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专利丨基于霍尔传感器的宽量程电能表

2017-07-21 10:53
冷血の爱
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所述霍尔电流检测模块包括一号霍尔电流传感器和二号霍尔电流传感器,两个霍尔电流传感器均为开环霍尔传感器,且二者在PCB板上为垂直方向放置。

所述霍尔电流检测模块的PCB板为U型,且在该PCB板下方设有一供检测电流流过的与该PCB板同样形状的金属块。

所述一号霍尔电流传感器的电流检测范围大于二号霍尔电流传感器的电流检测范围;二者的量程能由编程器在线修改;且二者均配置有镍铁屏蔽罩。所述一号霍尔电流传感器配有U型屏蔽罩。所述二号霍尔电流传感器配有C型屏蔽罩。

所述霍尔电流检测模块包括一号霍尔电流传感器U1和二号霍尔电流传感器U2和信号切换控制电路;信号切换控制电路包括一号信号切换控制电路和二号信号切换控制电路;一号信号切换控制电路包括三极管Q202和三极管Q204,二号信号切换控制电路包括三极管Q203和三极管Q205。

一号霍尔电流传感器U1的检测电压管脚VDEC通过电容C1接地;其输出管脚OUT通过电阻R1接地,该输出管脚还与一号信号切换控制电路连接,该输出管脚还通过电容C3接地;该芯片U1的电源管脚VDD与电源VCC连接,该管脚还通过电容C2接地;该芯片U1的电源负极端VSS和测试管脚TEST均接地;三极管Q202的发射极通过电阻R239与一号霍尔电流传感器U1的输出管脚OUT连接,其基极通过电阻R240与三极管Q204的集电极连接,其集电极作为一号信号切换控制电路的输出端口;三极管Q204的发射极接模拟地,其基极通过电阻R241与MCU的IO端口连接,用于传递MCU的切换控制信号。

二号霍尔电流传感器U2的电路连接结构与一号霍尔电流传感器U1的相同;二号信号切换控制电路的电路连接结构与一号信号切换控制电路的电路连接结构相同;二号霍尔电流传感器U2和二号信号切换控制电路的电路连接结构与一号霍尔电流传感器U1和一号信号切换控制电路的电路连接结构相同。

二号信号切换控制电路的输出端与一号信号切换控制电路的输出端相连,输出信号均通过电阻R245进行采样,采样信号通过由电阻R217、电阻R218和电容C209、电容C210组成的滤波网络滤波后与所述计量模块连接,电阻R245与电阻R218连接端与模拟地连接,电容C209和电容C210的不与计量模块连接端与模拟地连接。

所述电压检测模块采用电阻分压网络对电压进行检测,然后将信号输出到所述计量模块。所述电源模块采用变压器、开关电源芯片和线性低压差稳压器分别对电能表各模块进行供电。

本发明能在0 .05A~200A范围内对电流进行计量,并且在330mT以内的外磁干扰环境下正常工作,对于来自单向的磁场干扰,则本电能表不受任何干扰,具有交直流检测和高频非线性分量检测功能。本发明采用开环霍尔传感器,结构设计明显比闭环霍尔传感器简单,免除了复杂的磁路设计,非线性度可以达到5‰,通过温度补偿算法处理后温漂可以控制在50ppm\℃以内。本发明还可以通过实时在线修改电能表测试量程,因此本发明可适用于多种应用场合。此外,通过对霍尔传感器下方电流流经的金属条结构进行设计,检测电流甚至可以达到2000A。

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