一种测量直流电流的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及直流电流测量技术，具体是一种测量直流电流的装置。本实用新型解决了现有直流电流测量方法测量准确度低、测量过程中抗干扰能力差的问题。一种测量直流电流的装置，包括一个绕有交流调制线圈、检测线圈和补偿线圈的环形磁芯、交流调制电压源、缓冲放大器、第一峰值检波器、反向跟随器、第二峰值检波器、过零比较器、单片计算机、D／A转换器、功率放大器、负载电阻、显示器。本实用新型适用于发电、配电和电力传输系统，电镀、电解生产现场，及其它具有直流电流的场所。
【专利说明】一种测量直流电流的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及直流电流测量技术，具体是一种测量直流电流的装置。
【背景技术】
[0002]目前，测量直流电流的方法主要有磁调制测量法和霍尔效应测量法。其中，磁调制测量法是指利用双磁芯结构(如双磁芯的直流电流互感器等)来测量直流电流的方法。在实际应用中，双磁芯结构要求采用两个技术参数完全一致的磁芯构成。然而在现有技术条件下，受生产加工工艺的制约，批量生产加工出两个技术参数完全一致的磁芯是极其困难的。而一旦双磁芯结构的两个磁芯技术参数不一致，测量的准确度势必会受到影响。因此，磁调制测量法普遍存在测量准确度不理想的问题。霍尔效应测量法是指利用霍尔元件来测量直流电流的方法。在实际应用中，霍尔效应测量法要求在环形磁芯上打开一个缺口，用于安放霍尔元件。然而上述缺口的出现势必会破坏环形磁芯的闭合磁路，导致环形磁芯的磁阻增大，从而降低测量过程中的抗干扰能力。因此，霍尔效应测量法普遍存在测量过程中抗干扰能力差的问题。基于此，有必要发明一种全新的直流电流测量装置，以解决现有直流电流测量方法测量准确度低、测量过程中抗干扰能力差的问题。
【发明内容】
[0003]本实用新型为了解决现有直流电流测量方法测量准确度低、测量过程中抗干扰能力差的问题，提供了 一种测量直流电流的装置。
[0004]本实用新型是采用如下技术方案实现的:一种测量直流电流的装置，包括一个绕有交流调制线圈、检测线圈和补偿线圈的环形磁芯、交流调制电压源、缓冲放大器、第一峰值检波器、反向跟随器、第二峰值检波器、过零比较器、单片计算机、D / A转换器、功率放大器、负载电阻、显示器；其中，交流调制电压源的两个输出端分别与交流调制线圈的两端连接；检测线圈的一端接地，另一端与缓冲放大器的输入端连接；缓冲放大器的输出端同时与第一峰值检波器的输入端、反向跟随器的输入端、过零比较器的输入端连接；反向跟随器的输出端与第二峰值检波器的输入端连接；D / A转换器的输出端与功率放大器的输入端连接；功率放大器的输出端与补偿线圈的一端连接；补偿线圈的另一端同时与单片计算机的一个端口以及负载电阻的一端连接；负载电阻的另一端接地；第一峰值检波器的输出端、第二峰值检波器的输出端、过零比较器的输出端、D / A转换器的输入端、显示器的输入端分别与单片计算机的不同的端口连接；单片计算机的另外两个端口分别与第一峰值检波器的控制端和第二峰值检波器的控制端连接。
[0005]工作时，交流调制电压源输出交流调制电压使环形磁芯中产生交流磁通，交流调制电压的大小稳定在使环形磁芯处于磁饱点附近；载有被测直流电流的导线穿过环形磁芯(当被测直流电流较小时，由于载有被测直流电流的导线穿过环形磁芯产生的磁势较小，则在环形磁芯上绕一组直流线圈，直流线圈与被测直流电路回路串联连接。)；当被测直流电流为零时，检测线圈的感应电压的波形的正、负半波完全对称。而当被测直流电流大于零时，被测直流电流产生的磁势使得环形磁芯中产生直流磁通。直流磁通和交流磁通相叠加，使得环形磁芯产生单向磁饱合，进而使得检测线圈的感应电压的波形发生畸变(该畸变包括波形的正半波峰值和负半波峰值的改变)。此时，感应电压经由缓冲放大器进行缓冲放大后，同时输入第一峰值检波器、反向跟随器、过零比较器；于是由第一峰值检波器可得到感应电压波形的正向峰值信号并输出至单片计算机，反向跟随器的输出信号进入第二峰值检波器得到了感应电压波形的负向的峰值信号并输出至单片计算机，因此单片计算机可计算出感应电压波形的正向峰值和负向峰值的峰峰差。由过零比较器的输出端得到的感应电压的过零脉冲信号也被输出至单片计算机，单片计算机每得到一次过零脉冲信号即向两个峰值检波器发出一次清零脉冲，以保证峰峰差信号每个周期更新一次。单片计算机输出峰峰差至D / A转换器的输入端,D / A转换器的输出端输出相应的模拟信号至功率放大器,功率放大器输出补偿电流经过补偿线圈产生与被测直流电流产生的磁势大小相等方向相反的补偿磁势，补偿电流经过负载电阻，负载电阻两端得到一个电压，这一个电压输入单片计算机即可计算出被测直流电流的大小并输出到显示器显示，由此实现了直流电流的测量。
[0006]本实用新型适用于发电、配电和电力传输系统，电镀、电解生产现场，及其它具有直流电流的场所。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]附图是本实用新型的电原理图。
[0008]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
【具体实施方式】
[0009]附图所示:一种测量直流电流的装置，包括一个绕有交流调制线圈(W1)、检测线圈(W2)和补偿线圈(W3)的环形磁芯(I);交流调制电压源(2);缓冲放大器(3);第一峰值检波器⑷；反向跟随器(5);过零比较器(6);第二峰值检波器(7);单片计算机⑶；D / A转换器O);功率放大器(10);显示器(11)、负载电阻(12)。
[0010]交流调制电压源(2)的两个输出端分别与交流调制线圈(W1)的两端连接；检测线圈(W2)的一端接地，另一端与缓冲放大器(3)的输入端连接；缓冲放大器(3)的输出端同时与第一峰值检波器⑷的输入端、反向跟随器(5)的输入端、过零比较器(6)的输入端连接；反向跟随器(5)的输出端与第二峰值检波器(7)的输入端连接；D / A转换器(9)的输出端与功率放大器(10)的输入端连接；功率放大器(10)的输出端与补偿线圈(W3)的一端连接；补偿线圈(W3)的另一端同时与单片计算机(8)的一个端口以及负载电阻(12)的一端连接；负载电阻(12)的另一端接地；第一峰值检波器(4)的输出端、第二峰值检波器(7)的输出端、过零比较器(6)的输出端、D / A转换器(9)的输入端、显不器(11)的输入端分别与单片计算机(8)的不同的端口连接；单片计算机(8)的另外两个端口分别与第一峰值检波器(4)的控制端和第二峰值检波器(7)的控制端连接。
[0011]工作时:载有被测直流电流Itl的导线穿过环形磁芯(I)[当被测直流电流Itl较小时，由于载有被测直流电流Itl的导线穿过环形磁芯(I)产生的磁势较小，则在环形磁芯(I)上绕一组直流线圈，直流线圈与被测直流电路回路串联连接。];交流调制电压源(2)输出交流调制电压使环形磁芯(I)中产生交流磁通，交流调制电压值的大小稳定在使环形磁芯(I)处于磁饱点附近；
[0012]本实施例中:环形磁芯(I)采用高导磁率、低矫顽力的磁性材料(如1J85或1J86坡莫合金)制成，环形磁芯(I)上均匀的绕制有交流调制线圈(W1K检测线圈(w2)、补偿线圈(W3);交流调制电压源(2)采用由市电用变压器调整为适当电压的电压源，其电压值的大小稳定在使环形磁芯处于磁饱点附近；缓冲放大器(3)采用通用电压放大电路；第一峰值检波器(4)采用高速峰值检测电路；反向跟随器(5)采用放大倍数为I的反向放大电路；过零比较器(6)采用常见的过零比较电路；第二峰值检波器(7)采用高速峰值检测电路；单片计算机(8)采用含有A / D转换功能的单片计算机(如C8051F401单片计算机)；D /A转换器(9)采用成品D / A转换芯片；功率放大器(10)采用采用成品功率放大模块；显示器(11)采用采用普通指针式仪表(如指针式毫伏表)或数字显示仪、负载电阻(12)采用小阻值大功率电阻。
【权利要求】
1.一种测量直流电流的装置，包括一个绕有交流调制线圈、检测线圈和补偿线圈的环形磁芯、交流调制电压源、缓冲放大器、第一峰值检波器、反向跟随器、第二峰值检波器、过零比较器、单片计算机、D/A转换器、功率放大器、负载电阻、显示器，其特征在于:交流调制电压源的两个输出端分别与交流调制线圈的两端连接；检测线圈的一端接地，另一端与缓冲放大器的输入端连接；缓冲放大器的输出端同时与第一峰值检波器的输入端、反向跟随器的输入端、过零比较器的输入端连接；反向跟随器的输出端与第二峰值检波器的输入端连接；D/A转换器的输出端与功率放大器的输入端连接；功率放大器的输出端与补偿线圈的一端连接；补偿线圈的另一端同时与单片计算机的一个端口以及负载电阻的一端连接；负载电阻的另一端接地；第一峰值检波器的输出端、第二峰值检波器的输出端、过零比较器的输出端、D/A转换器的输入端、显示器的输入端分别与单片计算机的不同的端口连接；单片计算机的另外两个端口分别与第一峰值检波器的控制端和第二峰值检波器的控制端连接。
【文档编号】G01R19/25GK203786183SQ201420062181
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2014年1月29日
【发明者】张正纲 申请人:张正纲