[实用新型]圆环电流传感器

说明书

本实用新型涉及一种圆环电流传感器，其包括载流线圈和检测元件，载流线圈为圆环状，检测元件包括两片结构型号相同的线性霍尔元件，两片线性霍尔元件贴合为一体且同极性敏感面相对设置，两片线性霍尔元件的敏感中心均位于载流线圈圆环的中轴线上且两个敏感中心以圆环的圆心为中心对称分布；两片线性霍尔元件的输出端连接到差分电路并以差分电路的输出作为电流传感器的输出。本实用新型具有结构简单、体积小巧、精度高、灵敏度和线性度好的优点。

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，具体的说是一种圆环电流传感器。

背景技术

霍尔电流传感器主要分开环霍尔式和闭环霍尔式，其主要构成均包含带气隙的C型铁芯和线性霍尔元件。位于气隙中的线性霍尔元件通过检测铁芯中的磁感应强度以实现电流的测量。在传感器中，铁芯主要用于集磁和屏蔽外磁场，但铁芯的存在也带来两个主要缺点：铁芯的磁滞性必然会影响高频电流的测量；受铁芯尺寸的限制，传感器难以实现小型化设计。另外，环境温度变化时，电流传感器的霍尔元件会产生零点漂移，影响其线性度；霍尔元件还会受电磁辐射干扰和电源纹波干扰使输出电压叠加共模干扰信号。因此，霍尔电流传感器的应用系统需要进行抗干扰滤波、温度补偿和线性校正。

专利文献200810046761.5公开了一种点阵式霍尔电流传感器，其工作原理是：基于长直导线的磁场分布，采用16个霍尔元件设计了点阵式霍尔电流传感器，省掉了铁芯并缩小了传感器尺寸，但检测元件并未处于最大磁场处，灵敏度受到制约；多个霍尔元件输出信号的一致性难以保证，影响传感器的稳定性。

专利号为200920028862.X的实用新型专利中公开了一种差分霍尔组件，其利用差分信号作为输出信号，可有效抑制温度漂移和共模干扰并改善输出特性，能很好的应用于电流传感器中，但其在应用中仍未能摆脱铁芯对电流传感器带来的干扰，导致在实施中存在诸多缺陷。

基于上述问题，本案申请人在差分霍尔组件的基础上，对电流传感器进行进一步改进，研发出一种精度更高、灵敏度和线性度更好且尺寸更小的圆环电流传感器。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、体积小巧、精度高、灵敏度和线性度好的圆环电流传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型圆环电流传感器的结构特点是包括载流线圈和检测元件，载流线圈为圆环状，检测元件包括两片结构型号相同的线性霍尔元件，两片线性霍尔元件贴合为一体且同极性敏感面相对设置，两片线性霍尔元件的敏感中心均位于载流线圈圆环的中轴线上且两个敏感中心以圆环的圆心为中心对称分布；两片线性霍尔元件的输出端连接到差分电路并以差分电路的输出作为电流传感器的输出。

优选的，所述载流线圈为单匝或多匝线圈，线圈的两端分别引出电流进线端子和电流出线端子。

优选的，两片线性霍尔元件的正、负电源端对应连接并引出公共电源正端子和公共电源负端子。

优选的，载流线圈和检测元件经热膜封装在一壳体内，各接线端子分别设置在壳体的两侧。

优选的，所述壳体两侧分别设置四个接线端子，其中一侧设置两个电流进线端子和两个电流出线端子，两个电流进线端子并联，两个电流出线端子并联，另一侧设置公共电源正端子、公共电源负端子、第一输出端子、第二输出端子。

本实用新型的有益效果是：

1)将载流线圈设置为圆环形的形状，在圆环线圈中轴线上的磁感应强度最强，两个线性霍尔元件的敏感中心均位于磁感应强度最强的位置上，也即载流线圈产生的磁场垂直穿过两线性霍尔元件的敏感中心，从而保证了感应信号的强度，两个线性霍尔元件以差分的方式输出信号电压，传感器自身能够抑制共模信号和温度漂移，具有自补偿和校正的特点，改善了输出线性度；

2)传感器输出的信号电压是一个线性霍尔元件输出电压的两倍，提高了输出信号幅度；差分式电压输出能直接与仪表放大器接口，便于应用和二次开发；