专利名称：近接式电流感测装置与方法
技术领域：
一种电流感测器，特别有关于一种近接式电流感测装置。
背景技术：
近年来，产业自动化的迅速发展，对于高可靠度、高性能的控制仪器的需求日益增力口。各式感测器在自动化的监控功能上，占有绝对重要的角色，其中电流感测器在仪表侦测、控制等工业或家庭自动化产业上都是不可或缺的一环。目前电流感测器可依据原理分为四类，例如1.欧姆定律一电阻分流式、2.法拉第感应定律--CT变流器、3.磁场感测一霍耳元件及4.法拉第光电效应一光纤电流感测器。前两者在使用上或为直接量测、或为体积大而笨重，故有不便之处。霍耳元件因形小体轻、且为近接量测的特点，格外受到瞩目。而光纤电流感测器由于维修困难及构造复杂，因而使得应用范围较小。根据安培原理，导体在电流通过时，会在周围形成磁场，其大小正比于导体的电流而反比于相隔的距离。因此通过磁场大小的侦测，可获知导体内所通过电流的大小。然而，目前近接式电流感测器大都有因为安装位置而造成量测误差过大的问题，而造成使用的不便利性，因此近接式电流感测器仍有改善的空间。
发明内容
鉴于 以上的问题，本发明在于提供一种近接式电流感测装置与方法，从而准确校正导线的位置，以降低电流量测误差量。本发明的一种近接式电流感测装置，包括本体、第一调整元件、第二调整元件、第一感测单元、第二感测单元、第三感测单元与处理单元。本体具有开孔，开孔适于导线穿过本体。第一调整元件配置于本体的第一侧边，用以调整导线的第一位置。第二调整元件配置于本体的第二侧边，用以调整导线的第二位置。第一感测单元配置于本体上且邻近于导线的第一侧边，用以感测导线的第一磁通量。第二感测单元配置于本体上且邻近于导线的第二侧边，用以感测导线的第二磁通量。第三感测单元配置于本体上且邻近于导线的第三侧边，用以感测导线的第三磁通量。处理单元耦接第一感测单元、第二感测单元与第三感测单元，用以依据第一磁通量与第二磁通量，以判断出导线的位置，以及依据第三磁通量计算出电流量。本发明的一种近接式电流感测方法，包括下列步骤。利用第一感测单元感测导线的第一磁通量，其中第一感测单元邻近于导线的第一侧边。利用第二感测单元感测导线的第二磁通量，其中第二感测单元邻近于导线的第二侧边。利用第三感测单元感测导线的第三磁通量，其中第三感测单元邻近于导线的第三侧边。依据第一磁通量与第二磁通量，以计算出导线的位置。依据第三磁通量计算出电流量。本发明的一种近接式电流感测装置与方法，其通过感测单元(第一感测单元与第二感测单元)感测导线的磁通量，以确定导线的位置是否位于电流感测装置本体内置中的位置。若否，则利用调整元件(第一调整元件与第二调整元件)调整导线的位置，使导线位于装置本体内置中的位置，再通过第三感测单元感测导线的磁通量，以计算出流经导线的电流量。如此一来，可有效降低电流量测的误差。
图1为本发明的近接式电流感测装置的示意图。图2为本发明的感测单元140、150、160的配置关系示意图。图3为本发明的近接式电流感测器的电路方块图。图4为本发明的另一近接式电流感测装置的示意图。图5为本发明的感测单元462、464、466、468的配置示意图。图6为本发明的另一近接式电流感测装置的电路方块图。图7为本发明的近接式电流感测方法的流程图。图8为本发明的另一近接式电流感测方法的流程图。主要元件符号说明100、400近接式电流感测装置110、410 本体111,411 开孔112、412 导线120、130、420、430、440、450 调整元件121、131、421、431、441、451 顶杆122、132、422、432、442、452 旋钮140,150,160,462,464,466,468 感测单元170,470 处理单元180、480 显示单元210,220 感测线圈310,610,620 比较单元320>630 计算单元。
具体实施例方式有关本发明的特征与实施，配合附图作实施例详细说明如下。请参考图1所示，其为本发明的近接式电流感测装置的方块图。近接式电流感测装置100包括本体110、调整元件120、130、感测单元140、150、160、处理单元170与显示单元180。本体110具有开孔111。此开孔111适于导线112穿过本体110。也就是说，使用者可以将导线112通过开孔111穿过本体110，以便量测导线112的电流量。在本实施例中，导线112为双心电源线。调整元件120配置于本体110的第一侧边，用以调整导线112的第一位置。调整元件130配置于本体110的第二侧边，用以调整导线112的第二位置。在本实施例中，调整元件120可包括顶杆121与旋钮122。旋钮122连接于顶杆121，且旋钮122旋转以带动顶杆121产生往复运动，以使顶杆121穿入或退出本体110。
另外，调整元件130包括顶杆131与旋钮132。旋钮132连接于顶杆131，且旋钮132旋转以带动顶杆131产生往复运动，以使顶杆131穿入或退出本体110。如此一来，使用者可通过旋转旋钮122或132，使得导线112以水平的方式向左移动或向右移动，进而将导线112调整至位于本体110内置中的位置，以进行导线112的电流量的量测。感测单元140配置于本体110上且邻近于导线112的第一侧边，用以感测导线112的第一磁通量。若导线112较接近感测单元140，则感测单元140所感测到的第一磁通量较大。反之，若导线112较远离感测单元140，则感测单元140所感测到的第一磁通量较小。感测单元150配置于本体110上且邻近于导线112的第二侧边，用以感测导线112的第二磁通量。若导线112较接近测元件150，则感测单元150所感测到的第二磁通量较大。反之，若导线112较远离感测单元150，则感测单元150所感测到的第二磁通量较小。感测单元160配置于本体110上且邻近于导线112的第三侧边，用以感测导线112的第三磁通量。处理单元170耦接感测单元140、150与160，用以依据第一磁通量与第二磁通量，以判断出导线112的位置，以及依据第三磁通量计算出流经导线112的电流量。另夕卜，处理单元170更可依据第三磁通量估算出导线112的安装位置，即导线112与感测单元160之间的距离。显示单元180耦接处理单元170，用以显示导线112的位置以及流经导线112的电流量。如此，使用者可通 过显示单元180所显示的导线112的位置，以得知导线112的位置的偏移状况，进而观察感测器160是否确实位于导线112的中心上方位置，即导线112是否位于本体110内置中的位置。接着，利用调整单元120与130调整导线112的位置，以确保感测器160位于导线112的中心上方位置，进而减少电流量测时的误差。请参考图2所示，其为本发明的感测单元140、150与160的配置关系示意图。其中，感测单元140与150分别可以是感测线圈。而感测单元160还包括有感测线圈210与220。感测线圈210配置于本体110上且邻近于导线112的第三侧边。感测线圈220配置于本体110上且以预设距离d邻近于感测线圈210。在本实施例中，预设距离d为已知的固定距离。根据安培定律，流经一长直导线的电流，在其邻近空间会产生环形磁场。通过本实施例的感测单元160感测导线112上的电流，可根据法拉第感应定律而获得感测电压
权利要求
1.一种近接式电流感测装置，包括: 一本体，具有一开孔，该开孔适于一导线穿过该本体； 一第一调整元件，配置于该本体的一第一侧边，用以调整该导线的一第一位置； 一第二调整元件，配置于该本体的一第二侧边，用以调整该导线的一第二位置； 一第一感测单元，配置于该本体上且邻近于该导线的一第一侧边，用以感测该导线的一第一磁通量； 一第二感测单元，配置于该本体上且邻近于该导线的一第二侧边，用以感测该导线的一第二磁通量； 一第三感测单元，配置于该本体上且邻近于该导线的一第三侧边，用以感测该导线的一第三磁通量；以及 一处理单元，耦接该第一感测单元、该第二感测单元与该第三感测单元，用以依据该第一磁通量与该第二磁通量，以判断出该导线的位置，以及依据该第三磁通量计算出一电流量。
2.根据权利要求1所述的近接式电流感测装置，其中该第三感测单元包括: 一第一感测线圈，配置于该本体上且邻近于该导线的该第三侧边；以及 一第二感测线圈，配置于该本体上且以一预设距离邻近于该第一感测线圈。
3.根据权利要求1所述的近接式电流感测装置，其中该处理单元包括: 一第一比较单元，耦接该第一感测单元与该第二感测单元，用以接收并比较该第一磁通量与该第二磁通量，以产生一第一比较结果；以及 一第一计算单元，耦接该第一比较单元与该第三感测单元，用以依据该第一比较结果，判断出该导线的位置，以及依据该第三磁通量，计算出该电流量。
4.根据权利要求1所述的近接式电流感测装置，还包括: 一第三调整元件，配置于该本体的一第三侧边，用以调整该导线的一第三位置； 一第四调整元件，配置于该本体的一第四侧边，用以调整该导线的一第四位置；以及一第四感测单元，配置于该本体上且邻近于该导线的一第四侧边，用以感测该导线的一第四磁通量； 其中，该处理单元还耦接该第四感测单元，用以依据该第三磁通量与该第四磁通量，以判断出该导线的另一位置。
5.根据权利要求4所述的近接式电流感测装置，其中该处理单元包括: 一第二比较单元，耦接该第一感测单元与该第二感测单元，用以接收并比较该第一磁通量与该第二磁通量，以产生一第二比较结果； 一第三比较单元，耦接该第三感测单元与该第四感测单元，用以接收并比较该第三磁通量与该第四磁通量，以产生一第三比较结果；以及 一第二计算单元，耦接该第二比较单元、该第三比较单元与该第三感测单元，用以依据该第二比较结果，判断出该导线的位置，依据该第三比较结果判断出该导线的另一位置，以及依据该第三磁通量，计算出该电流量。
6.根据权利要求4所述的近接式电流感测装置，其中该第一调整元件、该第二调整元件、该第三调整元件与该第四调整元件分别包括: 一第一顶杆；以及一第一旋钮，连接于该第一顶杆，且该第一旋钮旋转以带动该第一顶杆产生一往复运动，以使该第一顶杆穿入或退出该本体。
7.根据权利要求1所述的近接式电流感测装置，还包括: 一第一显示单元，耦接该处理单元，用以显示该导线的位置、另一位置与该电流量。
8.根据权利要求1所述的近接式电流感测装置，其中该导线为双心电源线。
9.根据权利要求1所述的近接式电流感测装置，其中该第一调整元件与该第二调整元件分别包括: 一第二顶杆；以及 一第二旋钮，连接于该第二顶杆，且该旋钮旋转以带动该第二顶杆产生一往复运动，以使该第二顶杆穿入或退出该本体。
10.根据权利要求1所述的近接式电流感测装置，还包括: 一显示单元，耦接该处理单元，用以显示该导线的位置与该电流量。
11.一种近接式电流感测 方法,包括: 利用一第一感测单元感测一导线的一第一磁通量，其中该第一感测单元邻近于该导线的一第一侧边； 利用一第二感测单元感测该导线的一第二磁通量，其中该第二感测单元邻近于该导线的一第二侧边； 利用一第三感测单元感测该导线的一第三磁通量，其中该第三感测单元邻近于该导线的一第三侧边； 依据该第一磁通量与该第二磁通量，以判断出该导线的位置；以及 依据该第三磁通量计算出一电流量。
12.根据权利要求11所述的近接式电流感测方法，其中依据该第一磁通量与该第二磁通量，以判断出该导线的位置包括: 比较该第一磁通量与该第二磁通量，以产生一第一比较结果；以及 依据该第一比较结果，判断出该导线的位置。
13.根据权利要求11所述的近接式电流感测方法，还包括: 利用一第四感测单元感测该导线的一第四磁通量，其中该第四感测单元邻近于该导线的一第四侧边；以及 依据该第三磁通量与该第四磁通量，以判断出该导线的另一位置。
14.根据权利要求13所述的近接式电流感测方法，依据该第一磁通量与该第二磁通量，以计算出该导线的位置包括: 比较该第一磁通量与该第二磁通量，以产生一第二比较结果；以及 依据该第二比较结果，判断出该导线的位置。
15.根据权利要求13所述的近接式电流感测方法，依据该第三磁通量与该第四磁通量，以判断出该导线的另一位置包括: 比较该第三磁通量与该第四磁通量，以产生一第三比较结果；以及 依据该第三比较结果，判断出该导线的另一位置。
16.根据权利要求13所述的近接式电流感测方法，还包括: 显示该导线的位置、另一位置与该电流量。
17.根据权利要求11所述的近接式 电流感测方法，还包括:显示该导线的位置与该电流量。
全文摘要
一种近接式电流感测装置与方法，该装置包括本体、第一调整元件、第二调整元件、第一感测单元、第二感测单元、第三感测单元与处理单元。本体具有开孔，此开孔适于导线穿过本体。第一与第二调整元件分别配置于本体的第一侧边与第二侧边，用以调整导线的第一位置与第二位置。第一、第二与第三感测单元分别配置于本体上且邻近于导线的第一侧边、第二侧边与第三侧边，用以感测导线的第一磁通量、第二磁通量与第三磁通量。处理单元依据第一与第二磁通量，旋转调整元件确保第三感测单元位于导线中心点上方，以及依据第三磁通量估算安装位置并计算出电流量。
文档编号G01R19/00GK103091535SQ201110401628
公开日2013年5月8日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年11月2日
发明者郑世贤, 杜明哲, 卓连益 申请人:财团法人工业技术研究院