一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置制造方法及图纸

一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，包括剩余电流检测传感器、信号处理电路，所述剩余电流检测传感器套设在主回路电源线上，剩余电流检测传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，所述剩余电流检测传感器包括TMR隧道磁阻传感器，所述信号处理电路包括依次连接的运算放大电路、信号调理电路、温度信号采集电路、信号处理控制电路和脱扣执行电路，所述运算放大电路与TMR隧道磁阻传感器连接用于放大TMR隧道磁阻传感器输出的信号，信号调理电路用于对运算放大电路输出的信号进行滤波和调零处理，温度信号采集电路用于检测环境温度变化，所述信号处理控制电路与信号调理电路、温度信号采集电路连接。本发明专利技术具有温度补偿功能，受温度影响小。受温度影响小。受温度影响小。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置


[0001]本专利技术涉及低压断路器，具体涉及一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置。

技术介绍

[0002]低压断路器是重要的电力系统控制元件，现在市场上存在的剩余电流动作断路器大部分是通过使用零序电流互感器检测主回路的电流矢量和，以此来检测主回路是否存在漏电情况，但这种零序电流互感器由于检测精度不高且易受环境温度影响的缺点只能用来检测低频交流或脉动直流剩余电流。此外，零序电流互感铁芯存在磁饱和的问题，存在剩余电流检测范围较窄的缺陷。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种精度高、可靠性高的基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，包括剩余电流检测传感器、信号处理电路以及为剩余电流检测传感器、信号处理电路供电的电源电路，剩余电流检测传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接，所述剩余电流检测传感器包括TMR隧道磁阻传感器，所述信号处理电路包括依次连接的运算放大电路、信号调理电路、温度信号采集电路、信号处理控制电路和脱扣执行电路；
[0006]所述运算放大电路的输入端与TMR隧道磁阻传感器的输出端连接，用于放大TMR隧道磁阻传感器输出的信号，信号调理电路用于对运算放大电路输出的信号进行滤波和调零处理，温度信号采集电路用于检测环境温度，所述信号处理控制电路的输入端分别与信号调理电路、温度信号采集电路的输出端连接，所述信号处理控制电路结合预设的温度变化补偿模型对所接收的信号进行补偿处理，在剩余电流超过信号处理控制电路预设的阈值后，信号处理控制电路向脱扣执行电路输出触发信号使脱扣执行电路动作。
[0007]进一步，所述运算放大电路包括差分运算放大电路和反向放大电路，差分运算放大电路的输入端与TMR隧道磁阻传感器的输出端连接，用于放大TMR隧道磁阻传感器输出的信号，所述反向放大电路与差分运算放大电路连接，反向放大电路对差分运算放大电路的输出信号进行可选增益的放大处理。
[0008]进一步，所述运算放大电路与信号处理控制电路之间连接有模拟转换开关，在信号处理控制电路的控制下，模拟转换开关对反向放大电路的增益进行可选的调节。
[0009]进一步，所述运算放大电路包括运算放大器，运算放大电路的参考电压为运算放大器供电电源电压的一半。
[0010]进一步，所述剩余电流检测传感器还包括屏蔽装置、线路板和聚磁环，TMR隧道磁阻传感器承接于线路板表面，且TMR隧道磁阻传感器垂直于聚磁环中的磁场方向设置；所述屏蔽装置设置在聚磁环的周围用于屏蔽外界干扰对TMR隧道磁阻传感器的影响。
[0011]进一步，还包括用于进行可靠性检验的模拟试验电路，所述模拟试验电路的模拟试验绕组缠绕在聚磁环上，模拟试验电路与信号处理控制电路连接并且由信号处理控制电路控制产生用于进行可靠性检验的模拟剩余电流信号。
[0012]进一步，所述剩余电流检测传感器为环形结构，线路板呈环形，环形的聚磁环与线路板平行层叠设置，在聚磁环的径向外侧壁上设有聚磁环缺口，且聚磁环缺口贯穿聚磁环朝向线路板的一侧侧面，在线路板上设有垂直凸出于线路板的连接板，连接板的侧面设有TMR隧道磁阻传感器，所述TMR隧道磁阻传感器和连接板伸入聚磁环缺口内。
[0013]进一步，所述信号调理电路包括至少一种滤波电路和调零电路，所述滤波电路为有源滤波电路，有源滤波电路用于滤除外部环境对TMR磁阻传感器产生的高频干扰，所述调零电路的输出端与信号处理控制电路连接，用于当无剩余电流输入时对经过有源滤波电路滤波后的信号进行调整处理并输出基准电压。
[0014]进一步，所述有源滤波电路包括运算放大器U2A、电容器C2、电容器C3、电阻R12和电阻R13，所述运算放大器U2A的正向输入端与电容器C3的一端、电阻R13的一端连接，运算放大器U2A的反向输入端与电容器C2的一端连接，运算放大器U2A的反向输入端与运算放大器U2A的输出端连接，运算放大器U2A的输出端与调零电路的输入端连接，电容器C2的另一端、电阻R13的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与运算放大电路的输出端连接，电容器C3的另一端与GND连接。
[0015]进一步，所述差分运算放大电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R9、电阻R10以及运算放大器U1A，所述运算放大器U1A的正向输入端与电阻R10、电阻R9的一端连接，运算放大器U1A的反向输入端与电阻R6、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R6的另一端作为运算放大电路输入端的正极与剩余电流检测传感器连接，电阻R9的另一端作为运算放大电路输入端的负极与剩余电流检测传感器连接，电阻R10的另一端与电源电路(101)连接；
[0016]所述反向放大电路包括电阻RN，电阻R7、电阻R8、电阻R11、电容器C1和运算放大器U1B，所述运算放大器U1B的正向输入端与电阻R11的一端连接，运算放大器U1B的反向输入端与电阻R7的一端、电阻RN的一端连接，运算放大器U1B的输出端与电阻R8的一端、电阻RN的另一端连接，电阻R7的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R11的另一端与电源电路连接，电阻R8的另一端与电容器C1的一端、信号调理电路连接，电容器C1的另一端与GND连接。
[0017]进一步，所述差分运算放大电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R9、电阻R10以及运算放大器U1A，所述运算放大器U1A的正向输入端与电阻R10、电阻R9的一端连接，运算放大器U1A的反向输入端与电阻R6、电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R6的另一端作为运算放大电路输入端的正极与剩余电流检测传感器连接，电阻R9的另一端作为运算放大电路输入端的负极与剩余电流检测传感器连接，电阻R10的另一端与电源电路连接；
[0018]所述反向放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R7、电阻R8、电阻R11、电容器C1、运算放大器U1B和模拟转换开关S1，所述模拟转换开关S1的公共端与运算放大器U1B的反向输入端连接，模拟转换开关S1的另一端可选择的与电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4中的任意一端连接，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4的另一端均连接在运算放大器
U1B的输出端；
[0019]所述运算放大器U1B的正向输入端与电阻R11的一端连接，运算放大器U1B的反向输入端与电阻R7的一端连接，运算放大器U1B的输出端与电阻R8的一端连接，电阻R7的另一端与运算放大器U1A的输出端连接，电阻R11的另一端与电源电路连接，电阻R8的另一端与电容器C1的一端、信号调理电路连接，电容器C1的另一端与GND连接。
[0020]本专利技术的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，在产生剩余电流信号时，设置在剩余电流检测传感器中的TMR隧道磁阻传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：包括剩余电流检测传感器(112)、信号处理电路(113)以及为剩余电流检测传感器(112)、信号处理电路(113)供电的电源电路(101)，剩余电流检测传感器(112)的输出端与信号处理电路(113)的输入端连接，所述剩余电流检测传感器(112)包括TMR隧道磁阻传感器(108)，所述信号处理电路(113)包括依次连接的运算放大电路(102)、信号调理电路(103)、温度信号采集电路(105)、信号处理控制电路(104)和脱扣执行电路(107)；所述运算放大电路(102)的输入端与TMR隧道磁阻传感器(108)的输出端连接，用于放大TMR隧道磁阻传感器(108)输出的信号，信号调理电路(103)用于对运算放大电路(102)输出的信号进行滤波和调零处理，温度信号采集电路(105)用于检测环境温度，所述信号处理控制电路(104)的输入端分别与信号调理电路(103)、温度信号采集电路(105)的输出端连接，所述信号处理控制电路(104)结合预设的温度变化补偿模型对所接收的信号进行补偿处理，在剩余电流超过信号处理控制电路(104)预设的阈值后，信号处理控制电路(104)向脱扣执行电路(107)输出触发信号使脱扣执行电路(107)动作。2.根据权利要求1所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述运算放大电路(102)包括差分运算放大电路和反向放大电路，差分运算放大电路的输入端与TMR隧道磁阻传感器(108)的输出端连接，用于放大TMR隧道磁阻传感器(108)输出的信号，所述反向放大电路与差分运算放大电路连接，反向放大电路对差分运算放大电路的输出信号进行可选增益的放大处理。3.根据权利要求2所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述运算放大电路(102)与信号处理控制电路(104)之间连接有模拟转换开关(S1)，在信号处理控制电路(104)的控制下，模拟转换开关(S1)对反向放大电路的增益进行可选的调节。4.根据权利要求2或3所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述运算放大电路(102)包括运算放大器，运算放大电路(102)的参考电压为运算放大器供电电源电压的一半。5.根据权利要求1所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述剩余电流检测传感器(112)还包括屏蔽装置(110)、线路板(114)和聚磁环(109)，TMR隧道磁阻传感器(108)承接于线路板(114)表面，且TMR隧道磁阻传感器(108)垂直于聚磁环(109)中的磁场方向设置；所述屏蔽装置(110)设置在聚磁环(109)的周围用于屏蔽外界干扰对TMR隧道磁阻传感器(108)的影响。6.根据权利要求5所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：还包括用于进行可靠性检验的模拟试验电路(106)，所述模拟试验电路(106)的模拟试验绕组(111)缠绕在聚磁环(109)上，模拟试验电路(106)与信号处理控制电路(104)连接并且由信号处理控制电路(104)控制产生用于进行可靠性检验的模拟剩余电流信号。7.根据权利要求5所述的一种基于TMR隧道磁阻的剩余电流检测装置，其特征在于：所述剩余电流检测传感器(112)为环形结构，线路板(114)呈环形，环形的聚磁环(109)与线路板(114)平行层叠设置，在聚磁环(109)的径向外侧壁上设有聚磁环缺口，且聚磁环缺口贯穿聚磁环(109)朝向线路板(114)的一侧侧面，在线路板(114)上设有垂直凸出于线路板(114)的连接板，连接板的侧面设有TMR隧道磁阻传感器(108)，所述TMR隧道磁阻传感器(108)和连接板伸入聚磁环缺口内。
8.根据权利要求1所述的一种基于TMR隧道磁阻的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帮乐，朱可，胡应龙，刘婷，孙肇钊，
申请(专利权)人：浙江正泰电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：