基于单片机及磁平衡式霍尔传感器的电量数字化转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电量数字化转换器，尤其是涉及一种基于单片机及磁平衡式霍尔传感器的电量数字化转换器。
【背景技术】
[0002]自人类进入电气时代开始，电能量作为经济、清洁又易于利用的能源极大地推动了工业产业和社会科技的发展。在电能满足基本的人民生活、工业生产的同时，人们开始更加注重电能供应的可靠性、安全性和优质性。不良的电能质量会损坏供、用电设备的电气性能，其运行效率、安全性和使用寿命都将下降，导致电力系统的电能损耗增加，工业生产效率、产品质量下降。还有可能威胁到继电保护、通信装置的可靠性，成为电力系统安全的隐患。因此电能质量问题关乎电力工业的可持续发展、社会经济的总体效益，而解决的前提是对其各参数指标进行有效的分析和监测。与此同时，诸如单片机、FPGA、DSP等微控制器科技迅猛发展，使得电能质量在检测、监控和分析等方面得到了提高，进而有利于发现用户供电的问题与规律，改善电能质量。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于单片机及磁平衡式霍尔传感器的电量数字化转换器。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0005]一种基于单片机及磁平衡式霍尔传感器的电量数字化转换器，该转换器接在电网上，其特征在于，所述的转换器包括相互连接的磁平衡式霍尔电流传感器和单片机芯片，所述的单片机芯片包括依次连接的检测电路、处理电路和抑制信号输出电路，所述的磁平衡式霍尔电流传感器分别与电网、检测电路和抑制信号输出电路连接。
[0006]所述的磁平衡式霍尔电流传感器包括两个，分别为第一磁平衡式霍尔电流传感器和第二磁平衡式霍尔电流传感器，所述的第一磁平衡式霍尔电流传感器的输入端直接与电网连接，输出端与检测电路连接，所述的第二磁平衡式霍尔电流传感器的输入端通过电阻与电网连接，输出端与检测电路连接。
[0007]所述的检测电路包括分别与处理电路连接的电流检测电路和电压检测电路，所述的电流检测电路输入端与第一磁平衡式霍尔电流传感器连接，所述的电压检测电路输入端与第二磁平衡式霍尔电流传感器连接。
[0008]每个磁平衡式霍尔电流传感器包括原边线圈、副边线圈和霍尔元件端，所述的原边线圈与电网连接，所述的检测电路输入端与霍尔元件端连接，所述的抑制信号输出电路的输出端与副边线圈连接。
[0009]所述的处理电路对采集的电信号进行处理，包括计算得到电流、电压、功率及功率因数值，并对采集的信号进行FFT变换，计算出各次谐波含量。
[0010]与现有技术相比，本发明设计合理，结构简单，无需添加外设AD转换装置，将电流传感器直接与单片机控制芯片互连；通过磁平衡式霍尔传感器与单片机控制芯片的低功
耗、低成本以及强大的处理功能与控制功能，提高检测精度，监测电能质量。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0013]实施例
[0014]电网中的信号电压都是220V/380V电压或是更高，利用现有的电子装置进行测量，难以进行直接测量，因此需要利用电流传感器将电网信号变为可测的低压信号传送到装置中。本发明中采用磁平衡式霍尔电流传感器。对于电流参数检测，直接将电网信号接入传感器的原边线圈；而对于电压参数检测，通过串联一个电阻R将电压信号转变为电流信号测得。
[0015]如图1所示，本发明转换器包括相互连接的磁平衡式霍尔电流传感器和单片机芯片3，所述的单片机芯片3包括依次连接的检测电路、处理电路33和抑制信号输出电路34，所述的磁平衡式霍尔电流传感器分别与电网、检测电路和抑制信号输出电路34连接。
[0016]所述的磁平衡式霍尔电流传感器包括两个，分别为第一磁平衡式霍尔电流传感器I和第二磁平衡式霍尔电流传感器2，所述的第一磁平衡式霍尔电流传感器I的输入端直接与电网连接，输出端与检测电路连接，所述的第二磁平衡式霍尔电流传感器2的输入端通过电阻与电网连接，输出端与检测电路连接。
[0017]所述的检测电路包括分别与处理电路连接的电流检测电路31和电压检测电路32，所述的电流检测电路31输入端与第一磁平衡式霍尔电流传感器I连接，所述的电压检测电路32输入端与第二磁平衡式霍尔电流传感器2连接。
[0018]每个磁平衡式霍尔电流传感器包括原边线圈、副边线圈和霍尔元件端，所述的原边线圈与电网连接，所述的检测电路输入端与霍尔元件端连接，所述的抑制信号输出电路的输出端与副边线圈连接。
[0019]图1中第一磁平衡式霍尔电流传感器I用于电流检测，设其原、副边线圈匝数比为Ii1，第二磁平衡式霍尔电流传感器2用于电压检测，设其原、副边线圈匝数比为n2。将两电流传感器中的霍尔元件与单片机芯片3相连，检测霍尔元件中的感应电流大小h、i2。根据感应电流大小，调整单片机芯片3输出的抑制电流信号i 3、i4，让副边线圈在聚磁环中产生的磁场与原边线圈的所产生的磁场相互抵消，从而使h、i2为O。故可以得到:
[0020]利用单片机实现对电信号的采集和处理，通过软件编程，对各个环节进行时序控制和计算、传输处理，并计算得到电流、电压、有功功率等参数值。运用FFT、Hi Ibert算法计算出各次谐波含量、无功功率，进而计算出功率因数。
[0021]需要强调的是，本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【主权项】
1.一种基于单片机及磁平衡式霍尔传感器的电量数字化转换器，该转换器接在电网上，其特征在于，所述的转换器包括相互连接的磁平衡式霍尔电流传感器和单片机芯片，所述的单片机模块包括依次连接的检测电路、处理电路和抑制信号输出电路，所述的磁平衡式霍尔电流传感器分别与电网、检测电路和抑制信号输出电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机及磁平衡式霍尔传感器的电量数字化转换器，其特征在于，所述的磁平衡式霍尔电流传感器包括两个，分别为第一磁平衡式霍尔电流传感器和第二磁平衡式霍尔电流传感器，所述的第一磁平衡式霍尔电流传感器的输入端直接与电网连接，输出端与检测电路连接，所述的第二磁平衡式霍尔电流传感器的输入端通过电阻与电网连接，输出端与检测电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于单片机及磁平衡式霍尔传感器的电量数字化转换器，其特征在于，所述的检测电路包括分别与处理电路连接的电流检测电路和电压检测电路，所述的电流检测电路输入端与第一磁平衡式霍尔电流传感器连接，所述的电压检测电路输入端与第二磁平衡式霍尔电流传感器连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于单片机及磁平衡式霍尔传感器的电量数字化转换器，其特征在于，每个磁平衡式霍尔电流传感器包括原边线圈、副边线圈和霍尔元件端，所述的原边线圈与电网连接，所述的检测电路输入端与霍尔元件端连接，所述的抑制信号输出电路的输出端与副边线圈连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于单片机及磁平衡式霍尔传感器的电量数字化转换器，其特征在于，所述的处理电路对采集的电信号进行处理，包括计算得到电流、电压、功率及功率因数值，并对采集的信号进行FFT变换，计算出各次谐波含量。
【专利摘要】本发明涉及一种基于单片机及磁平衡式霍尔传感器的电量数字化转换器，该转换器接在电网上，所述的转换器包括相互连接的磁平衡式霍尔电流传感器和单片机，所述的单片机包括依次连接的检测电路、处理电路和抑制信号输出电路，所述的磁平衡式霍尔电流传感器分别与电网、检测电路和抑制信号输出电路连接。与现有技术相比，本发明设计合理，结构简单，无需添加外设AD转换装置，将电流传感器直接与单片机控制芯片互连；通过磁平衡式霍尔传感器与单片机控制芯片的低功耗、低成本以及强大的处理功能与控制功能，提高检测精度，监测电能质量。
【IPC分类】G01R31-00, G01R19-25
【公开号】CN104678164
【申请号】CN201510055887
【发明人】殳国华, 周平, 陈敏捷, 李丹, 张士文
【申请人】国家电网公司, 国网浙江省电力公司, 上海交通大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月3日