[发明专利]一种空芯线圈交流电流传感器

说明书

本发明提供一种空芯线圈交流电流传感器，包括：空芯线圈；自动消零积分电路模块，包括输入电阻和输入电容、第一运算放大器、积分电容和第一自动消零电阻、第二自动消零电阻以及第一参考输入零点电阻；以及比例放大电路模块，包括第二运算放大器、第一比例电阻、第二比例电阻以及第二参考输入零点电阻。本发明采用先积分后放大的电路连接方式，有效的防止了在传感器测量脉冲电流时放大电路出现饱和的现象，同时巧妙的引入积分器自动消零电路，有效的消除积分器输出零漂和防止积分器饱和；本发明成本低、电路简单实用、精度高，频带宽，测量电流范围大的空芯线圈交流电流传感器，交流电压传感器特别适合应用于千安～万安级或高频脉冲电流的测量。

技术领域

本发明属于传感器的技术领域，尤其涉及一种空芯线圈交流电流传感器。

技术背景

传感器是一种检测装置，能检测被检设备的相关信息，按一定规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。目前交流电流的隔离检测大多采用电流互感器，在1000A电流以内，因其工艺简单，成本低，很有优势。但当电流较大或很大时(几千安或万安级)，电流互感器的铁芯随之增大，线圈的匝数也增多，成本也就成倍增加，同时其体积也会变大、重量变重，安装难度也加大了。同时互感器有个很明显的局限性，那就是测量的频率范围窄，通常为几十～几百赫兹，过低或过高的频率，其测量精度都会变差，在高频(>1kHz)或脉冲电流时，其铁芯发热严重，不能使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、精度高、频带宽且可解决普通带铁芯的电流互感器不能用于测高频电流或千安级以上互感器成本高问题的空芯线圈交流电流传感器。

本发明提供一种空芯线圈交流电流传感器，其包括：空芯线圈，包括至少一个线圈或串联连接多个线圈；自动消零积分电路模块，包括输入电阻和提供低交流阻抗的输入电容、第一运算放大器、积分电容和第一自动消零电阻、第二自动消零电阻以及第一参考输入零点电阻；其中，空芯线圈一端接地，空芯线圈另一端与输入电阻一端连接；输入电容和第一自动消零电阻并联连接后分别与输入电阻另一端和第一运算放大器的反向输入端连接；积分电容和第二自动消零电阻并联连接后分别与第一运算放大器的反向输入端和第一运算放大器的输出端连接；第一参考输入零点电阻一端与第一运算放大器U1的正向输入端连接，第一参考输入零点电阻另一端接地；以及比例放大电路模块，包括第二运算放大器、第一比例电阻、第二比例电阻以及第二参考输入零点电阻；其中，第一比例电阻RP1和第二比例电阻R4的其中一个为可调电阻；第一比例电阻连接在第一运算放大器的输出端和第二运算放大器的反向输入端之间；第二比例电阻连接在第二运算放大器的反向输入端和第二运算放大器的输出端之间；第二参考输入零点电阻一端与第二运算放大器U2的正向输入端连接，第二参考输入零点电阻另一端接地。

优选地，所述空芯线圈包括依序串联连接且形成四边形的四个线圈绕组，每个线圈绕组均是空芯线圈绕组。

优选地，所述空芯线圈固定在一外壳内；所述外壳包括：呈四边形的底板；依序连接的第一外侧壁、第二外侧壁、第三外侧壁和第四外侧壁，均垂直连接在所述底板的侧边，所述第一外侧壁、第二外侧壁、第三外侧壁和第四外侧壁以及底板围设形成第一收容空间；依序连接的第一内侧壁、第二内侧壁、第三内侧壁和第四内侧壁，均垂直连接在所述底板的内部，所述第一内侧壁、第二内侧壁、第三内侧壁、第四内侧壁以及底板围设形成第二收容空间；所述四个线圈绕组位于第一收容空间和第二收容空间之间。

优选地，其中一个线圈绕组固定在第一外侧壁和第一内侧壁之间，其中一个线圈绕组固定在第二外侧壁和第二内侧壁之间，其中一个线圈绕组固定在第三外侧壁和第三内侧壁之间，其中一个线圈绕组固定在第四外侧壁和第四内侧壁之间。

优选地，第一外侧壁的两端分布伸出第二外侧壁斜体和第四外侧壁斜体，外壳还包括与第一外侧壁一端垂直连接且抵靠在第二外侧壁的第二外侧壁主体的第一支撑板以及与第一外侧壁另一端垂直连接且抵靠在第四外侧壁的第四外侧壁主体的第二支撑板。