一种磁通门传感器关于超大电流特性干扰的解决方法技术

本发明专利技术属于漏电检测技术领域，公开了一种磁通门传感器关于超大电流特性干扰的解决方法，包括S1、对于磁芯的选择及设计：磁环由超导磁芯构成，并将磁芯的磁路均衡设计，控制磁芯最高受扰点；S2、将剩余部分干扰，做硬件滤波：将小幅耦合到干扰的方波信号通过RC滤波器将信号处理；S3、通过MCU模块采样做去抖、限幅、限频和积分处理。本发明专利技术的有益效果为磁芯设计做到磁路感应环路均衡，且控制最高受干扰点，对于干扰纹波有极大的压制和屏蔽；同样可极大降低瞬间冲击脉冲对线圈的干扰，再将剩余的小部分干扰，做硬件滤波，再通过MCU的采样做限幅、限频和积分处理，实现最有效的高精度传感器应用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种磁通门传感器关于超大电流特性干扰的解决方法


[0001]本专利技术涉及漏电流检测
,更具体地说，它涉及一种磁通门传感器关于超大电流特性干扰的解决方法。

技术介绍

[0002]漏电流传感器广泛适用于电力、通信、气象、铁路、油田、建筑、计量、科研教学单位、工矿企业等领域高精度、小相位误差的交流漏电流、电流、功率和电能测量，可连接各种高精度数字多用表或数据记录仪，使用非常方便。
[0003]而众多的干扰一直影响着传感器的测量精度，如：现场大耗能设备多，特别是大功率感性负载的启停往往会使电网产生几百伏甚至几千伏的尖脉冲干扰；工业电网欠压或过压，常常达到额定电压的35％左右，这种恶劣的情况有时长达几分钟、几小时，甚至几天；各种信号线绑扎在一起或走同一根多芯电缆，信号会受到干扰，特别是信号线与交流动力线同走一个长的管道中干扰尤甚；多路开关或保持器性能不好，也会引起通道信号的窜扰；空间各种电磁、气象条件、雷电甚至地磁场的变化也会干扰传感器的正常工作；此外，现场温度、湿度的变化可能引起电路参数发生变化，腐蚀性气体、酸碱盐的作用，野外的风沙、雨淋，甚至鼠咬虫蛀等都会影响传感器的可靠性。
[0004]漏电流传感器处理的一般都是小信号，都存在小信号放大、处理、整形以及抗干扰问题，也就是将传感器的微弱信号地放大到所需要的统一标准信号(如1VDC～5VDC或4mADC～20mADC)，并达到所需要的技术指标。这就要求设计制作者必须注意到抗干扰问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于解决大功率对于传感器精度的干扰，包含大电流回路的持续干扰和瞬间启停冲击干扰。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种磁通门传感器关于超大电流特性干扰的解决方法，其特征在于，包括S1、对于磁芯的选择及设计：磁环由超导磁芯构成，并将磁芯的磁路均衡设计，控制磁芯最高受扰点；S2、将剩余部分干扰，做硬件滤波：将小幅耦合到干扰的方波信号通过RC滤波器将信号处理；S3、通过MCU 模块采样做去抖、限幅、限频和积分处理：去抖和限幅可以屏蔽2ms以内的干扰和过滤瞬间能量过高的异常波形；限频和积分是因为被测电流超过量程后会反映出频率过高，持续有规律振荡的通过积分识别真实电流状态并计算其有效平均电流值。
[0007]进一步的，磁芯由坡莫合金1J85熔炼形成；合金冷轧薄带在1300℃下在氢气氛中进行退火处理，保温后控制冷速至300℃左右出炉空冷，可以增加高温退火时间及采用 500℃二次中温退火；合金冶炼后期加入Si 和调整成分的合金、含 Ca 和 Ba 的合金，有利于夹杂物的
聚集和上浮，上浮的夹杂物加以去除以增加合金的纯净度，聚集的夹杂物尺寸远离 1μm 左右的磁畴壁尺寸，减少对磁畴壁的旋转和移动的影响，从而增加磁性能。
[0008]进一步的，对于磁芯的选择检测时，通过自动筛选设备对磁芯进行检测，自动筛选设备包括内置传感器的功能PCBA板、基座、探针组件、U型铜棒、气缸及电机，探针组件包括基座内外侧放置的10组探针，模拟线圈绕制的10匝效果且连接于功能PCBA，形成一个可更换磁芯的完整传感器状态；将磁芯固定在基座上，气缸下压并带动探针与磁芯接触，并使得铜棒穿过磁芯，在铜棒施加30A的三角波电流模拟干扰电流经过，在电流施加过程中电机控制每36
°
旋转铜棒，扫描其每个角度的不同干扰值，完成整个360
°
扫描后判断整个一圈磁芯其最大受干扰值是否符合要求限制，其标准结合产品的实际量程相对受干扰的大小，是否满足精度误差允许。
[0009]进一步的，当负载大电流通过磁芯线圈时，瞬间产生的高频脉冲干扰通过磁芯线圈耦合到振荡方波信号上，当被耦合了高频脉冲的信号通过RC低通滤波器处理将高频部分衰减滤除，将可识别频率范围的采样信号由MCU
‑
ADC采集并处理、判断；RC滤波器的截止频率的计算公式为：F(cutoff) =1 / (2πRC)以上通过低通滤波器配置，结合传感器频率响应特性，保证处理在带宽范围内的有效测试及超带宽的超量程可靠处理。
[0010]进一步的，带宽内的有效电流，主要通过方波的占空比和频率综合识别交流、直流、两相整流、三相整流、脉动直流；进一步通过每个周期（20ms）采集16个计算值，每个值由ADC采集连续4个点的峰值计算所得；将16个值分析处理，识别每个点的平均幅值差异，判断其有效性后，进行计算确认实际漏电大小及类型，做出产品动作逻辑。
[0011]进一步的，带宽外的电流特性，通过RC低通滤波后的电流状态，均被衰减为最小幅值，在标准不误动作的要求框架内，实际高频漏在软件采样中显示的均为很小电流，达不到报警范围，不会再对传感器造成误跳风险。
[0012]通过采用上述技术方案，本专利技术的有益效果为：磁芯设计做到磁路感应环路均衡，且控制最高受干扰点，对于干扰纹波有极大的压制和屏蔽；同样可极大降低瞬间冲击脉冲对线圈的干扰，再将剩余的小部分干扰，做硬件滤波，再通过MCU 的采样做限幅、限频和积分处理，实现最有效的高精度传感器应用。
附图说明
[0013]图1为漏电传感器的原理框架图。
[0014]图2为磁通门工作波形。
[0015]图3为电流检测的参量变化原理。
[0016]图4为受扰后模拟量输出的交流纹波。
[0017]图5为磁芯最好受扰点与被测电流之间的关系图。
[0018]图6为大电流启停时的瞬间高频脉冲干扰示意图。
[0019]图7为MCU数据采样周期框架图。
[0020]图8为RC低通滤波器的方波处理状态和数据分析及结果图。
[0021]图9为瞬间脉冲干扰对MCU处理的干扰数据图。
[0022]图10为传感器频率响应曲线特性图。
[0023]图11为自动筛选设备的结构示意图。
具体实施方式
[0024]参照图1至图11对本专利技术实施例做进一步说明。
[0025]以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，本领域的技术人员在本专利技术技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本专利技术的保护范围内。
[0026]本专利技术的主要目的在于解决大功率对于传感器精度的干扰，包含大电流回路的持续干扰和瞬间启停冲击干扰。其通过
①
关键材料、
②
硬件设计、
③
软件设计的解决办法，实现专利技术目的。
[0027]需要解决的三大问题涉及的原理简述：如图1所示，其漏电流传感器基于磁通门原理，通过方波激励源使得磁环探针的磁场交替饱和，一旦磁饱和，通过检测控制实现激励源的驱动电平自动翻转（图2）；即便漏电流为mA级，感应线圈也将持续叠加一定方向的感应电动势，造成输出信号不对称，达到漏电流保护判断（图3）。
[0028]上述所述的核心主要涉及图1的
①
关键材料超导磁芯，其特性主要实现自激驱动的方波通过磁芯线圈，达到充电快速饱和翻转效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁通门传感器关于超大电流特性干扰的解决方法，其特征在于，包括S1、对于磁芯的选择及设计：磁环由超导磁芯构成，并将磁芯的磁路均衡设计，控制磁芯最高受扰点；S2、将剩余部分干扰，做硬件滤波：将小幅耦合到干扰的方波信号通过RC滤波器将信号处理；S3、通过MCU 模块采样做去抖、限幅、限频和积分处理：去抖和限幅可以屏蔽2ms以内的干扰和过滤瞬间能量过高的异常波形；限频和积分是因为被测电流超过量程后会反映出频率过高，持续有规律振荡的通过积分识别真实电流状态并计算其有效平均电流值。2.根据权利要求1所述的一种磁通门传感器关于超大电流特性干扰的解决方法，其特征在于，磁芯由坡莫合金1J85熔炼形成；合金冷轧薄带在1300℃下在氢气氛中进行退火处理，保温后控制冷速至300℃左右出炉空冷，可以增加高温退火时间及采用 500℃二次中温退火；合金冶炼后期加入Si 和调整成分的合金、含 Ca 和 Ba 的合金，有利于夹杂物的聚集和上浮，上浮的夹杂物加以去除以增加合金的纯净度，聚集的夹杂物尺寸远离 1μm 左右的磁畴壁尺寸，减少对磁畴壁的旋转和移动的影响，从而增加磁性能。3.根据权利要求2所述的一种磁通门传感器关于超大电流特性干扰的解决方法，其特征在于，对于磁芯的选择检测时，通过自动筛选设备对磁芯进行检测，自动筛选设备包括内置传感器的功能PCBA板、基座、探针组件、U型铜棒、气缸及电机，探针组件包括基座内外侧放置的10组探针，模拟线圈绕制的10匝效果且连接于功能PCBA，形成一个可更换磁芯的完整传感器状态；将磁芯固定在基座上，气缸下压并带动探针与磁芯接触，并使得铜棒穿过磁芯，在铜棒施加30A的三角波电流模拟干扰电流经过，在电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈晓飞，林福清，朱成杰，毛国栋，俞岳建，王华章，
申请(专利权)人：浙江巨磁智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：