面显示采集的数据。如表3所示，测试数据包括正向功耗电流、反向功耗电流和误差值。具体的正向功耗电流和反向功耗电流由数据采集模块获得，误差值为霍尔电流传感器的实际检测电压值与理论输出电压值的差值。

例如，获取表位号0002的测试数据如表3，其他数据，本实施例就不一一例出了：

表3

其中，表3中正向功耗电流指的是霍尔电流传感器在正极端子处的功耗，例如，在+12v处的功耗，反向功耗电流指的是霍尔电流传感器在负极端子处的功耗，例如，在－12v处的功耗，对于单电源理论来说反向功耗电流是没有电流的。

s4，筛选不合格品，也就是将不合格品与合格品进行分类，挑选出不合格品作为废品，将步骤s3中的实际参数值与步骤s1中设定的参数限值进行比较，判断检测产品是否为合格品，若步骤s3中的实际参数值在步骤s1中设定的参数限值范围内，则该检测的产品为合格品。

具体的，将步骤s3中的正向功耗电流值和/或反向功耗电流值与步骤s1中设定的功耗电流限额进行比较，并且将步骤s3中的输出电压误差值与步骤s1中设定的误差上限值和误差下限值进行比较，判断检测产品是否为合格品。若正向功耗电流值和/或反向功耗电流值小于功耗电流限额，则霍尔电流传感器产品内部有没开路和短路；若输出电压误差值在设定的误差上限值和误差下限值范围内，则该产品为合格品。

其中，所述输出电压的误差值为实际测量输出端电压值与理论输出电压值的差值。

计算实际电压误差测量值与理论值的电压误差值，将实际的误差值与设定的允许误差范围进行比较，若实际的误差值在允许误差范围内，则该霍尔电流传感器为合格品，否则，为不合格品。

具体的，一方面，比较正向功耗电流和反向功耗电流是否在霍尔电流传感器的功耗限额范围内，本实施方案设定的功耗限额为20ma(见表1),表3中的正向功耗电流和反向功耗电流均小于设定的功耗限额20ma，因此表3中的功耗电流均合格，例如，对表3中的第一组数据进行比较，正向功耗电流为16.2325ma,16.2325ma小于20ma，可得，该项数据符合要求，否则，不符合要求；反向功耗电流为1.114ma,由1.114ma小于20ma,可得，该项数据符合要求，否则，不符合要求。正向功耗电流和反向功耗电流在功耗限额范围内表示产品正常，产品内部没有开路和短路。

另一方面，对表3中测量的误差值与如表1设定的允许误差下限和误差上限进行比较，例如，对表3中的第一组数据进行比较，误差为-0.0084，表1中设定的误差下限为-0.01,误差上限为0.002,由-0.01<-0.0084<0.002,因此，误差-0.0084在允许的误差范围内，符合要求，否则，不符合要求，综上所述，若正向功耗电流、反向功耗电流和误差值均在允许范围内，则检测的产品为合格品，否则，为不合格品，上述表位号为0002的霍尔电流传感器为合格产品。按照上述原理，依次检测其他霍尔电流传感器是否合格。

根据本发明的其他实施例，采用电流大小为100a的一次检测电流对型号为skhk2-100a/2v的霍尔电流传感器进行测试，采用电流大小为200a的一次检测电流对对型号为skhk4-100a/2v的霍尔电流传感器进行测试，试验方法与检测skhk1-50a/2v的霍尔电流传感器的相同。

本申请实现的有益效果如下：

(1)本申请测试台在检测位进行检测时，包括两个测试区域，基准源可在两个测试区域切换回路电流，如安装完第一个测试区域的产品后，对第一个测试区域的产品进行检测的过程中，同时对第二个测试区域的产品进行安装，第一个测试区域的产品检测完成后可直接对第二个测试区域的产品进行测试，其中检测位包括：32位(表示a区可放置霍尔电流传感器的数量)+32位(表示b区可放置霍尔电流传感器的数量)时，共计64个检测位，节约了安装第二个测试区域产品的时间，提高了产品检测效率，1小时可检测350－400只霍尔电流传感器，速度为工人20－25倍。

(2)本申请适用于不同型号规格的霍尔电流传感器。

(3)本申请电流源的输出端串联有标准表，标准表相当于一台大功率的多功能万用表，用于直流电流的精密测量，标准表将其测量的电流输出值反馈给基准源，如果反馈的电流值与标准的电流输出值相差较大时，则通过上位机重新设定基准源的电流输出值，提高电流的输出精度，从而提高了霍尔电流传感器的检测精度。

(4)本申请的电流检测模块可以检测霍尔电流传感器产品工作电流的大小，将实际电流大小与设定的功耗电流限额值进行比较，判断出霍尔电流传感器产品内部有无短路或开路。