专利名称：霍尔灯光信号及电器负载监测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监视检测车辆、船舶、航标灯及公路、铁路信号灯等交通工具与器材的照明和灯光信号系统以及某些电器负载的工作(故障)状态的装置。
车辆、船舶、航标灯及公路、铁路信号灯等交通工具和器材的灯光信号对于维护交通安全有着重要的意义。尤以交通工具，至今还未设置灯光信号工作(故障)状态监测装置。而某些如太阳能或发电机充电设备，电磁开关，电磁阀等工作(故障)状态，也需一种监视检测装置。
近来已有资料介绍了这方面的内容。如1、小汽车照明灯损坏指示器－－《实用电子文摘》1987年第4期P71(四川)2、汽车灯监视器－－《实用电子文摘》1987年第5期P124(四川)3、车灯故障探测器－－《实用电子文摘》1987年第6期P118(四川)以及“交通工具灯光信号故障显示器”(专利号89 2 076429)上述资料较典型地介绍了对灯丝电流的检测采用电阻或干簧继电器或零序互感器传感方式。采用电阻传感的缺点是取样电阻有压降和功耗，且过荷易损。干簧继电器则在振动较剧的场合，易破裂及产生误动作。零序互感器必须接入两组对称的灯丝电路，这在某些只有一个接线端的电路里会给使用带来困难。而且前两种检测方式不适合交流电路使用。
实际使用中，如汽车灯光线路常为二至四只灯，分车箱前后左右安装，而经过灯具开关一般常为一根灯线，采用零序互感器，会使灯线数量增加一倍，给安装带来不便。而使用干簧继电器或电阻传感，也存在灵敏度控制和压降功耗等问题。
本实用新型的目的是为灯光信号及电器负载的工作(故障)状态的监视和检测提供一种(1)安装使用简便，有较强的抗震动和过载能力；(2)通用性强，能适用于交、直流两种电源的负载；(3)具有工作和故障状态的可视性显示和可闻性故障报警的监测装置。
本实用新型由霍尔电流传感器和工作(故障)状态显示器组成，被监测电器负载的工作电流流过霍尔电流传感器，霍尔电流传感器根据其流过电流的大小送出不同的控制信号去控制工作(故障)状态显示器，由工作(故障)状态显示器显示出被监测电器负载的工作(故障)状态，其要点在于霍尔电流传感器由电磁感应线圈和霍尔集成电路组成。
图1为本实用新型的组成框图。图中RL为被监测电器负载；SA为开关；1为霍尔电流传感器；2为工作(故障)状态显示器；FU为保险丝；X1、X2为被监测电路接线端；X3、X4为检测电路电源接线端。
被监测电器负载的工作电流流过霍尔电流传感器中的铁芯电磁感应线圈，并以电流的大小在铁芯气隙中产生适合霍尔集成电路工作特性要求的不同程度的磁感应强度。如霍尔开关集成电路的导通点磁感应强度Bop和截止点磁感应强度Brp，霍尔线性集成电路线性工作区的磁感应强度BQ。霍尔集成电路以磁感应强度的大小送出不同的控制信号。
由于霍尔集成电路的输出控制信号可与TTL、CMOS等数字和模拟电路兼容，故不仅可用以产生工作(故障)状态的声光显示，还可以与计算机，自控系统，无线电发讯系统配合使用。
霍尔电流传感器不仅适合直流电路对电器负载工作电流的检测。还适用于低压交流工频供电的电器负载工作电流的检测。因此被监测电路与检测电路须隔离，并应有良好的绝缘性能。而本实用新型采用的霍尔电流传感器是一种电磁转换检测方式的传感器，可方便地将被监测电路与检测电路隔离，并可作到较好的绝缘。
本实用新型电磁感应线圈的铁芯气隙可以作成能够调节的，这在需要对磁感应强度进行调整的电路中十分有用。图2是这类传感器中铁芯气隙可调的一种结构图。图2中a为铁芯；b为线圈框架；c为紧固及磁极螺栓；d为铁芯气隙调节螺栓；e为固定霍尔元件塑料件；f为霍尔元件。
电磁感应线圈匝数的计算公式B·Lo＝12.6N·I(DC)B·Lo＝17.8N·I(AC)式中B～铁芯气隙中磁感应强度；GSLo～铁芯气隙距离；mmN～线圈匝数；匝I～流过线圈的电流；A公式的导出在此省略。
由于采用了上述方案，与现有技术中采用串联电阻传感方式相比，电磁感应线圈无压降无功耗，在负载出现短时不易损坏。与采用干簧继电器传感方式相比，抗震动能力强且不会产生误动作。与采用零序互感器传感方式相比，其体积小、安装方便、接线简单。而且电磁感应线圈和霍尔集成电路组成的霍尔电流传感器，对交直流电源的负载均可适用。
实际应用中，霍尔电流传感器具有足够的灵敏度，采用霍尔开关集成电路适用于一至四只功率相同负载的监测，线性霍尔集成电路则可用于两只以上的多只负载的监测。
例如以霍尔开关集成电路UGN－3020与电磁感应线圈组成霍尔电流传感器，其导通点磁感应强度Bop＝220GS，截止点磁感应强度Brp＝165GS，应用监测汽车前后左右四只(每只8W)示宽灯，当一灯出现断路时，铁芯气隙中磁感应强度由220GS降为162.96GS，小于截止点磁感应强度，UGN－3020截止。
本实用新型为了显示出被监测电器负载不同的工作(故障)状态，特选用变色发光管作显示器件，以减少显示器件数目及简化显示形式。
图3为本实用新型实施例之一的电路原理图。适用于对单只灯或低阻无源电器负载的监测。图3中SA1为被监测电路开关；SA2为检测电路开关；L为电磁感应线圈；EL为被监测灯；H为霍尔开关集成电路；LED为变色发光管，RD为LED中的红色管，GN为LED中的绿色管；D1为隔离二极管，HA为蜂鸣器；E为电源；V1为GN的开关管；V2、V3为三极管与门电路；R1～R5为电阻；FU为保险丝；X1、X2为被监测电路接线端；X3、X4为检测电路电源接线端，D2为防电源极性反接二极管。
合上SA2，检测电路工作，因电磁感应线圈L中无电流流过，H截止，经R1，V1导通，LED中GN亮，呈绿色。同时经R3馈给LED中RD的电流通过D1、L、EL旁路，RD灭。当EL开路，则RD亦亮，LED呈黄色。RD和GN的管压经R4、R5馈给V2、V3，与门电路导通，蜂鸣器HA发出可闻告警信号。这是EL未点亮，即灯丝为冷态时的检测过程，LED呈绿色表示EL正常，黄色为EL故障。
当合上SA1，EL亮。EL工作电流流经电磁感应线圈L，铁芯气隙中磁感应强度达到Bop(导通点)，H的2、3脚导通，V1截止，GN灭。由于D1的阴极电位抬高，旁路消除，经R3馈电，RD亮，呈红色。当EL开路，H的2、3端不导通，经R1，V1导通，GN亦亮，LED呈黄色，HA发出告警信号。这是当EL亮，即灯丝为热态时的检测过程。LED呈红色表示EL工作正常，黄色为EL故障。
此外，当EL接触不良，灯光信号暗淡，流过L的电流不足或减少，铁芯气隙中磁感应强度达不到Bop(导通点)或降至Brp(截止点)以下时，LED亦呈黄色故障显示，HA发声告警。
图4为本实用新型又一实施例的电路原理图。适用于对多灯或多只电器负载的监测。图4中，SA1为被监测电路开关；SA2为RD辅助显示开关，与SA1联动；EL1～EL4为被监测灯；H为线性霍尔集成电路；IC1为运算放大器；IC2为时基电路构成的施密特电路；D为稳压管；其余符号旁注同前图。
SA1未合上时，因L中无电流流过，H、IC1无检测信号输出，使IC2输出低电位，V1截止。经R11，LED中GN亮，呈绿色。
当合上SA1、SA2，L中流过EL1～EL4工作电流，铁芯气隙中产生磁感应强度BQ，经H检测，IC1放大，使IC2输出高电位，通过R10，V1导通，GN灭。同时因SA2闭合，经R12馈电使RD亮，LED呈红色。当EL1～EL4中有灯断路，铁芯气隙中BQ下降，H检测信号减弱，IC1输出电位升高，使IC2输出低电平，V1截止，GN亦亮，LED呈黄色，HA发声告警。此检测过程中，LED呈绿色表示EL1～EL4未工作，LED呈红色表示EL1～EL4工作正常，LED呈黄色表示EL1～EL4中有故障现象或全部开路。
根据同一原理，将被监测灯换成需监视，检测的其它电器作负载，可达到相同的目的。
权利要求1.一种霍尔灯光信号及电器负载监测器，在被监测电器负载的工作电流流过电流传感器时，电流传感器根据流过其电流的大小送出不同的控制信号，控制工作(故障)状态显示器显示出被监测电器负载的工作(故障)状态)，其特征是监测器由霍尔电流传感器(1)和工作(故障)状态显示器(2)组成，霍尔电流传感器(1)、被监测灯(EL)或电器负载(RL)与电器负载开关(SA)相串联后并接于交、直流电源，霍尔电流传感器(1)的输出端与工作(故障)状态显示器(2)的输入端相连接。
2.如权利要求1的霍尔灯光信号及电器负载监测器，其特征是霍尔电流传感器(1)由霍尔集成电路(H)固定于电磁感应线圈(L)的铁芯空气隙端面构成。
专利摘要一种霍尔灯光信号及电器负载工作(故障)状态监测器，由霍尔电流传感器(1)和工作(故障)状态显示器(2)组成。霍尔电流传感器(1)以霍尔集成电路和电磁感应线圈构成。本实用新型可监视、检测车辆、船舶、航标灯及公路、铁路信号灯等交通工具与器材的照明和灯光信号系统工作(故障)状态，以及某些需监视、检测电器负载的工作(故障)状态。并且简单易制，工作可靠，具有较强的抗振抗干扰能力，可以有可视性工作(故障)状态显示和可闻性故障告警信号。
文档编号G01R31/02GK2140065SQ9220468
公开日1993年8月11日 申请日期1992年3月16日 优先权日1992年3月16日
发明者潘为东 申请人:潘为东