非接触式电流测量传感器的制作方法

1.本实用新型涉及传感器技术领域，尤其是涉及一种非接触式电流测量传感器。


背景技术：

2.在电流测量领域,尤其是在低压配网的“630a、400a、250a、125a”线路等级下缺少非接触式的线缆电流测量方法。如果要精确测量线缆电流值，传统的电流测量传感器需要连接到交流电n(neutral wire)与l(live wire)线体，通过互感器或隔离芯片隔离，采用计量芯片或adc(airborne digital computer)采样技术进行计算得出测量结果。采用传统的测量技术设计的产品安装部署时必须停电作业，不便于改造环境的应用，停电安装还会导致用户停电，为施工部署带来不便，安装效率低，用户体验感差。
3.目前，市面上的非接触式电流测量相关产品测量范围小，精度差，只能满足1～125a线缆的测量范围下精度达到
±
1％。不能实现125a以上线缆电流监测、能源控制等具体应用。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种非接触式电流测量传感器，包含电源控制单元、罗氏线圈、运算放大器、积分电路、单片机与无线通信单元，罗氏线圈与导体产生感应电动势微弱电压信号，信号放大器接收感应电动势微弱电压信号并进行放大输出，积分电路将电压信号采用积分计算还原，实现精确测量电流值，单片机具备adc采样功能，处理积分输出信号，通过计算、补偿、校准等方式输出精确电流值，无线通信单元可通过串口接收单片机数据，并将数据采用主动或被动上报的方式发送给汇集终端或主机。本实用新型无需接入电缆导体，无需停电安装，只需将罗氏线圈卡装在线缆上，即可精确测量电缆电压。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案在于：
7.本实用新型提供的非接触式电流测量传感器，包括电源控制单元、罗氏线圈、运算放大器、积分电路和主控单元：罗氏线圈一端通过积分电路与运算放大器连接，罗氏线圈的另一端与运算放大器连接，积分电路的两端分别与运算放大器的输入端和输出端连接，运算放大器的输出端通过分压采样电阻与主控单元连接，电源控制单元为运算放大器、积分电路和主控单元提供电源。
8.进一步地，积分电路包括第一电阻、第二电阻和电容，第二电阻和电容并联后接入运算放大器的负输入端和输出端。
9.进一步地，罗氏线圈上的绕组一端与第一电阻连接，罗氏线圈上的绕组另一端与运算放大器的正输入端连接。
10.进一步地，主控单元采用单片机。
11.进一步地，分压采样电阻与单片机的adc采样通道连接。
12.进一步地，还包括无线通信单元，无线通信单元与主控单元连接。
13.进一步地，积分电路连接有反向参考电源。进一步的，
14.结合以上技术方案，本实用新型达到的有益效果在于：
15.(1)本实用新型所述的非接触式电流测量传感器，包含电源控制单元、罗氏线圈、运算放大器、积分电路、单片机与无线通信单元，罗氏线圈与电缆导体产生电动式微弱电压信号，运算放大器接收感应电动势微弱电压信号并进行放大输出，积分电路将电压信号采用积分计算还原，实现精确测量电流值，单片机具备adc采样功能，处理积分输出信号，通过计算、补偿、校准等方式输出精确电流值，无线通信单元可通过串口接收单片机数据，并将数据采用主动或被动上报的方式发送给汇集主机等终端；
16.(2)本实用新型所述的非接触式电流测量传感器，无需直接与带电金属导线接触，测量出电缆的流值；
17.(3)本实用新型所述的非接触式电流测量传感器，罗氏线圈开合方式，无需停电即可部署，安装方便；
18.(4)本实用新型所述的非接触式电流测量传感器，使用灵活，体积小可适合多种线径。
19.(5)本实用新型所述的非接触式电流测量传感器，罗氏线圈无磁芯饱和现象，可满足1～1000a大电流的测量范围。
附图说明
20.为了更清楚的说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
21.图1为本实用新型实施例提供的系统框图；
22.图2为本实用新型实施例提供的电路原理图；
23.图3为本实用新型实施例提供的传感器工作原理过程图。
24.图标：1、电缆导体；2、罗氏线圈；3、绕组；4、运算放大器；5、积分电路；6、分压采样电阻；7、adc采样通道；8、反向参考电源。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本实用新型的目的、技术方案和优点进行清楚、明白、完整的描述，显然，所描述的实施例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。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对
重要性。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.如图1
‑
2所示，本实施例提供了一种非接触式电流测量传感器，包括电源控制单元、罗氏线圈2、运算放大器4、积分电路5、主控单元和无线通信单元，主控单元采用单片机：罗氏线圈2上的绕组3一端通过积分电路5与运算放大器4连接，罗氏线圈2上的绕组3另一端与运算放大器4连接，积分电路5的两端分别与运算放大器4的输入端和输出端连接，运算放大器4的输出端通过分压采样电阻6与单片机的adc采样通道7连接，无线通信单元与主控单元连接，主机等终端可通过无线通信单元与传感器连接，电源控制单元为运算放大器4、积分电路5、主控单元和无线通信单元提供电源。
29.作为优选地，积分电路5包括第一电阻、第二电阻和电容，第二电阻和电容并联后接入运算放大器4的负输入端和输出端；罗氏线圈2上的绕组3一端与第一电阻连接，罗氏线圈2上的绕组3另一端与运算放大器4的正输入端连接。
30.作为优选地，为了准确地使罗氏线圈2感应到的电动势输出还原成能测量的交流电流值，积分电路5连接有反向参考电源8。
31.本实用新型的传感器工作原理为：电缆导体1有电流通过时，罗氏线圈2卡住线缆导体，线缆导体周围的磁场随着电流的改变而变化，罗氏线圈2上的绕组3会感应出感应电动势，感应电动势与线缆导体流过电流的导数成正比。罗氏线圈2感应获得的电动势电压信号非常小，运算放大器4会对其微弱电压信号进行放大，积分电路5将电压信号采用积分计算还原，输出适当的电压值给分压采样电阻6，分压采样电阻6将分压值输入单片机的adc采样通道7，adc采样通道7计算出精确的电流值。
32.本实用新型的传感器不用接触电网线路nneutral wire与llive wire线体，只需将罗氏线圈2卡入llive wire线，即可感应出电流波形，通过运算放大器4与积分电路5的计算将电流测量信号输入给单片机，单片机采用adcairborne digital computer采样计算得出电流值。单片机将得出的电流值通过串口发送给无线通信单元，无线通信单元可采用主动或被动上报的方式发送给汇集终端或主机。
33.本实用新型的罗氏线圈2与导体产生感应电动势—微弱电压信号，运算放大器4接收电动势微弱电压信号并进行放大输出，积分电路5将电压信号采用积分计算还原，实现精确测量电流值，所述单片机具备adc采样功能，处理积分输出信号，通过计算、补偿、校准等方式输出精确电流值，无线通信单元可通过串口接收单片机数据，并将数据采用主动或被动上报的方式发送给汇集终端或主机。
34.本实用新型的传感器具有无线通信功能，安装部署前需通过无线调试设备或调试串口给传感器设置好id地址，并将传感器的id绑定至汇集终端，本实用新型工作原理过程如下：
35.步骤1，部署时，将罗氏线圈2卡在被测电缆导体1上，比如配电柜内断路器的出线端。当电缆有电流通过时，罗氏线圈2开始感应电缆导线的电动势，获得微弱电压信号。
36.步骤2，打开电源控制单元的电源开关，传感器进入初始化设置，初始化设置由汇集终端下发的方式进行，设置参数包括电流超范围阈值、时钟校准指令等。传感器采用定时测量并存储测量数据，在定时上报的工作方式。定时测量、定时存储采用低功耗设计，可控制采样放大器的电源以及周期休眠方式工作。定时上报由单片机内部实时时钟控制。
37.步骤3，测量时运算放大器4将罗氏线圈2获取的电动势微弱电压信号进行放大输送给积分电路5，积分电路5通过积分运算、滤波等处理，还原出需测量的交流电流输出给单片机的adc采样通道7，通过计算、补偿、校准等方式输出精确电流值，并将电流值定时存储，如每分钟采样一次，每分钟存储一次。
38.步骤4，单片机将adc计算出的电流值传送给无线通信单元。
39.步骤5，无线通信单元将电流值上报给汇集终端或其他主机，上报周期按预先规定的周期上报，如每五分钟上报一次。
40.以电网电压监测为例，将传感器安装用电台区的各相线，可实时测量及上报各相线电流，可根据超范围阈值实时上报预警，可通过电流值曲线分析各相线负载是否超标，计算网络拓扑，实现配网的能源控制。
41.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。