无集磁铁芯的钳形电流表制造技术

本实用新型专利技术提供了一种无集磁铁芯的钳形电流表，包括：钳头组件；若干隧道磁电阻组，其具有两两相对地嵌于钳头组件中的第一隧道磁电阻、第二隧道磁电阻，以根据被测电流分别获取多组一正一负的正感应电压、负感应电压；信号处理装置，其与若干隧道磁电阻组连接，用于依次对正感应电压、负感应电压进行差分放大、加法运算及模数转换处理。提供了较大的有效测量区域，消除了外界干扰磁场对测量结果的干扰；其频带可达0～100kHz；并可测量mA级别至1000A以上的电流；再由于两两相对的第一隧道磁电阻、第二隧道磁电阻及平衡调整，避免了测量位置的附加误差，解决了无集磁芯便无法直接测量直流电流的问题。测量直流电流的问题。测量直流电流的问题。

【技术实现步骤摘要】
无集磁铁芯的钳形电流表


[0001]本技术涉及钳形电流表
，具体涉及一种无集磁铁芯的钳形电流表。

技术介绍

[0002]钳形电流表是理想的非接触式测量电流的工具；目前，市场上的钳形电流表主要有三种方式实现：
[0003]一是使用集磁铁芯结合霍尔元件方案，可以测量ACA(交流电流)和DCA(直流电流)；
[0004]二是使用带集磁铁芯的线圈方案，基于法拉弟原理测量电流；
[0005]三是使用无集磁铁芯的空芯线圈方案。
[0006]但本申请技术人在实现本申请实施例中技术技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
[0007]使用带集磁铁芯的线圈方案，它的最大缺点是不能直接测量DCA；使用无集磁铁芯的空芯线圈方案，由于没有集磁铁芯，致使钳表灵敏度低，同样不能直接测量DCA；
[0008]此外，使用集磁铁芯结合霍尔元件方案及使用带集磁铁芯的线圈方案还存在共同的缺点：铁芯的磁饱和和涡流现象成为钳表幅度线性范围和频带线性范围的瓶颈，铁芯的磁饱现象致使更高的测量范围需要更大的铁芯，不利于使用。而涡流现象使得钳表不能准确测量更高频率的电流。同时，这些钳表由于开口漏磁和器件参数不完全一致，造成测量区域内不同位置的测量结果偏差较大，也就是说存在较大测量位置的附加误差；同样的，使用无集磁铁芯的空芯线圈方案，由于开口和线圈绕制不均匀，同样也存在较大测量位置的附加误差。

技术实现思路

[0009]鉴于上述测量位置的附加误差过大、及无集磁芯便无法直接测量直流电流的问题，提出了本技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的无集磁铁芯的钳形电流表。
[0010]依据本技术的一个方面，提供一种无集磁铁芯的钳形电流表，包括：
[0011]钳头组件；若干隧道磁电阻组，其具有两两相对地嵌于所述钳头组件中的第一隧道磁电阻、第二隧道磁电阻，以根据被测电流分别获取多组一正一负的正感应电压、负感应电压；信号处理装置，其与若干所述隧道磁电阻组连接，用于依次对所述正感应电压、负感应电压进行差分放大、加法运算及模数转换处理；其中，所述钳头组件包括：第一活动钳臂；第二活动钳臂，其首端与所述第一活动钳臂的首端铰接，其末端与所述第一活动钳臂的末端扣合；所述第二活动钳臂的末端设有突出的卡紧块，所述第一活动钳臂的末端对应所述卡紧块设有卡紧块固定件，以卡紧固定所述卡紧块。
[0012]优选的，所述信号处理装置包括：差分放大电路，其与所述隧道磁电阻组连接，用于对所述正感应电压、负感应电压进行差分放大处理，使所述正感应电压、负感应电压转化
为第一对地电压、第二对地电压；加法电路，其与所述差分放大电路连接，用于对所述第一对地电压、第二对地电压执行加法运算，以获得结果电压；A/D转换电路，其与所述加法电路连接，用于将所述结果电压转换为结果信息输出，所述结果信息为数字信号。
[0013]优选的，所述信号处理装置还包括平衡调节电路，该平衡调节电路包括：第一差分放大器，其与所述差分放大电路连接，用于放大处理所述第一对地电压、第二对地电压；若干电压调节组件，其输入端与所述差分放大电路连接，其输出端与所述加法电路连接；若干模拟开关，其连接所述差分放大电路及所述第一差分放大器；微控制器，其与所述第一差分放大器及若干所述电压调节组件、模拟开关连通。
[0014]优选的，所述差分放大电路，包括：
[0015]第二差分放大器，其正输入端与所述第一隧道磁电阻的负连接端连接，其负输入端与所述第一隧道磁电阻的正连接端连接，其输出端与一所述电压调节组件、模拟开关连接；
[0016]第三差分放大器，其正输入端与所述第二隧道磁电阻的正连接端连接，其负输入端与所述第二隧道磁电阻的负连接端连接，其输出端与另一所述电压调节组件、模拟开关连接。
[0017]优选的，所述加法电路，包括：
[0018]加法器，所述加法器的负输入端与若干所述电压调节组件的输出端连接，所述加法器的正输入端接地，所述加法器的输出端与所述A/D转换电路连接。
[0019]优选的，所述电压调节组件，包括：
[0020]第一数字电位器，其输入端与所述第二差分放大器的输出端连接，其输出端与所述加法器的负输入端连接；
[0021]第二数字电位器，其输入端与所述第三差分放大器的输出端连接，其输出端与所述加法器的负输入端连接。
[0022]优选的，若干模拟开关包括与所述第二差分放大器连接的第一模拟开关、与所述第三差分放大器连接的第二模拟开关；
[0023]所述第一模拟开关、第二模拟开关均与所述第一差分放大器的正输入端连接。
[0024]优选的，所所述第一活动钳臂朝向所述第二活动钳臂的一侧设有第一弧形槽，所述第二活动钳臂朝向所述第一活动钳臂的一侧设有第二弧形槽；
[0025]所述第一弧形槽、第二弧形槽共同构成测量区域。
[0026]本技术的有益效果为：本技术结构设计合理巧妙，提供了一种无集磁铁芯的钳形电流表，提供了较大的有效测量区域，消除了外界干扰磁场对测量结果的干扰；由于摒弃了对频率敏感的集磁铁芯，整个测量系统没有明显的频带瓶颈，隧道磁电阻对静态磁通和交变磁通均敏感，隧道磁电阻本身的频带可达10MHz以上，选用高带宽的差分放大器做信号处理，即可轻松地将频带做到0～100kHz；另外，隧道磁电阻的的灵敏度高，可测量mA级别的电流，同时，由于摒弃了容易磁饱和的集磁铁芯，除了去除了最大的磁饱和瓶颈外，并且不再进行集磁处理，使得磁通不再集中，所以同样大的电流其产生的磁通明显降低，结合隧道磁电阻即可轻易地实现测量1000A以上的电流。再由于两两相对的第一隧道磁电阻、第二隧道磁电阻及平衡调整，避免了测量位置的附加误差，解决了无集磁芯便无法直接测量直流电流的问题。
[0027]上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本技术实施例中一种无集磁铁芯的钳形电流表的结构示意图；
[0030]图2是本技术实施例中一种无集磁铁芯的钳形电流表的电路图；
[0031]图3是本技术实施例中测量区域内的被测电流产生的磁场示意图；
[0032]图4是本技术实施例中测量区域外的干挠磁场示意图；
[0033]图5是本技术实施例中不进行平衡调整时，隧道磁电阻灵敏度不一致对测量造成的影响示意图；
[0034]图6是本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无集磁铁芯的钳形电流表，其特征在于，包括：钳头组件；若干隧道磁电阻组，其具有两两相对地嵌于所述钳头组件中的第一隧道磁电阻、第二隧道磁电阻，以根据被测电流分别获取多组一正一负的正感应电压、负感应电压；信号处理装置，其与若干所述隧道磁电阻组连接，用于依次对所述正感应电压、负感应电压进行差分放大、加法运算及模数转换处理；其中，所述钳头组件包括：第一活动钳臂；第二活动钳臂，其首端与所述第一活动钳臂的首端铰接，其末端与所述第一活动钳臂的末端扣合；所述第二活动钳臂的末端设有突出的卡紧块，所述第一活动钳臂的末端对应所述卡紧块设有卡紧块固定件，以卡紧固定所述卡紧块。2.根据权利要求1所述无集磁铁芯的钳形电流表，其特征在于，所述信号处理装置包括：差分放大电路，其与所述隧道磁电阻组连接，用于对所述正感应电压、负感应电压进行差分放大处理，使所述正感应电压、负感应电压转化为第一对地电压、第二对地电压；加法电路，其与所述差分放大电路连接，用于对所述第一对地电压、第二对地电压执行加法运算，以获得结果电压；A/D转换电路，其与所述加法电路连接，用于将所述结果电压转换为结果信息输出，所述结果信息为数字信号。3.根据权利要求2所述无集磁铁芯的钳形电流表，其特征在于，所述信号处理装置还包括平衡调节电路，该平衡调节电路包括：第一差分放大器，其与所述差分放大电路连接，用于放大处理所述第一对地电压、第二对地电压；若干电压调节组件，其输入端与所述差分放大电路连接，其输出端与所述加法电路连接；若干模拟开关，其连接所述差分放大电路及所述第一差分放大器；微控制器，其与所述第一差分放大器及若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志凌，黄伟梁，洪少林，黄雕，
申请(专利权)人：优利德科技中国股份有限公司，
类型：新型
国别省市：