电流传感器的制作方法

本发明涉及包括外壳的电流传感器，所述外壳包含：

－适于夹在电力电缆的导线周围的第一模块；

－包括处理单元和通信单元的第二模块；

－所述第一模块还包括测量通过所述导线的电流并通过第一通信链路将测量的电流发送到处理单元的装置；

－处理单元包含第一时间跟踪器。

背景技术：

测量电流的设备，例如在us2015/137596中公开的设备，在工业中使用。这种设备测量通过电缆的电流并通过互联网将测量结果发送到管理系统。该设备还包括控制单元，该控制单元能够基于开关和负载平衡决策将从电缆采集的能量路由到多个存储设备。

技术实现要素：

上述设备不是用于感测单个设备上的电流的最简单且成本有效的解决方案。

此外，由于设备正在发送测量的电流，因此它需要大量的能量以运行。因此，上述设备包括多个能量存储单元，从而增加设备的制造成本和潜在的维修成本。

此外，由于向管理系统发送所有测量结果，因此上述设备不能在无需进一步处理的情况下提供关于其所连接的电缆上的单元的运转的任何信息。为了从中提取相关信息，这种设备的用户必须查询管理系统并分析原始数据。由于数据量很容易变得太大，因此这种步骤变得很麻烦。

考虑到上述缺点，本发明的一个目的是提供一种电流传感器，其具有非常简单的拓扑结构，具有最少数量的部件并且不需要安装额外的电缆布线或维修过程。

根据本发明的电流传感器旨在提供关于连接到电力电缆的设备的运转的信息，并帮助用户基于其特定使用模式识别何时安排维修过程。

本发明旨在提供易于制造、成本有效并且可在所有地理区域中部署的电流传感器。

本发明通过提供包括外壳的电流传感器解决上述和/或其他问题中的至少一个，所述外壳包括：

－适于夹在电力电缆周围的第一模块；

－包括处理单元和通信单元的第二模块；

－所述第一模块还包括测量通过所述电力电缆的电流并通过第一通信链路将测量的电流发送到处理单元的装置；

－处理单元包含第一时间跟踪器；

其中，所述处理单元还包括如果测量的电流高于第一预定阈值则递增所述第一时间跟踪器的装置，并且通信单元包括适于无线传送第一时间跟踪器的值的gsm模块。

由于处理单元包括当电流高于第一预定阈值时递增第一时间跟踪器的装置，并且由于第一时间跟踪器的值是通过gsm模块传送的值，因此，根据本发明的电流传感器在事实上以非常简单的方式减少通过gsm模块发送的数据量，并且没有丢失重要信息的风险。因此，代替发送每个测量结果，电流传感器仅发送代表该设备的值。

由于减少了发送的数据量，因此gsm模块的数据传送的能耗也降低了。

优选地，所跟踪的第一时间包括第一计数器，每当测量的电流高于预定阈值时，第一计数器递增。

通过简单地增加第一计数器，本发明的电流传感器的技术要求是最小的，这意味着制造成本降低并因此降低维护成本。

由于每当测量的电流高于预定阈值时电流传感器递增第一计数器，因此根据本发明的电流传感器能够进行更复杂的分析，诸如连接到电力电缆的设备正在运行的小时数。因此，可以以非常简单和用户友好的方式确定设备的运行小时数。

由于电流传感器使用用于传送数据的gsm模块，因此网络的复杂性非常低。这种网络在传送数据时不需要转发器或附加网关。根据本发明的电流传感器能够直接将数据发送到外部计算机或云。

此外，电流传感器的用户不需要为了接收数据进入电流传感器所连接的设备附近。因此，本电流传感器的制造成本以及与提供和维护这种电流传感器发送数据所通过的网络相关联的成本甚至更低。

优选地，电流传感器被安装在选自包括压缩机、真空泵和干燥机等的组的设备的电力电缆上。

目前，对于这种设备，维护过程的典型周期被设定为每年一次或两次，这取决于设备的类型和使用它的行业。该周期被选择为这样的周期：在其之后设备被认为已运行一定小时数。但是，通过使用根据本发明的电流传感器，可以在已经使用实际运行小时数时安排这种维护过程，这可以将维护过程延迟到例如每年一次或每两年一次。

由于这种设备的用户可以依赖于其在更长的时间段内运行而无需中断，因此降低了维护成本并且增加了设备的可靠性。

由于电流传感器具有这种结构，因此它可以以快速且非侵入的方式被安装在电力电缆上，而不需要技术人员到现场。

优选地，第二模块还包括适于通过从电力电缆采集的电能充电的电容器。

通过包括电容器，根据本发明的电流传感器是自供电的。

因此，它不需要额外的导线或连接器，并且它可以被简单地夹在电力电缆的导线周围并被使用。

本发明还针对包括驱动压缩机元件的电动机和向所述电动机供给电力的电力电缆的压缩气体网络，其中，压缩气体网络包括根据本发明的电流传感器。

本发明还针对用于通过测量通过所述电力电缆的导线部分的电流确定通过连接到电力电缆的电动机驱动的设备的运转的方法，该方法包括以下的步骤：

－提供具有外壳的电流传感器，所述外壳具有第一模块和第二模块；

－将第一模块夹在电力电缆的导线周围；

－提供所述第二模块的处理单元和通信单元部分；

－测量通过导线的电流并且通过第一通信链路将测量的电流发送到处理单元；

其中，所述方法还包括向处理单元提供第一时间跟踪器、比较测量的电流与第一预定阈值并且如果测量的电流高于第一预定阈值则递增所述第一时间跟踪器的第一计数器的步骤；由此，所述方法还包括通过通信单元的gsm模块部分传送第一时间跟踪器的值的步骤。

本发明还针对根据本发明的电流传感器的用于确定压缩机或干燥机的运行小时数的用途。

在本发明的上下文中，应该理解的是，上面关于电流传感器呈现的益处对于包括电流传感器的压缩机或真空泵，对于这种电流传感器的方法和用途也是有效的。

附图说明

为了更好地显示本发明的特征，下面参考附图，没有任何限制性质地通过例子描述根据本发明的一些优选配置，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的实施例的电流传感器；

图2示意性地示出了根据本发明的实施例的第二模块；和

图3示意性地示出了具有安装在电力线上的根据本发明的电流传感器的设备。

具体实施方式

图1示出了包括具有第一模块3和第二模块4的外壳2的电流传感器1。

第一模块3被夹在电力电缆5周围。

电力电缆5将电能从诸如例如电网或发电机的源传输到诸如例如气体压缩机、压缩气体干燥机或真空泵的设备并允许设备运行。

通过夹在电力电缆周围，应该理解的是，第一模块3覆盖电力电缆的导线部分的外部圆形部分，并且可以通过任何手段(诸如但不限于此：卡扣配合、螺钉、螺栓、诸如夹子的固定元件、通过将第二模块4拧到第一模块3上或通过胶合等)锁定或固定就位。

优选地，对于单相电缆，第一模块3仅夹在电力线5的一根导线周围：或者围绕相线或者围绕零线。

在电力电缆5是三相电缆的情况下，电流传感器1可以被安装在三根导电线中的任何一根上。

第二模块4包括处理单元6和通信单元7。

第一模块3还包括用于测量通过所述电力电缆5的导线部分的电流并且通过第一通信链路8将测量的电流发送到处理单元6的装置。

测量电流的装置是指，第一模块3能够检测流过电力电缆5的导线部分的电信号，所述信号包括关于流过其中的电流的强度和/或电压的信息。此外，从这种检测信号，可以导出电流强度的值。

第一模块3包括，例如但不限于：霍尔效应传感器、变压器或钳形电流表、磁通门变压器类型的传感器、rogowski线圈等。

通信链路是指电连接，诸如电导体，例如电线或印刷电路板(pcb)上的电连接。如果通信模块包括电线，则所述电线通常在每个端部处包括连接器。这种通信链路允许在两个组件之间传送数据。

还不排除所述通信链路是无线的，这是两个组件各自包括收发器或一个组件包括发射器而另一个组件包括接收器的情况。

此外，处理单元6包括第一时间跟踪器。

优选地，在电流传感器1被夹在电力电缆5的导线部分周围之前，所述第一时间跟踪器被复位为具有零值。

然而，不应该排除的是，所述第一时间跟踪器可以在被夹在导线周围之前以不同的值启动，所述值代表设备直到那时已经运行的实际小时数或其近似值。

处理单元6还包括将测量的电流强度与第一预定阈值进行比较的装置，并且，如果比较的结果显示电流强度的值高于或等于第一预定阈值，则处理单元还包括递增第一时间跟踪器的第一计数器部分的装置。

优选地，递增过程考虑添加了第一预定值的第一计数器的最后值。

所述第一预定值被选择为任何值或所述第一预定值等于两次连续的电流测量之间的时间段。

作为示例，但不限于此，第一预定值可以选择为约一秒到约十分钟之间，更优选约五秒到约五分钟之间，甚至更优选约十秒到约一分钟之间的任何值。

在优选实施例中，但不限于此，两个电流测量之间的时间段选择为约十秒。

因此，如果比较结果表明所述电流强度高于或等于第一预定阈值，则处理单元将第一计数器的最后的值加10秒。

如果是第一次测量，则处理单元将零加十秒，将在后续步骤中使用的第一计数器的新值为十秒。该过程是循环过程，直到第一时间跟踪器被复位。

优选地，在执行维修过程之后复位第一时间跟踪器。

此外，通信单元7包括适于无线传送第一时间跟踪器的值的gsm模块。

通信单元7包括从处理单元6接收第一时间跟踪器的值的第二通信链路9。

优选地，所述gsm模块还包括sim卡。

优选地，但不限于此，对于更紧凑和易于制造的电流传感器，外壳2包围第一模块3和第二模块4。

进一步优选地，外壳2包括允许第一模块3容易地安装在电力电缆5的导线部分周围的移动部分。

优选地，第二模块4还包括适于从电力电缆5的导线部分采集电能的能量转换电路10。

所述能量转换电路10优选地能够接收来自第一模块3的信号，并且能够放大或减少采集的能量。

第一模块通常包括围绕第一模块3的一部分缠绕的第一线圈，并允许第一模块感测由流过导线的电流产生的磁场。

此外，在能量转换电路10的电流互感器部分中感应电流的图像，所述电流图像被发送到处理单元6以进行进一步处理。处理单元6从接收的图像提取电流强度的值。

能量转换电路10还能够从电流图像采集能量。

因此，电流的图像用于通过使用例如到电压转换器的电流将电流转换成电压。

此外，能量转换电路10优选使用电压调制技术以对电容器11充电。电压调制包括ac(交流)到dc(直流)和/或dc(直流)到dc(直流)转换器。

优选地，将电压的电平改变为另一电压电平，然后能量被传送到第二模块4的电容器11部分，以对其充电。

能量转换电路10优选通过第一通信链路8向处理单元6供给必要量的能量。

能量转换电路10通过第三通信链路12连接到电容器11。

在根据本发明的优选实施例中，电容器11适于供给gsm模块所需的能量，以无线地传输第一时间跟踪器的值。

所述电容器11在被充电之后，优选地向通信单元7供给必要的能量，以用于无线传送第一时间跟踪器的值。

因此，根据本发明的电流传感器是自供电的，用户仅需要将其夹在电源线周围。

优选地，为了允许电容器充电，在第一时间跟踪器的第一值被发送之前，允许根据本发明的电流传感器1在设备正在运行的同时夹在导线周围达最小时间段。

电容器11被选择为任何类型的电容器。优选地，所述电容器是耐受通常由压缩机、真空泵或干燥机产生的温度和振动的类型，并具有长的使用寿命。

关于它们的电容，根据本发明的电流传感器1可以使用可以为通过gsm模块传送数据提供足够能量的任何电容器11，诸如例如但不限于电容选在1法拉与20法拉之间，更优选在10法拉和15法拉之间的电容器。

在根据本发明的另一个实施例中，第二模块4还包括存储器模块(未示出)，该存储器模块包括到处理单元6的数据链路，并且适于存储第一时间跟踪器的值。

因此，电流传感器1可以根据用户的要求在预设时间间隔之后传送第一时间跟踪器的值。

所述预设时间间隔被选择为在例如几小时和几天之间选择的任何时间间隔。

在优选实施例中，但不限于此，所述预设时间间隔被选择为每24小时一个。

由于不是在每次测量电流强度之后而是在所述预设时间间隔之后启动无线通信，因此，这种方法甚至减少了更多能量消耗。

优选地，一旦启动无线通信，通信单元就发送第一时间跟踪器的最后值。

在需要的情况下，用户还可以按测量的顺序检索第一时间跟踪器的所有值。

这种方法能够提供设备的使用模式。

所述存储器模块是任何类型的存储器模块，优选地但不限于此，所述存储器模块是非易失性类型的。

在另一个优选实施例中，但不限于此，存储器模块具有存储在预设时间间隔期间测量的第一时间跟踪器的所有值的能力。

在根据本发明的另一个实施例中，无线通信单元7可以将第一时间跟踪器的值发送到中央控制器、云或外部设备。

在根据本发明的另一个优选实施例中，当所述存储器模块已满时，通信单元7可以将所有存储的值发送到中央控制器、云或外部设备并且复位存储器模块。

优选地，它将保持第一时间跟踪器的最后值。

在根据本发明的一个实施例中，但不限于此，为了延长存储器模块的寿命，存储器模块适于在每次复位之后将数据写入不同的扇区。

通过采用这种技术，保护扇区免受损坏，并确保在达到预设时间间隔之前存储器模块不会满。

在根据本发明的另一个实施例中，当电容器11满载时，通信单元7可以将保存的第一时间跟踪器的值发送到中央控制器、云或外部设备。

在根据本发明的又一个实施例中，第一时间跟踪器还包括第二计数器。所述第二计数器跟踪设备处于卸载状态的时间。

因此，如果测量的电流强度低于第一预定阈值但不等于零，则第二计数器递增。

如果测量的电流强度等于零，则处理单元6优选不增加任何计数器。

优选地，通过考虑添加了第二预定值的第二计数器的最后值，以与第一计数器相同的方式递增第二计数器。所述第二预定值优选与第一预定值相同。

然而，不应排除第二预定值被选择为具有与第一预定值不同的值。

通常，当所述压缩机或真空泵以非常低的速度运行时以及当连接这种压缩机或真空泵的网络上的需求非常低或不存在时，压缩机或真空泵被认为处于卸载状态。

通常，当压缩机或真空泵以标称功率的约百分之二十运行时，考虑卸载状态。

还不应该排除的是，所述第一预定值和/或所述第二预定值被选择为表示建议在该设备上执行维修的时刻的数字或字符，但不同于测量的频率。

在根据本发明的另一个优选实施例中，通信单元7适于每当启动通信时发送第一计数器和第二计数器的当前值。

在又一个优选实施例中，第一时间跟踪器优选但不限于在每次测量电流之后将第一计数器的值与第二计数器的值相加。

优选地，总和的结果存储在存储器模块上并通过通信单元7被发送。

总和的值表示设备的总运行小时数。

在根据本发明的另一个实施例中，通信单元7适于发送总和的最新值以及第一计数器的值或第二计数器的值这两者中的至少一个。

然而，不应排除第一计数器的值和第二计数器的值都可以与总和的结果一起被发送。

第一计数器和第二计数器是第一时间跟踪器的两个软件变量。第一计数器指示设备维持在负载状态的时间量，第二计数器指示设备维持在卸载状态的时间量。在根据本发明的另一个实施例中，第二模块4包括第二时间跟踪器。

这种第二时间跟踪器提供额外的检查，以确保在预设的时间间隔之后电流传感器1传送第一时间跟踪器的值。

所述第二时间跟踪器检索，或者检索实际白天时间，或者每次在预设时间间隔之后进行通信时被复位，并且保持跟踪所述预设时间间隔。

在根据本发明的另一个实施例中，并且不限于此，电流传感器1可以当电容器11满载时发送保存在存储器模块上的在预设的时间间隔之后的第一时间跟踪器的当前值和/或第一时间跟踪器的所有值。

在根据本发明的又一个实施例中，通信单元7将仅将自上次通信以来保存的第一时间跟踪器的值发送到中央控制器、云或外部设备，从而避免数据的重复。

优选地，但不限于此，通信单元7将向中央控制器、云或外部设备发送指示总运行小时数和第一计数器的值或第二计数器的值这两者中的至少一个的总和的结果。

在根据本发明的优选实施例中，根据本发明的电流传感器1不包括电池模块。

在本发明的一个实施例中，根据本发明的电流传感器1可以安装在保持设备的外壳(未示出)内，或者甚至安装在这种外壳的外部。

因此，根据本发明的电流传感器1是可见的并且易于接近。

根据本发明的电流传感器1适于被安装在任何类型的压缩机、真空泵或干燥机上。

在根据本发明的另一个实施例中，电流传感器1可以安装在压缩气体网络13的电力线5上(图3)。所述压缩气体网络13包括由固定速度或变速电动机驱动的压缩机元件。

电动机包括电线，通过该电线供给来自电网或发电机的电能。所述电线或直接或间接连接到电力电缆5。

在本发明的上下文中，压缩气体网络13应被理解为完整的压缩机设备，包括压缩机元件、所有典型的连接管和阀、压缩机的外壳以及可能的驱动压缩机元件的电动机。

在本发明的上下文中，压缩机元件应被理解为其中压缩过程通过转子或通过往复运动进行的压缩机元件外壳。

在本发明的上下文中，所述压缩机元件可选自包括螺杆式、锯齿式、爪式、涡旋式、旋叶式、离心式、活塞式等的组。

在根据本发明的另一个实施例中，压缩气体网络13可以包括压缩气体干燥机。压缩气体干燥机包括具有与其相连的电线的电动机或连接到干燥机的控制器部分的电线。

因此，本发明的电流传感器或者可以安装在电动机的电线上，或者可以安装在控制器的电线上，并对压缩气体干燥机的运行时间计数。

在根据本发明的另一个实施例中，如果压缩气体网络13包括两个或更多个设备(未示出)，每个设备包括具有电线的电动机或简单地将电能供应到它们各自的电路的电线，则根据本发明的电流传感器1可以被安装在这些电线中的每一根上，并对每个单独设备的运行时间进行计数。

优选地，电流传感器1被安装在功率范围在2千瓦至22千瓦之间的压缩机、真空泵或干燥机的电力电缆的导线上。

这种设备通常处于低功率范围，并且例如用于以下情况并且不限于此：在用于为气动工具供电的车间中、在家庭中或甚至在工业环境中。

然而，不应排除这种电流传感器1用于高功率范围内的设备。

然而，应当理解，根据本发明的电流传感器1不旨在安装在hvac系统的电力电缆的导线上。

为了便于在具有不同功率特性的不同设备上非常容易地安装，根据本发明的电流传感器1还包括拨动开关(dipswitch)(未示出)，该拨动开关包括数个预配置端口，每个预配置端口通常用于不同的压缩机、干燥机或真空泵。

在根据本发明的实施例中，每个端口优选包括特定类型的压缩机、干燥机或真空泵的第一预定阈值特性。

一旦拨动开关上的端口被选择，电流传感器1就将检索对应于该端口的第一预定阈值并将其用于与测量的电流强度进行比较。

在根据本发明的另一个实施例中，电流传感器1可以包括允许用户检索关于设备正在运行的环境或关于设备本身的温度的数据的温度传感器。

电流传感器1还能够通过无线连接从安装在设备上的传感器接收信息，并提供对所述设备的更详细分析。

因此，根据本发明的电流传感器1的用户不仅可以检索关于诸如能量消耗、设备没有被关闭的运行小时数、下一次计划的维护的设备的运转模式的数据，还可以检索关于潜在影响这种设备的运转能力的其他参数(诸如环境温度、设备在不同位置的温度，甚至可能湿度和露点)的信息。

电流传感器1的运转非常简单并且如下所述。

电流传感器1被夹在诸如压缩机或真空泵的设备的电力电缆5的导线部分周围，通过电力电缆5的导线的电流被测量，并且测量的电流通过第一通信链路8被发送到处理单元6。

电流的测量结果可以在被发送到处理单元6之前被转换成某个值，或者所述处理单元可以在接收到它之后将所述测量结果转换成某个值。

此外，处理单元将测量的电流强度与第一预定阈值进行比较，并且如果测量的电流强度高于第一预定阈值，则递增第一时间跟踪器的第一计数器。第一时间跟踪器的值通过gsm模块被传送到中央控制器、云或外部设备。

所述外部设备是任何类型的设备，诸如例如但不限于：外部硬驱动器、计算机、平板电脑、电话或个人数字助理(pda)等。

优选地，所述外部设备能够通过gsm类型的连接接收数据。

处理单元6优选包括微处理器(未示出)。所述微处理器通常是能够执行上述比较和步骤的非常低功率和低成本类型。

优选地，电流传感器1可以通过提供给gsm模块的唯一代码被识别，该唯一代码诸如例如为但不限于：国际移动设备身份(imei)代码或集成电路卡识别符(iccid)或任何其他类型的代码。

在根据本发明的另一个实施例中，可以为每个设备提供快速响应(qr)代码。

在根据本发明的实施例中，根据本发明的电流传感器1的用户可以通过访问网站并通过诸如imei码的唯一代码识别设备并且/或者扫描qr码，或者通过扫描所述qr码查询电流传感器1，从云或直接从电流传感器1检索关于第一计数器和/或第二计数器的当前值的信息。

优选地，根据本发明的方法包括在预定时间间隔期间运行电流传感器1的初始化阶段，从而允许电流传感器1达到标称运转状态。

优选地，在测量之间，为了保存能量，电流传感器1进入睡眠模式。

该方法还包括从电力电缆采集电能并对第二模块4的电容器11部分充电。通常，在初始化阶段之后，电流传感器1将用能够启动并通过gsm模块执行无线通信的足够能量对电容器11充电。

在根据本发明的实施例中并且不限于此，所述初始化阶段可以选择为在2小时和24小时之间，更优选在2小时和15小时之间，甚至更优选在2小时和8小时之间选择的任何值。

通常，电容器11应在约8小时后充满电或几乎充满电。

在根据本发明的另一个实施例中，该方法包括预先配置第二模块4的拨动开关部分的端口以使其分别包含第一预定阈值的步骤。

根据本发明的电流传感器1的用户仅需要选择所需的端口并将电流传感器1安装在导线上。通过这样做，电流传感器1适于他使用的特定压缩机或真空泵。

在根据本发明的一个实施例中，发送到云或外部设备的第一计数器和/或第二计数器的值被正在监视，以帮助用户安排设备的维护。

此外，如果在诸如例如但不限于一个月、两个月或几周的时间段内没有接收任何值，则根据用户的要求，可以向用户发送通知他设备关闭的警报信号。

警报信号被发送到中央控制器、云或由用户监控的外部设备。

所述警报信号甚至是发送到移动电话的文本消息。

因此，如果设备被关闭达允许电容器11变空的时间段，则一旦接通，电流传感器1将需要最少的时间量来达到合理的充电状态。

测试表明，如果允许电容器11完全清空，则电流传感器1需要约两个小时才能再次运转。

进一步优选地，一旦重新启动设备，就从存储器模块检索总和、第一计数器和/或第二计数器的最后值。

还能够从中央控制器、云或外部计算机检索总和、第一计数器和/或第二计数器的最后发送值。

在不脱离本发明的范围的情况下，根据电流传感器1和/或包括这种电流传感器1的所述压缩气体网络的设计，所述电流传感器1和/或所述压缩气体网络可以以任何组合包括这里所呈现的一些或甚至所有技术特征。

技术特征至少是指：外壳2、第一模块3、第二模块4、处理单元6、通信单元7、电容器11、外壳2的移动部分、能量转换电路10、第三通信链路12、存储器模块、第一时间跟踪器、第一计数器、第二计数器、在预设时间间隔后发送值、第二时间跟踪器、拨动开关、温度传感器、微处理器、sim卡、初始化阶段、睡眠模式、预先配置拨动开关的端口等。

本发明决不限于作为示例描述并在附图中示出的实施例，但是在不脱离本发明的范围的情况下，可以以各种类型的变更例实现这种电流传感器1。