一种闭环霍尔传感器以及检测方法与流程

本申请实施例涉及电路领域，尤其涉及一种闭环霍尔传感器以及检测方法。

背景技术：

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。利用霍尔效应制成的各种霍尔元件，可以判断载流子浓度、载流子迁移率以及导线中的电流等重要参数，因此，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。

在现有的直流电能检测系统中，一般采用监控系统、电表表体以及模拟霍尔传感器三者相结合的方案对被测设备的性能参数进行检查。其中，模拟霍尔传感器将被测设备的电流信号转换为模拟电压信号，然后，电表表体根据该模拟电压信号计算出被测设备的电流信号，接着，电表表体根据被测设备的电流信号和被测设备的电压信号计算该被测设备的性能参数，最终，该电表表体将被测设备的性能参数上报到监控系统中以备其他用处。

在这样的方案中，由于，该模拟霍尔传感器输出的是模拟信号，需要采用电表表体将模拟电压信号转换为数字电压信号，以便于进行被测设备的性能参数的计算。但是，每一个电表表体只能与四个霍尔传感器相连，当需要检测多个被测设备的性能参数或者需要检测一个被测设备中的多路被测线路中的电流时，将导致电表表体的个数增加，又因为，增加一个电表表体需要较高的成本，所以将使电能检测系统扩展不灵活，从而降低检测效率。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种闭环霍尔传感器以及检测方法，用于在电能检测系统中灵活配置闭环霍尔传感器，进而提升检测效率。

第一方面，本申请实施例提供了一种闭环霍尔传感器，包括：电磁感应电路和微控制单元；其中，该电磁感应电路，用于感应原边磁场以产生霍尔电流信号；此外，该微控制单元，用于采用脉冲宽度调制技术调整该霍尔电流信号，得到调整后的电流信号，以使得副边磁场与该原边磁场平衡；该微控制单元，还用于根据该调整后的电流信号确定原边电流信号，并根据该原边电流信号和被测设备的电压信号计算该被测设备的性能参数，并向监控系统发送该被测设备的性能参数。

应当注意的是，该原边磁场为原边电流信号产生的磁场，该原边电流信号为被测设备中的被测线路中的电流信号；该副边磁场为副边电流信号产生的磁场，该副边电流信号为经该调整后的电流信号处理得到的。

本申请实施例中，闭环霍尔传感器内部配制微控制单元，可以根据原边电流信号和被测设备的电压信号计算被测设备的性能参数，并向监控系统发送所述被测设备的性能参数，而不再需要电表表体计算性能参数，也不需要电表表体向监控系统发送性能参数，所以，即使当需要对多个被测设备或者一个被测设备中的多路电流进行性能参数的检测时，由于不需要电表表体参与检测和计算，所以可以在电能检测系统中灵活配置闭环霍尔传感器，进而提升了检测效率。

根据第一方面，本申请实施例第一方面的第一种实施方式中，该闭环霍尔传感器还包括低通滤波器；该微控制单元，具体用于通过调整占空比将该霍尔电流信号调整为脉冲宽度调制pwm信号；该低通滤波器，用于将该pwm信号转换为模拟电流信号；该闭环霍尔传感器还包括图腾柱驱动电路；该图腾柱驱动电路，用于放大该模拟电流信号得到该副边电流信号，以使得该副边磁场与该原边磁场平衡。

本实施例中，提出了采用脉冲宽度调制技术调整该霍尔电流信号的方式，是通过调整占空比从而将该霍尔电流信号调整为脉冲宽度调制pwm信号，便于后期采用该pwm信号计算原边电流信号，并且，还提出了将调整后的电流信号调整为副边电流信号的方式，具体地，采用低通滤波器将该pwm信号转换为模拟电流信号，以使得该图腾柱驱动电路可以处理该模拟电流信号，并将该模拟信号放大并得到副边电流信号。于是，该副边电流信号产生的磁场便可以与该原边电流信号产生的磁场平衡。此外，采用脉冲宽度调制技术还可以提高该闭环霍尔传感器的检测精度。

根据第一方面或第一方面的第一种实施方式，本申请实施例第一方面的第二种实施方式中，该微控制单元还包括通信接口；该通信接口，用于与监控系统连接；该微控制单元，具体用于通过该通信接口向该监控系统发送该被测设备的性能参数。

本实施例中，该闭环霍尔传感器可以与监控系统通信连接，并向该监控系统发送该被测设备的性能参数，所以有利于该监控系统对各个闭环霍尔传感器所检测的设备的性能参数进行分析，并有利于用户对被测设备的管理。

根据第一方面的第二种实施方式，本申请实施例第一方面的第三种实施方式中，该微控制单元包括检测接口；该检测接口，用于与该被测设备的电压检测端连接；该微控制单元，还用于通过该检测接口获取该被测设备的电压信号。

本实施例中，该闭环霍尔传感器中的微控制单元还具有检测接口，该检测接口可以获取被测设备的电压信号，因此，提升的方案的可行性。

根据第一方面的第二种实施方式，本申请实施例第一方面的第四种实施方式中，该微控制单元，还用于通过该通信接口从该监控系统获取该被测设备的电压信号。

本实施例中，提出该闭环霍尔传感器还可以从通信接口获取监控系统检测的被测设备的电压信号，因此，提升的方案的实现灵活性。

根据第一方面的第二种实施方式，本申请实施例第一方面的第五种实施方式中，该通信接口包括无线通信接口或有线通信接口；该无线通信接口包括紫蜂zigbee接口或无线局域网wi-fi接口；该有线通信接口包括rs232接口或rs485接口。

本实施例中，提出了多种通信接口，说明该闭环霍尔传感器可以采用多种通信方式与该监控系统进行通信，因此，提升的方案的实现灵活性。除此之外，无线通信接口使该闭环霍尔传感器可以与该监控系统进行无线连接，于是可以省略通信线缆的布局，因此，提升了该闭环霍尔传感器检测该被测设备的性能参数的便利性。

根据第一方面或第一方面的第一种实施方式，本申请实施例第一方面的第六种实施方式中，该性能参数包括：被测设备的电流值、被测设备的电压值、被测设备的功率或被测设备的累积电能。

本实施例中，列举了多种被测设备的性能参数，于是该闭环霍尔传感器可以在实际应用中根据实际情况向管理系统发送不同的性能参数，以满足不同被测设备和不同用户的需求，因此，提升了该方案的实现灵活性。

第二方面，本申请实施例提供了一种检测方法，包括：

闭环霍尔传感器感应原边磁场以产生霍尔电流信号，该原边磁场为原边电流信号产生的磁场，该原边电流信号为被测设备中的被测线路中的电流信号；该闭环霍尔传感器采用脉冲宽度调制技术调整该霍尔电流信号，得到调整后的电流信号，以使得副边磁场与该原边磁场平衡，该副边磁场为副边电流信号产生的磁场，该副边电流信号为经该调整后的电流信号处理得到的；该闭环霍尔传感器根据该调整后的电流信号确定该原边电流信号；该闭环霍尔传感器根据该原边电流信号和被测设备的电压信号计算该被测设备的性能参数；该闭环霍尔传感器向监控系统发送该性能参数。

本申请实施例中，闭环霍尔传感器可以根据原边电流信号和被测设备的电压信号计算被测设备的性能参数，并向监控系统发送所述被测设备的性能参数，而不再需要电表表体计算性能参数，也不需要电表表体向监控系统发送性能参数，所以，即使当需要对多个被测设备或者一个被测设备中的多路电流进行性能参数的检测时，由于不需要电表表体参与检测和计算，所以可以在电能检测系统中灵活配置闭环霍尔传感器，进而提升了检测效率。

根据第二方面，本申请实施例第二方面的第一种实施方式中，该闭环霍尔传感器采用脉冲宽度调制技术调整该霍尔电流信号，得到调整后的电流信号，以使得副边磁场与该原边磁场平衡，包括：

该闭环霍尔传感器通过调整占空比将该霍尔电流信号调整为脉冲宽度调制pwm信号，并将该pwm信号调整为该副边电流信号，以使得该副边磁场与该原边磁场平衡。

本实施例中，提出了采用脉冲宽度调制技术调整该霍尔电流信号的方式，是通过调整占空比从而将该霍尔电流信号调整为脉冲宽度调制pwm信号，便于后期采用该pwm信号计算原边电流信号，并且，还提出了将调整后的电流信号调整为副边电流信号的方式，于是，该副边电流信号产生的磁场便可以与该原边电流信号产生的磁场平衡。此外，采用脉冲宽度调制技术还可以提高该闭环霍尔传感器的检测精度。

根据第二方面或第二方面的第一种实施方式，本申请实施例第二方面的第二种实施方式中，该闭环霍尔传感器根据该原边电流信号和被测设备的电压信号计算该被测设备的性能参数之前，该方法还包括：

该闭环霍尔传感器获取被测设备的电压信号。

本实施例中，该闭环霍尔传感器在计算该被测设备的性能参数之前还应获取被测设备的电压信号，因此，提高了方案的可行性。

根据第二方面的第二种实施方式，本申请实施例第二方面的第三种实施方式中，该闭环霍尔传感器获取被测设备的电压信号包括：

该闭环霍尔传感器通过通信接口从该监控系统获取被测设备的电压信号；或者，该闭环霍尔传感器通过检测接口检测被测设备的电压信号；该通信接口包括无线通信接口或有线通信接口，该无线通信接口包括紫蜂zigbee接口或无线局域网wi-fi接口，该有线通信接口包括rs232接口或rs485接口。

本实施例中，提出该闭环霍尔传感器除了通过检测接口获取被测设备的电压信号之外，还可以从通信接口获取监控系统检测的被测设备的电压信号，因此，提升的方案的实现灵活性。此外，本实施例中还提出了多种通信接口，说明该闭环霍尔传感器可以采用多种通信方式与该监控系统进行通信，因此，提升的方案的实现灵活性。除此之外，无线通信接口使该闭环霍尔传感器可以与该监控系统进行无线连接，于是可以省略通信线缆的布局，因此，提升了该闭环霍尔传感器检测该被测设备的性能参数的便利性。

根据第二方面的第三种实施方式，本申请实施例第二方面的第四种实施方式中，该闭环霍尔传感器向监控系统发送该性能参数包括：

该闭环霍尔传感器通过该通信接口向监控系统发送该性能参数。

本实施例中，该闭环霍尔传感器可以与监控系统通信连接，并向该监控系统发送该被测设备的性能参数，所以有利于该监控系统对各个闭环霍尔传感器所检测的设备的性能参数进行分析，并有利于用户对被测设备的管理。

根据第二方面，本申请实施例第二方面的第五种实施方式中，该性能参数包括：被测设备的电流值、被测设备的电压值、被测设备的功率或被测设备的累积电能。

本实施例中，列举了多种被测设备的性能参数，于是该闭环霍尔传感器可以在实际应用中根据实际情况向管理系统发送不同的性能参数，以满足不同被测设备和不同用户的需求，因此，提升了该方案的实现灵活性。

第三方面，本申请实施例提供了一种检测方法，包括：

监控系统接收闭环霍尔传感器发送的被测设备的性能参数，该被测设备的性能参数由该闭环霍尔传感器根据原边电流信号和该被测设备的电压信号计算得到，该原边电流信号为被测设备中的被测线路中的电流信号。

根据第三方面，本申请实施例第三方面的第一种实施方式中，该监控系统接收闭环霍尔传感器发送的被测设备的性能参数之前，该方法还包括：

该监控系统检测该被测设备的电压信号；

该监控系统向该闭环霍尔传感器发送该被测设备的电压信号。

第四方面，本申请实施例提供了一种检测系统，包括：

监控系统，以及如第一方面所介绍的闭环霍尔传感器；该监控系统，用于接收该闭环霍尔传感器发送的被测设备的性能参数。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第二方面或第三方面所介绍的方法。

第六方面，本申请实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第二方面或第三方面所介绍的方法。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例中，闭环霍尔传感器内部配制微控制单元，可以根据原边电流信号和被测设备的电压信号计算被测设备的性能参数，并向监控系统发送所述被测设备的性能参数，而不再需要电表表体计算性能参数，也不需要电表表体向监控系统发送性能参数，所以，即使当需要对多个被测设备或者一个被测设备中的多路电流进行性能参数的检测时，由于不需要电表表体参与检测和计算，所以可以在电能检测系统中灵活配置闭环霍尔传感器，进而提升了检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1a为本申请实施例中闭环霍尔传感器以及检测方法的一个应用场景示意图；

图1b为本申请实施例中霍尔效应原理的一个示意图；

图2为本申请实施例中闭环霍尔传感器的一个实施例示意图；

图3a为本申请实施例中闭环霍尔传感器的另一个实施例示意图；

图3b为本申请实施例中闭环霍尔传感器的另一个实施例示意图；

图4为本申请实施例中检测方法的一个流程图；

图5a为本申请实施例中检测系统的一个示意图；

图5b为本申请实施例中检测系统的另一个示意图；

图5c为本申请实施例中检测系统的另一个示意图；

图6为本申请实施例中检测方法的另一个流程图；

图7为本申请实施例中监控系统的一个实施例示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种闭环霍尔传感器以及检测方法，用于在电能检测系统中灵活配置闭环霍尔传感器，进而提升检测效率。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面对本申请实施例涉及的一些术语进行介绍：

微控制单元(microcontrollerunit，mcu)：又称单片微型计算机(singlechipmicrocomputer)或者微处理器，是把中央处理器(centralprocessunit，cpu)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(timer)、可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，plc)等整合在芯片上，形成芯片级的计算机，在实际应用中可以在不同的应用场景执行不同组合控制。

脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation，pwm)：是利用微控制单元的数字输出来对模拟电路进行控制的一种模拟控制方式。这种调制技术可以根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或mos管栅极的偏置，来实现晶体管或mos管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。采用该脉冲宽度调制技术所输出的信号为脉冲宽度调制pwm信号。

低通滤波器(lowpassfilter，lpf)：指允许低频信号通过，阻止高频信号通过的过滤装置。本申请实施例中的低通滤波器用于将pwm信号转换为模拟电流信号。

占空比(dutyratio)：占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。

紫蜂协议(zigbee)：指基于ieee802.15.4标准的低功耗局域网协议。由该zigbee协议支持的zigbee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。本申请实施例中的zigbee接口正是采用了该zigbee无线通信技术。

图腾柱驱动电路：包括npn和pnp两种三极管，npn的c极(集电极)接正电源，pnp的c极(集电极)接地。两个三极管的b极(基极)一起接输入，两个三极管的e极(发射极)一起接输出，以达到用同一信号驱动两个三极管的b极的目的。一般地，当驱动信号为高时，npn导通；当驱动信号为低时，pnp导通。

洛伦兹力：指运动电荷在磁场中所受到的力，即磁场对运动电荷的作用力。

下面对本申请实施例所提出的闭环霍尔传感器以及检测方法的应用场景进行介绍：

本申请实施例中，该闭环霍尔传感器主要应用于对被测设备的线路中的电流或电压进行检测的场景，具体地，当用户需要获知被测设备的线路中的电流情况或者整个被测设备的耗能情况时，以图1a为例，当用户需要检测被测设备101的线路102中的电流时，可以在该线路102上安装一个闭环霍尔传感器103，进而可以采用该闭环霍尔传感器103对该被测设备101进行检测以确定该被测设备101的性能参数，然后，该霍尔传感器103把该被测设备101的性能参数发送给监控系统104，从而使用户可以根据该监控系统104显示的该被测设备101的性能参数更加合理的决策或布置被测设备101的数量和分布方式，进而达到节省耗能、节约成本的效果。

需要注意的是，本申请实施例所提出的闭环霍尔传感器可以应用于多个行业中的电流或电压的检测，例如，航空航天、汽车电子、铁路电源、工业自动化等诸多领域，具体地，该闭环霍尔传感器所检测的被测设备可以是独立执行一定功能的设备个体，例如大型计算机、数控机床等，也可以是某个独立设备中的部分复杂线路，例如汽车控制系统中的线路组合，具体此处不做限定。在本实施例以及后续实施例中，仅以被测设备为例进行介绍。

还应注意的是，本申请实施例所提出的闭环霍尔传感器可以检测直流电流，也可以检测交流电流，具体此处不做限定。

为便于对该闭环霍尔传感器的理解，下面先对霍尔效应原理进行介绍：

霍尔效应是该闭环霍尔传感器的理论基础，具体地，如图1b所示，图中的霍尔元件为一定厚度的半导体，该半导体位于磁场b中，该磁场b的方向与该半导体的上表面垂直，此外，在该半导体中通入偏置电流i，该偏置电流i的方向与该半导体的侧面垂直且与该磁场b的方向垂直。该霍尔效应指当将通有偏置电流i的半导体放到磁场b里时，半导体中的载流子将受洛伦兹力的作用而发生偏转，从而在半导体的两端产生电势差vh，即霍尔电势差vh，也称霍尔电压vh。由于，该霍尔电压vh的大小，与磁场强度b和半导体内通过的偏置电流i成正比，所以当该偏置电流i恒定时，该霍尔电压vh的大小只受磁场强度b一个因素的影响，进而该霍尔电压vh的变化可以反应磁场强度b的变化。由于，该磁场b是由被测设备的线路中的电流(也称原边电流)产生的，所以可以根据霍尔电压vh的大小判断该被测设备的线路中的电流的大小。

一般地，如图1b所示，一个霍尔元件有四个引出端子，其中三号端子和四号端子是霍尔元件的偏置电流i的输入端，一号端子和二号端子是霍尔电压vh的输出端。当霍尔电压的两个输出端构成外回路时，回路中就会产生霍尔电流。在实际应用中，该偏置电流可以由基准电压源提供，也可以由恒流源提供，具体此处不做限定。在本实施例以及后续实施例中，仅以该偏置电流由恒流源提供为例进行介绍。

前面介绍了闭环霍尔传感器20的实现原理，下面将对本申请实施例所提出的闭环霍尔传感器20的结构进行介绍，如图2所示，该闭环霍尔传感器20包括电磁感应电路201和微控制单元202，该微控制单202分别与该电磁感应电路201相连。

该电磁感应电路201，用于感应原边磁场以产生霍尔电流信号，其中，该原边磁场为原边电流信号产生的磁场，该原边电流信号为被测设备中的被测线路中的电流信号。

该微控制单元202，用于采用脉冲宽度调制技术调整该霍尔电流信号，得到调整后的电流信号，以使得副边磁场与该原边磁场平衡，其中，该副边磁场为副边电流信号产生的磁场，该副边电流信号为经该调整后的电流信号处理得到的。

本实施例中，当该副边电流信号产生的磁场与该原边电流信号产生的磁场平衡之后，一旦该原边电流信号发生变化，该磁场平衡的状态将被打破，此时，该电磁感应电路将向该微控制单元发送霍尔电流信号，该霍尔电流信号的变化趋势可以反映该原边电流的变化趋势，于是，该微控制单元202将接收该变化的霍尔电流信号，并对该霍尔电流信号进行脉冲宽度调制，以使得输出新的副边电流信号产生的磁场与该已改变的原边电流信号产生的新的磁场平衡，以此循环，该闭环霍尔传感器20将处于一个动态平衡的状态中。

除此之外，该微控制单元202，还用于计算该被测设备的性能参数，当该微控制单元202计算完该被测设备的性能参数之后，该微控制单元202，还用于向监控系统发送该被测设备的性能参数。

本申请实施例中，闭环霍尔传感器内部配制微控制单元，可以根据原边电流信号和被测设备的电压信号计算被测设备的性能参数，并向监控系统发送所述被测设备的性能参数，而不再需要电表表体计算性能参数，也不需要电表表体向监控系统发送性能参数，所以，即使当需要对多个被测设备或者一个被测设备中的多路电流进行性能参数的检测时，由于不需要电表表体参与检测和计算，所以可以在电能检测系统中灵活配置闭环霍尔传感器，进而提升了检测效率。

为便于进一步理解，下面将对本申请实施例所提出的闭环霍尔传感器30的具体结构进行介绍，如图3a所示，该闭环霍尔传感器30包括：电磁感应电路301、微控制单元302、图腾柱驱动电路303和低通滤波器304，其中，该微控制单元302分别与该电磁感应电路301和低通滤波器304连接，该低通滤波器304与该图腾柱驱动电路303相连，该图腾柱驱动电路303与该电磁感应电路301相连。

本实施例中，该电磁感应电路301包括：聚磁环3011、副边补偿线圈3012、霍尔元件3014以及运算放大器3015。具体地，该聚磁环3011，用于在聚磁环的缝隙处产生磁场。该副边补偿线圈3012，由多匝在聚磁环3011的周向缠绕的导线组成，用于当该副边补偿线圈3012中通上副边电流时产生磁场。该霍尔元件3014，位于聚磁环3011的缝隙中，当该缝隙产生与该霍尔元件3014的上表面垂直的磁场，且该霍尔元件3014的侧面通以控制电流时，在同时与磁场方向和控制电流的方向垂直的方向上会产生霍尔电压。当该霍尔电压的两个输出端构成外回路时，回路中就会产生霍尔电流。

应当理解的是，本实施例中的聚磁环3011可以是如图3a所示的圆形环，也可以是正方形环，还可以是菱形环，具体此处不做限定。在本实施例以及后续实施例中，仅以该聚磁环3011为圆形环为例进行介绍。但是，无论该聚磁环3011为何种形状，都应使副边补偿线圈3012在该聚磁环3011上均匀且对称分布，以免导致不同位置处的磁场强度有所不同而降低闭环霍尔传感器的测量精度。

一般地，霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，霍尔电压越高，磁场越弱，霍尔电压越低。但是，霍尔电压值很小，通常只有几毫伏，当霍尔电压的两个输出端构成外回路时，回路中产生霍尔电流信号也非常微弱，所以，在一些可行的实施方式中，该电磁感应电路301还包括运算放大器3015，用于放大该霍尔元件3014输出的霍尔电流信号，以使得该霍尔电流信号输入到微控制单元302时能够增强。

本实施例中，该微控制单元302，用于通过调整占空比将该霍尔电流信号调整为脉冲宽度调制pwm信号。应当理解的是，该脉冲宽度调制技术是一种对模拟信号进行数字编码的技术，指用微控制单元的数字输出来对模拟电路进行控制，以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。在实际应用中，该pwm信号在传输过程中为数字形式，所以采用该脉冲宽度调制技术之后，该闭环霍尔传感器30无需进行数模(analogtodigital，a/d)转换。此外，数字形式的传输方式还可以减小噪声的影响，相对于模拟的方式，pwm信号具有更高的噪声容限，从而可以有效地延长通信距离。

具体地，该微控制单元302可以包括pwm控制器，当该微控制单元302对该霍尔电流信号进行脉冲宽度调制时，该微控制单元302将根据pwm控制器中设置的周期所确定的接通时间启动定时器，并在对应的周期时刻使能该pwm控制器，以实现对该霍尔电流信号的脉冲宽度调制。于是，通过pwm控制器可以将原边电流信号的变化转化为占空比变化的脉冲信号进行传输。此外，由于pwm转换电路可将模拟电流信号调制成数字电流信号进行传输，可直接送入数字系统进行处理，同时，pwm信号经过低通滤波后可以还原模拟电流信号，所以，pwm控制器在传感器测量系统中可作为a/d和d/a转换器使用，适合于对转换精度需求高、低成本和抗干扰能力强的应用场合。

本实施例中，该低通滤波器304，用于将脉冲宽度调制pwm信号转换为模拟电流信号，具体原理前面已做详细介绍，具体此处不再赘述。

除此之外，该低通滤波器304，还用于去除pwm信号中的高频成分，因为霍尔电流信号在进行脉冲宽度调制时可能混入了高频成分，因此，需要采用低通滤波器304去除高频成分，以使得获得的副边电流信号不含高频成分。在实际应用中可以采用反相输入有源低通滤波器，该反相输入有源低通滤波器由无源rc滤波网络接至运算放大器的反相输入端构成，具有电压放大倍数大于1、输出阻抗近似为零、体积小等优点。除此之外，该闭环霍尔传感器30还可以采用其他形式的低通滤波器，具体此处不做限定。但是，应当注意的是，本实施例中的低通滤波器304可以由一个滤波电路组成的单阶滤波器，也可以是又多个滤波电路组成的多阶滤波器，具体此处不做限定。

经低通滤波器304处理过后的副边电流信号将进入图腾柱驱动电路303，该图腾柱驱动电路303，用于放大该模拟电流信号得到该副边电流信号，以使得提升该副边电流信号的驱动能力。由于，通常情况下霍尔效应产生的霍尔电流信号比较微弱，经过调制后的副边电流信号也比较微弱，所以需要配置图腾柱驱动电路以提升该副边电流信号的驱动能力，进而使该副边电流所产生的磁场足以与原边电流所产生的磁场相互抵消进而达到磁场平衡的状态。

应当理解的是，本实施例以及后续实施例所提及的图腾柱驱动电路303不仅仅是图3a或图3b中所示的图腾柱驱动电路303的电路形式，还可以是其他的具有相同功能的等效驱动电路，由于同一功能的电路可以有多种等效的变形形式，具体此处不做限定，也不再赘述。

应当理解的是，经图腾柱驱动电路303处理过后的副边电流信号将沿导线再次进入副边补偿线圈3012，并产生新的磁场，该新的磁场将与原边电流信号所产生的磁场的方向相反大小相同，进而两个磁场可以在该聚磁环3011的缝隙中相互抵消。但是，在实际应用中，被测设备中的线路中的电流并不是恒定不变的，也就是说，该闭环霍尔传感器30所检测的原边电流信号并不是恒定不变的。当该原边电流信号发生变化时，磁场平衡被打破而使该聚磁环3011的缝隙中产生新的磁场，于是，该霍尔元件3014将根据霍尔效应而产生霍尔电流并通过运算放大器3015放大后，进入微控制单元302进行脉冲宽度调制得到pwm信号，然后，再由低通滤波器304处理后进入图腾柱驱动电路303，最后经图腾柱驱动电路303增强驱动能力后的副边电流信号将再次进入副边补偿线圈3012而实现磁场平衡。如此循环，就实现了磁场的动态平衡，于是，该闭环霍尔传感器30可以实时地检测该原边电流信号的变化情况，即被测设备中的线路中的电流情况。

还应理解的是，该闭环霍尔传感器30不仅需要检测该原边电流信号的变化情况，还应对这些变化的原边电流信号进行处理统计。于是，该微控制单元302可以获取该被测设备的电流信号和该被测设备的电压信号，并根据该被测设备的电流信号和该被测设备的电压信号计算该被测设备的性能参数。其中，该被测设备的电流信号，也就是原边电流信号，可以根据霍尔效应原理和流出微控制单元302的pwm信号进行计算。具体地，该微控制单元302可以通过如下公式进行计算：

i0＝φ×(vmcu×d/r0)

其中，i0为原边电流；φ为线圈匝比，并且，φ＝n2/n1，n2为副边线圈匝数，n1为原边线圈匝数；vmcu为微控制单元的供电电压；d为pwm信号的占空比；r0为副边回路电阻。

需要注意的是，本实施例中，在采用该闭环霍尔传感器检测被测设备的电流信号时，是将承载该被测设备的电流信号的导线穿入该聚磁环3011的孔中，在实际应用中，可以采用该导线单次穿入该闭环霍尔传感器中的方式，此时原边线圈匝数n1＝1；也可以将该导线在该闭环霍尔传感器上多次缠绕，例如缠绕n次，此时，原边线圈匝数n2＝n，其中，n为大于1的整数。需要注意的是，本实施例中的原边线圈匝数具体不做限定，在本实施例以及后续实施例中，仅以原边线圈匝数n1＝1为例进行介绍。

此外，该副边回路电阻r0的值可以通过校准检测得到，具体地，可以给定一个固定的原边电流信号给该闭环霍尔传感器，线圈匝比已知，微控制单元可以检测到vmcu和d，所以可以根据上述公式计算出该副边回路电阻r0的值。由于，闭环霍尔传感器在设计完成后，内部线路是可以确定不变的，所以即使原边电流信号发生变化，该副边回路电阻r0的值是不变的。

应当理解的是，在上述公式中，该线圈匝比φ和副边回路电阻r0是已知的，该微控制单元的供电电压vmcu和该pwm信号的占空比d可以通过该微控制单元302实时监测，所以可以采用上述公式计算出该原边电流i0，即该被测设备的电流i0。

除此之外，该微控制单元302还应获取该被测设备的电压信号，因该微控制单元302上的接口的不同而有所差异，具体可以分为如下几种情况：

一、该微控制单元302无检测接口，有通信接口：

本实施例中，该微控制单元302包括通信接口3021，该通信接口3021用于与监控系统连接；该微控制单元302，还用于通过该通信接口3021从该监控系统获取该被测设备的电压信号，并将该被测设备的电压信号换算为确定的电压值。本实施例中，该通信接口包括无线通信接口或有线通信接口。当该通信接口3021为无线通信接口时，该通信接口3021可以是紫蜂zigbee接口，也可以是wi-fi接口，还可以是其他具有类似功能的无线通信接口，具体此处不做限定。在本实施例以及后续实施例中，仅以该无线通信接口为zigbee接口为例进行介绍。

应当理解的是，该紫蜂zigbee接口指基于zigbee无线通信技术的接口，该zigbee无线通信技术是为低数据速率、短距离无线网络通信定义的一系列通信协议标准。该zigbee无线通信技术主要针对于以电池为电源的小型设备，所以可以适用于本申请实施例所提出的闭环霍尔传感器30。当该闭环霍尔传感器30采用该zigbee无线通信技术，该闭环霍尔传感器30可以由电池供电，并且可以自行进入低功耗模式。关于更具体的zigbee无线通信技术和wi-fi无线通信技术具体此处不再赘述。

此外，当该通信接口3021为有线通信接口时，该通信接口3021可以是rs232接口，还可以是rs485接口，具体此处不做限定。在实际应用中，该rs232接口常与仪表接口连接从而进行点对点的通信，而该rs485接口常用于实现联网功能，具体此处不再赘述。

需要注意的是，本实施例中，该微控制单元302可以通过通信接口3021获取被测设备的电压信号，然后将该被测设备的电压信号转换为被测设备的电压值；也可以直接通过通信接口3021获取被测设备的电压值，此时该被测设备的电压值是由该监控系统检测得到的电压信号转换为的电压值。本实施例中，该被测设备的电压信号是由该监控系统进行检测的，具体的检测方式不做限定。

二、该微控制单元302既有检测接口，又有通信接口：

本实施例中，该微控制单元302包括检测接口3022，该检测接口3022用于与该被测设备的电压检测端连接；该微控制单元302，还用于通过该检测接口3022获取该被测设备的电压信号。具体地，该检测接口3022与被测设备电压检测端的正负极相连，该微控制单元302可以通过该检测接口3022实时检测该被测设备电压检测端的正负极两端的电压，以确定被测设备的电压信号。

在一些可行的实施例中，该微控制单元302可以将通过该检测接口3022获取的该被测设备的电压信号转换为被测设备的电压值，并存储于该微控制单元302中，以备后续使用。

本实施例中，该通信接口包括无线通信接口或有线通信接口，其中，该无线通信接口包括紫蜂zigbee接口或wi-fi接口，该有线通信接口包括rs232接口或rs485接口。由于前文已做详细介绍，具体此处不再赘述。

当该微控制单元302确定了被测设备的电压信号和被测设备的电流信号之后，该微控制单元302可以对该被测设备的性能参数进行计算，具体可以根据用户的需求计算被测设备的电流值、被测设备的电压值、被测设备的功率以及被测设备的累积电能。其中，该被测设备的功率为该被测设备的电流值和该被测设备的电压值的乘积，该累积电能为该被测设备的功率在时间上的积分，具体计算过程此处不再赘述。

当该微控制单元302计算完该被测设备的性能参数之后，该微控制单元302，还用于通过前文所介绍的通信接口3021向监控系统发送该被测设备的性能参数，以使得该监控系统可以对该被测设备的耗能情况进行统计分析，为更加合理的配置该被测设备的数量和分布方式做参考基础。

本实施例中，闭环霍尔传感器内部配制微控制单元，该微控制单元可以获取被测设备的电流信号和被测设备的电压信号，然后根据该被测设备的电流信号和该被测设备的电压信号计算被测设备的性能参数，而不再需要电表表体，所以，即使当需要对多个被测设备进行电能检测或者需要检测被测设备中的多路被测线路中的电流时，由于不要电表表体参与检测和计算，所以可以在电能检测系统中灵活配置闭环霍尔传感器，进而提升了检测效率。

除了前文所介绍的实施方式，在一些可行的实施例中，该闭环霍尔传感器30还可以以如下方式呈现，具体请参阅图3b。该闭环霍尔传感器30包括：电磁感应电路301、微控制单元302和图腾柱驱动电路303，其中，该微控制单元302分别与该电磁感应电路301和该图腾柱驱动电路303相连，该图腾柱驱动电路303与该电磁感应电路301相连。

本实施例中，该电磁感应电路301包括聚磁环3011、副边补偿线圈3012、霍尔元件3014以及运算放大器3015。具体地，前文已做详细解释，此处不再赘述。

本实施例中，该微控制单元302，用于通过调整占空比将该霍尔电流信号调整为脉冲宽度调制pwm信号。应当理解的是，该脉冲宽度调制技术是一种对模拟信号进行数字编码的技术，指用微控制单元的数字输出来对模拟电路进行控制，以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。具体地，该微控制单元302包括pwm控制器，当该微控制单元302对该霍尔电流信号进行脉冲宽度调制时，该微控制单元302将根据pwm控制器中设置的周期所确定的接通时间启动定时器，并在对应的周期时刻使能该pwm控制器，以实现对该霍尔电流信号的脉冲宽度调制。

本实施例中，该微控制单元302包括低通滤波器3023，该低通滤波器3023用于将该pwm信号转换为模拟电流信号。除此之外，该低通滤波器3023，还用于去除pwm信号中的高频成分，由于前文已做详细介绍，具体此处不再赘述。

需要注意的是，该低通滤波器3023可以是硬件电路，也可以是由微控制单元302控制的软件程序，具体此处不做限定。当该低通滤波器3023为集成于该微控制单元302上的硬件电路时，该低通滤波器3023可以是反相输入有源低通滤波器，该反相输入有源低通滤波器由无源rc滤波网络接至运算放大器的反相输入端构成，具有电压放大倍数大于1、输出阻抗近似为零、体积小等优点。除此之外，该闭环霍尔传感器30还可以采用其他形式的低通滤波器，具体此处不做限定。但是，应当注意的是，本实施例中的低通滤波器304可以由一个滤波电路组成的单阶滤波器，也可以是又多个滤波电路组成的多阶滤波器，具体此处不做限定。

经低通滤波器3023处理过后的副边电流信号将进入图腾柱驱动电路303，该图腾柱驱动电路303，用于提升该副边电流信号的驱动能力。由于，通常情况下霍尔效应产生的霍尔电流信号比较微弱，经过调制后的副边电流信号也比较微弱，所以需要配置图腾柱驱动电路以放大模拟电流信号得到副边电流信号，以使得提升该副边电流信号的驱动能力，具体前文已做详细介绍，此处不再赘述。

还应理解的是，本实施例中，该闭环霍尔传感器30中的微控制单元302计算该被测设备的性能参数的方式与前文类似，具体此处不再赘述。

当该微控制单元302计算完该被测设备的性能参数之后，该微控制单元302，还用于通过前文所介绍的通信接口3021向监控系统发送该被测设备的性能参数。以使得该监控系统可以对该被测设备的耗能情况进行统计分析，为更加合理的配置该被测设备的数量和分布方式做参考基础。

本实施例中，闭环霍尔传感器内部配制微控制单元，该微控制单元可以获取被测设备的电流信号和被测设备的电压信号，然后根据该被测设备的电流信号和该被测设备的电压信号计算被测设备的性能参数，而不再需要电表表体，所以，即使当需要对多个被测设备进行电能检测或者需要检测被测设备中的多路被测线路中的电流时，由于不需要电表表体参与检测和计算，所以可以在电能检测系统中灵活配置闭环霍尔传感器，进而提升了检测效率。

上面对本申请实施例中的闭环霍尔传感器进行了介绍，下面对本申请实施例的检测方法进行介绍，具体请参阅图4，该检测方法中闭环霍尔传感器可以执行如下步骤：

401、闭环霍尔传感器感应原边磁场以产生霍尔电流信号，该原边磁场为原边电流信号产生的磁场，该原边电流信号为被测设备中的被测线路中的电流信号；

本实施例中，当用户欲获知某一设备的耗能情况时，可以采用本申请实施例所提出的闭环霍尔传感器对该被测设备的部分或者全部线路进行检测。例如，用户可以将该被测设备中的线路穿入该闭环霍尔传感器，也就是将该被测设备中的线路穿入该聚磁环3011中。当该线路中有电流通过时，该电流也被称作原边电流i0该线路周围将产生磁场，该磁场的强度与该线路中的电流的大小呈正相关。此时，闭环霍尔传感器将根据霍尔效应感应原边电流信号所产生的磁场以产生霍尔电流信号，具体地，该闭环霍尔传感器中的霍尔元件3014感应原边电流信号所产生的磁场以产生霍尔电流信号。在一些可行的实施方式中，该霍尔传感器中的霍尔元件3014输出的霍尔电流信号还将经过运算放大器3015，以使得该霍尔电流信号输入到微控制单元302时能够增强。

需要注意的是，本实施例中，在安置该闭环霍尔传感器时，应使安装位置附近没有强磁场干扰，例如，该强磁场干扰的来源可能是其他的大型变压器，也可能是其他的通有大电流的导体，还可能是其他能够产生较强磁场的器件，具体此处不做限定。

此外，还应注意的是，该原边电流应处于该聚磁环3011的几何中心处。承载该原边电流的线路应尽量充满该闭环霍尔传感器的通孔。

402、该闭环霍尔传感器采用脉冲宽度调制技术调整该霍尔电流信号，得到调整后的电流信号，以使得副边磁场与该原边磁场平衡，该副边磁场为副边电流信号产生的磁场，该副边电流信号为经该调整后的电流信号处理得到的；

本实施例中，当该闭环霍尔传感器中的微控制单元302接收到该霍尔电流信号时，该微控制单元302将采用脉冲宽度调制技术调整该霍尔电流信号，具体地，该微控制单元302通过调整占空比将该霍尔电流信号调整为脉冲宽度调制pwm信号，并将该pwm信号调整为该副边电流信号，以使得该副边电流信号产生的磁场与该原边电流信号产生的磁场平衡。由于该pwm信号的变化情况可以反映该原边电流的变化情况，所以该闭环霍尔传感器将该pwm信号的变化情况存储于该微控制单元302中，以备后续使用。

403、该闭环霍尔传感器根据该原边电流信号和被测设备的电压信号计算该被测设备的性能参数；

本实施例中，若要计算该被测设备的性能参数，该闭环霍尔传感器应先确定该被测设备的原边电流信号和副边电流信号，然后再进行该被测设备的性能参数的计算。

具体地，该霍尔传感器可以根据该pwm信号计算该原边电流信号。具体地，该闭环霍尔传感器中的微控制单元302可以通过如下公式进行计算：

i0＝φ×(vmcu×d/r0)

其中，i0为原边电流；φ为线圈匝比，并且，φ＝n2/n1，n2为副边线圈匝数，n1为原边线圈匝数；vmcu为微控制单元的供电电压；d为pwm信号的占空比；r0为副边回路电阻。由于前文已做详细解释，具体此处不再赘述。

本实施例中，该霍尔传感器可以采用如下方式确定该被测设备的电压信号，下面分别进行介绍：

(一)该闭环霍尔传感器通过通信接口从该监控系统获取被测设备的电压信号；

本实施例中，如图5a所示，当该闭环霍尔传感器中的微控制单元无检测接口且有通信接口时，该闭环霍尔传感器可以通过通信接口从该监控系统获取被测设备的电压信号。本实施例中，该通信接口包括无线通信接口或有线通信接口。

当该通信接口3021为无线通信接口时，如图5b所示，该通信接口3021可以是紫蜂zigbee接口，也可以是wi-fi接口，还可以是其他具有类似功能的无线通信接口，具体此处不做限定。在本实施例以及后续实施例中，仅以该无线通信接口为zigbee接口为例进行介绍。当该通信接口3021为有线通信接口时，如图5a所示，该通信接口3021可以是rs232接口，还可以是rs485接口，具体此处不做限定。在实际应用中，该rs232接口常与仪表接口连接从而进行点对点的通信，而该rs485接口常用于实现联网功能，具体此处不再赘述。此时，若有多个闭环霍尔传感器，则该多个闭环霍尔传感器可以采用级联的方式进行连接。

本实施例中，该被测设备的电压信号是由该监控系统进行检测的，具体的检测方式不做限定。

(二)该闭环霍尔传感器通过检测接口检测被测设备的电压信号；

本实施例中，如图5c所示，当该闭环霍尔传感器中的微控制单元既有检测接口，又有通信接口时，该闭环霍尔传感器可以通过检测接口检测被测设备的电压信号。

本实施例中，该闭环霍尔传感器的检测接口3022与被测设备电压检测端的正负极相连，于是，该闭环霍尔传感器可以通过该检测接口3022实时检测该被测设备电压检测端的正负极两端的电压，以确定被测设备的电压信号。

当然，该闭环霍尔传感器除了可以从该检测接口3022检测该被测设备的电压信号，也可以通过通信接口从该监控系统获取被测设备的电压信号，具体此处不做限定。

需要注意的是，该闭环霍尔传感器确定被测设备的电流信号和确定被测设备的电压信号的步骤不先后顺序限定，也就是说，该闭环霍尔传感器可以先确定改被测设备的电流信号，再确定该被测设备的电压信号；也可以先确定改被测设备的电压信号，再确定该被测设备的电流信号，具体此处不做限定。

本实施例中，当该闭环霍尔传感器确定了被测设备的电压信号和被测设备的电流信号之后，该闭环霍尔传感器可以对该被测设备的性能参数进行计算，具体可以根据用户的需求计算被测设备的电流值、被测设备的电压值、被测设备的功率以及被测设备的累积电能。其中，该被测设备的功率为该被测设备的电流值和该被测设备的电压值的乘积，该累积电能为该被测设备的功率在时间上的积分，具体计算过程此处不再赘述。

404、所述闭环霍尔传感器向监控系统发送所述性能参数。

本实施例中，当该闭环霍尔传感器计算完该被测设备的性能参数之后，该闭环霍尔传感器可以通过前文所介绍的通信接口3021向监控系统发送该被测设备的性能参数，以使得该监控系统可以对该被测设备的耗能情况进行统计分析，为更加合理的配置该被测设备的数量和分布方式做参考基础。

本实施例中，闭环霍尔传感器可以获取被测设备的电流信号和被测设备的电压信号，然后根据该被测设备的电流信号和该被测设备的电压信号计算被测设备的性能参数，而不再需要电表表体，所以，即使当需要对多个被测设备进行电能检测或者需要检测被测设备中的多路被测线路中的电流时，由于不需要电表表体参与检测和计算，所以可以在电能检测系统中灵活配置闭环霍尔传感器，进而提升了检测效率。

上面对本申请实施例中检测方法中的闭环霍尔传感器所执行的操作进行了介绍，下面下面对本申请实施例中监控系统所执行的操作进行介绍，具体请参阅图6，该检测方法中监控系统可以执行如下步骤：

601、该监控系统检测该被测设备的电压信号；

一般地，该监控系统具备检测该被测设备的电压信号的能力，所以，该监控系统可以实时检测该被测设备的电压信号，并将该被测设备的电压信号存储于该监控系统中，以备后续使用。

602、该监控系统向该闭环霍尔传感器发送该被测设备的电压信号；

本实施例中，该监控系统可以将检测到的该被测设备的电压信号发送给位于该被测设备中的线路上的闭环霍尔传感器，以便该闭环霍尔传感器进行被测设备的性能参数的计算。

603、监控系统接收闭环霍尔传感器发送的被测设备的性能参数，该被测设备的性能参数由该闭环霍尔传感器根据原边电流信号和该被测设备的电压信号计算得到，该原边电流信号为被测设备中的被测线路中的电流信号。

本实施例中，当该闭环霍尔传感器计算完该被测设备的性能参数之后，该监控系统可以接收闭环霍尔传感器发送的被测设备的性能参数，该被测设备的性能参数可以是被测设备的电流值、被测设备的电压值、被测设备的功率或者被测设备的累积电能，具体此处不做限定。于是，该监控系统可以对该被测设备的耗能情况进行统计分析，为更加合理的配置该被测设备的数量和分布方式做参考基础。

本实施例中，监控系统可以直接从闭环霍尔传感器中获取该被测设备的性能参数，而不用从电表表体中获取该被测设备的性能参数，而不再需要电表表体，所以，即使当需要对多个被测设备进行电能检测或者需要检测被测设备中的多路被测线路中的电流时，由于不需要电表表体参与检测和计算，所以可以在电能检测系统中灵活配置闭环霍尔传感器，进而提升了检测效率。

上面对本实施例中监控系统所执行的方法进行了介绍，下面对本实施例中的监控系统70进行介绍：

应当理解的是，本实施例中的监控系统可以是单台具有监控管理功能的服务器，也可以是具有监控管理功能的服务器集群，具体此处不做限定。如图7所示，是本实施例提供的一种监控系统70结构示意图，该监控系统70可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(centralprocessingunits，cpu)701和存储器702，一个或一个以上存储应用程序或数据的存储介质703(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器702和存储介质703可以是短暂存储或持久存储。更进一步地，处理器701可以设置为与存储介质703通信，处理器701用于执行存储介质703中的应用程序，具体地：

处理器701，用于检测所述被测设备的电压信号。

该监控系统70还包括输入/输出设备705，具体地：

该输入/输出设备705，用于向所述闭环霍尔传感器发送所述被测设备的电压信号；

该输入/输出设备705，还用于接收闭环霍尔传感器发送的被测设备的性能参数，所述被测设备的性能参数由所述闭环霍尔传感器根据原边电流信号和所述被测设备的电压信号计算得到，所述原边电流信号为被测设备中的被测线路中的电流信号。

应理解，该监控系统70还可以包括一个或一个以上电源704，一个或一个以上输入/输出设备705，和/或，一个或一个以上操作系统，例如windowsservertm，macosxtm，unixtm，linuxtm，freebsdtm等。

还应理解，上述图6所对应的方法实施例中，该监控系统所执行的步骤均可以基于该图7所示的监控系统70。

本实施例中，监控系统可以直接从闭环霍尔传感器中获取该被测设备的性能参数，而不用从电表表体中获取该被测设备的性能参数，而不再需要电表表体，所以，即使当需要对多个被测设备进行电能检测或者需要检测被测设备中的多路被测线路中的电流时，由于不需要电表表体参与检测和计算，所以可以在电能检测系统中灵活配置闭环霍尔传感器，进而提升了检测效率。