[发明专利]一种复合电流频率传感器

说明书

本发明涉及一种复合电流频率传感器，包括：单片机模块，用于将传感器检测到的电信号经过快速傅里叶变换计算得出电流值以及频率值，并通过内部DAC转换成模拟信号输出至信号放大模块；信号采集模块，用于将霍尔元件的信号进行调理放大；信号放大模块，用于将单片机模块输出的DAC模拟量进行信号放大输出；电源模块，为单片机模块提供供电电源，将输入电源电压转换成单片机模块所需电源电压；本发明采用快速傅里叶变换对霍尔元件采集波形进行计算，能够同时计算测量电流及其频率；本发明采用霍尔效应的闭环结构，具有精度高，跟随特性好的特点；本发明采用内部灌胶密封处理，具有IP防护等级高，绝缘特性好的特点。

技术领域

本发明涉涉及传感器技术领域，尤其是一种复合电流频率传感器。

背景技术

随着科技发展，生产力水平不断提高，电能作为一种清洁能源，被广泛地运用于日常的生产生活中，闭环式或磁平衡式霍尔电流传感器作为检测电流的新型工具，凭借着其优越的性能与免接入式的检测方式，行业内的普及率正逐步上升。

闭环式或磁平衡式霍尔电流传感器是利用霍尔效应将一次大电流变换为二次微小电压信号的传感器，因其具有测量范围宽、电气隔离性能好、测量精度高、线性度好、抗外界电磁和温度等因素的干扰能力强、电流上升率大、响应速度快、过载能力强、安装简单、方便等特点，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。

但目前市面上的霍尔电流传感器只能采集电流数据，而在很多复杂的工程应用中，电流的频率也是一个关键参数，同一个霍尔传感器是无法同时测量电流和频率的。而传统的测量方案是用两个传感器去分别测量电流和频率，这样的做法就造成空间利用率更低，测量步骤更加繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够同时测量电流和电流频率，使得测量产品的集成化、精密化程度更高，在工程应用当中，使空间的利用率更加高效的复合电流频率传感器。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种复合电流频率传感器，包括：

单片机模块，用于将传感器检测到的电信号经过快速傅里叶变换计算得出电流值以及频率值，并通过内部DAC转换成模拟信号输出至信号放大模块；

信号采集模块，用于将霍尔元件的信号进行调理放大；

信号放大模块，用于将单片机模块输出的DAC模拟量进行信号放大输出；

电源模块，为单片机模块提供供电电源，将输入电源电压转换成单片机模块所需电源电压；

所述信号采集模块的输出端与单片机模块的输入端相连，单片机模块的输出端与信号放大模块的输入端相连，所述电源模块分别给单片机模块、信号采集模块、信号放大模块供电。

所述信号采集模块包括磁芯、副边补偿线圈、霍尔元件、电阻R19、电阻R20、运放U1、三极管Q3、三极管Q4和测量电阻Rm，所述副边补偿线圈缠绕在磁芯上，霍尔元件置于磁芯缺口处，霍尔元件的输出端分别与电阻R19、电阻R20的一端相连，电阻R19、电阻R20的另一端分别接入运放U1的两个输入端，运放U1的输出端分别连接三极管Q3的基极、三极管Q4的基极，三级管Q3的基极同时与副边补偿线圈的一端相连，三极管Q3的集电极与12V外部输入电源的正极Vc+相连，三极管Q3的发射极与三极管Q4的集电极相连，三极管Q4的发射极与12V外部输入电源的负极Vc-相连，副边补偿线圈的另一端与测量电阻Rm的一端相连，测量电阻Rm的另一端接地,霍尔元件感应到的电流乘以测量电阻Rm的阻值得到的电压作为信号采集模块的输出电压Vout。