交直流磁通门电流传感器的制造方法
【技术领域】
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[0001]本发明是属于测量电流的装置，具体地说一种磁通门电流传感器。
【背景技术】
[0002]磁通门电流传感器作为一种电隔离是电流传感器，凭借其独特的磁感应能力、对施加磁场高灵敏度、高精度和小型化的特点，相对而言具有突出的研发和应用优势。
[0003]现有的磁通门电流传感器包括一个环形磁芯和激励绕组、反馈绕组，该磁芯在交变激励磁场的作用下呈现周期性饱和与不饱和状态，从而基于磁通门原理检测直流和低频交流；
[0004]现有的磁通门传感器有激励绕组和反馈绕组正交布置和平行布置两种方式，现有常用于电流检测的是激励绕组和反馈绕组平行布置的方式，但是这种布置方式，激励绕组和反馈绕组产生的磁场相互耦合，影响测量精度。同时该布置方式的磁通门电流传感器，只适用于检测直流和低频交流。
[0005]激励绕组和反馈绕组采用正交布置方式，虽然可以克服磁场相互耦合现象，但由于该布置方式中电流产生的磁场是开路的，导致磁阻很大，因此只适用于弱磁场的测量，尚未有用于电流检测的先例。本发明基于两种传感器的缺点，提出了一种用于电流检测的采用激励绕组和反馈绕组正交布置的方式磁通门电流传感器，同时引入聚磁磁芯，达到了检测高频交流的目的。
[0006]申请人在先申请的中国专利申请CN104808042A公开了一种采用正交布置的磁通门传感器，该文献公开的磁通门传感器的探头由一个聚磁壳加环形磁芯和激励绕组加二次反馈绕组组成，可以消除测量过程中的误差，提高测量精度，但是该磁通门传感器的检测带宽还是较窄，无法对高频交流电进行检测。
[0007]因此提供一种能够克服上述现有技术缺陷，能的测量，检测精度高，且量程较大的磁通门电流传感器成为现有技术中亟待解决的问题。
【发明内容】
[0008]为解决上述技术问题，本发明的采用电机技术方案是:
[0009]提供一种交直流磁通门电流传感器，所述交直流磁通门电流传感器，包含磁通门检测探头7和信号处理电路16，其特征是所述磁通门检测探头由一个主磁芯1、聚磁磁芯2、激励绕组4、反馈绕组5和二次侧绕组6构成；
[0010]主磁芯和聚磁磁芯均为环型磁芯，聚磁磁芯套在主磁芯外部且两者同轴，激励绕组为单根导线沿着主磁芯圆周方向均匀缠绕形成的绕组，二次侧绕组为单根导线沿聚磁磁芯径向均匀缠绕形成的绕组，反馈绕组为单根导线沿向将环形磁芯I和聚磁磁芯2—并缠绕形成的绕组；
[0011]信号处理电路16由激励电路14和零磁通检测电路15组成；
[0012]激励电路包括激励信号发生电路10和信号驱动电路11，激励信号发生电路中具有采样电阻Rs，激励信号发生电路10的输出端连接着信号驱动电路11的输入端；
[0013]激励绕组4一端与激励信号发生电路的输入端连接并经采样电阻接地，另一端连接着信号驱动电路11输出端；
[0014]零磁通检测电路15包括积分比较器电路12和H桥驱动电路13，H桥驱动电路中具有测量电阻Rf ；
[0015]积分比较器电路12的输入端和信号驱动电路11的输出端相连，积分比较器电路的输出端和H桥驱动电路13的输入端相连，H桥驱动电路13的输出端连接反馈绕组5的一端，反馈绕组5的另一端通过H桥驱动电路13中的测量电阻Rf接地，同时反馈绕组5的另一端还连接着磁通门检测探头7中的二次侧绕组6，二次侧绕组6的另一端接地。
[0016]所述的交直流磁通门电流传感器，其特征是主磁芯的高度H1与聚磁磁芯的高度H2相等。聚磁磁芯的内径d2主磁芯的外径Di，d2_Di < 2mm。
[0017]所述的交直流磁通门电流传感器，其特征是所述的激励信号发生电路选自方波信号发生电路、三角波信号发生电路、正弦波信号发生电路中的一种，优选为方波信号发生电路。
[0018]所述的方波信号发生电路采用型号为LM6132的方波信号发生芯片。
[0019]所述信号驱动电路采用型号为IR2101S的功率放大芯片。
[0020]所述积分比较器电路采用型号为TLC2652积分比较器芯片。
[0021]本发明提供交直流磁通门电流传感器具有以下有益效果:
[0022](I)传统的磁通门电流传感器包括一个环形磁芯，该磁芯在交变激励磁场的作用下呈现周期性饱和与不饱和状态，从而基于磁通门原理检测直流和低频交流，实现传统磁通门电流传感器的功能；区别于传统磁通门的结构与工作原理，本发明提供的交直流磁通门电流传感器(以下简称传感器)在传统磁通门电流传感器的基础上，用激励绕组和反馈绕组正交布置的方式，有效地减少了两磁场间的耦合；同时引入了一个聚磁磁芯，有效地聚集激励绕组产生的磁场，减少了激励绕组的安匝数，且能够有效地屏蔽了外界杂散磁场的干扰，降低了传感器探头的体积，提高了其检测灵敏性和抗干扰能力。
[0023](2)增加了二次侧绕组，使传感器还能够测量中频和高频交流电流，扩展了电流测量的带宽。
[0024](3)采用沿着磁芯径向将两个磁芯一并缠绕起来的反馈绕组和沿着环形磁芯圆周方向缠绕的激励绕组正交分布的方式，使得两绕组产生的磁场有效聚集于环形磁芯中并且彼此正交，达到了减小磁势并且解除两磁场间的耦合的目的，从而提高了传感器的灵敏度、测量精度、线性度，减小了磁滞现象对传感器的影响。
【附图说明】
[0025]图1是本发明【具体实施方式】提供的交直流磁通门电流传感器的整体结构示意图；
[0026]图2是本发明【具体实施方式】提供的交直流磁通门电流传感器的磁通门检测探头结构示意图；
[0027]图3是【具体实施方式】提供的交直流磁通门电流传感器的激励电路示意图。
[0028]图4是【具体实施方式】提供的交直流磁通门电流传感器的积分比较器电路示意图。
[0029]图5是本发明实施例和对比例提供的交直流磁通门电流传感器输入输出特性曲线对比图。
[0030]图6是本发明实施例和对比例提供的交直流磁通门电流传感器相对误差曲线对比图。
[0031]图7是本发明实施例提供的交直流磁通门电流传感器的频率响应曲线图。
[0032]图中，I是环形磁芯，2是聚磁磁芯，3是被测绕组，4是激励绕组，5是反馈绕组，6是二次侧绕组，7是磁通门检测探头，8是测量电阻，10是激励信号发生电路，101是方波信号发生芯片，11是?目号驱动电路，111是功率放大芯片，12是积分比较电路，13是H桥驱动电路，14是激励电路，15是零磁通检测电路，16是彳目号处理电路。
[0033]本发明提供的交直流磁通门电流传感器的整体结构如图1所示；
[0034]本发明提供的交直流磁通门传感器，包含磁通门检测探头7和信号处理电路16，所述磁通门检测探头由一个主磁芯1、聚磁磁芯2、激励绕组4、反馈绕组5和二次侧绕组6构成；
[0035]主磁芯和聚磁磁芯均为环型磁芯，聚磁磁芯套在主磁芯外部且两者同轴，通过待测电流的待测绕组3沿轴向从主磁芯中心轴通过
[0036]激励绕组为单根导线沿着主磁芯圆周方向均匀缠绕形成的绕组，
[0037]二次侧绕组为单根导线沿聚磁磁芯径向均匀缠绕形成的绕组，
[0038]反馈绕组为单根导线沿向将环形磁芯I和聚磁磁芯2—并缠绕形成的绕组；
[0039]信号处理电路16由激励电路14和零磁通检测电路15组成；
[0040]激励电路包括激励信号发生电路10和信号驱动电路11，激励信号发生电路中具有采样电阻Rs，激励信号发生电路10的输出端连接着信号驱动电路11的输入端；
[0041]激励绕组4一端与激励信号发生电路的输入端连接并经采样电阻接地，另一端连接着信号驱动电路11输出端；
[0042]零磁通检测电路15包括积分比较器电路12和H桥驱动电路13，H桥驱动电路中具有测量电阻Rf ；
[0043]积分比较器电路12的输入端和信号驱动电路11的输出端相连，积分比较器电路的输出端和H桥驱动电路13的输入端相连，H桥驱动电路13的输出端连接反馈绕组5的一端，反馈绕组5的另一端通过H桥驱动电路13中的测量电阻Rf接地，同时反馈绕组5的另一端连接着磁通门检测探头7中的二次侧绕组6，二次侧绕组6的另一端接地。
[0044]磁通门检测探头结构如图2所示。Ihlplf和Is分别为激励绕组电流、待测电流、反馈绕组电流和二次侧绕组电流，激励绕组4、待测绕组3、反馈绕组5和二次侧绕组6的匝数分别为Ne、NP、Nf和Ns，反馈绕组5和激励绕组4正交，使得两绕组产生的磁场有效聚集于主磁芯中并且彼此正交，从而达到了解