高度集成式高精度磁探针式电流传感器的制作方法

1.本发明涉及电流传感器领域，具体涉及高度集成式高精度磁探针式电流传感器。


背景技术：

2.电流传感器也称磁传感器，是一种检测装置，能感受到被测电流的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，可以在家用电器、智能电网、电动车、风力发电等等，在我们生活中都用到很多磁传感器，比如说电脑硬盘、指南针，家用电器等等。
3.目前传统常用的电流传感器主要是霍尔电流传感器，但传统的霍尔电流传感器是用霍尔元器件作为探测器来检测电流的，缺点是精度及线性度差，温度特性差，容易受温度影响；
4.因此随着技术的发展以及测量的要求越来越高，更具性能优势的磁通门原理传感器快速占领市场(与霍尔传感器不同，磁通门电流传感器是通过用非晶带材片做成探头来感知并测量原边磁场的，称为磁探针式电流传感器)。比如，医疗核磁共振成像、高精度功率测量、高精度设备校验、高稳定电源系统、高能物理加速器、电池测试系统、精确电机控制等都大部分用上了更高精度、更稳定、抗干扰能力更强的磁通门电流传感器。
5.该电流传感器的工作原理为：原边(待测)电流在磁路中产生磁场后，磁路气隙中的磁传感器将对磁场进行检测，经信号放大和调整后，输出补偿电流驱动磁路的补偿电路，以抵消由原边电流感应的磁场。目前，电流传感器的类型包括：霍尔、拾波线圈和磁通门电流传感器等。其中，磁通门电流传感器因具有高灵敏度、温度稳定性及低零漂等特性得到了广泛的使用。
6.随着市场不断的需求，有必要研究一款结构设计更高度集成的磁探针式电流传感器。


技术实现要素：

7.为解决现有技术存在的不足，本发明提供了高度集成式高精度磁探针式电流传感器。
8.本发明的技术方案为：
9.本发明提供了高度集成式高精度磁探针式电流传感器，包括有磁路铁芯、原边线圈、磁场探针、检测电阻、处理芯片、放大器和补偿线圈；
10.原边线圈插入磁路铁芯内，磁场探针和补偿线圈套接于磁路铁芯上，磁场探针和补偿线圈套接在磁芯两侧，原边线圈位于磁场探针和补偿线圈之间的位置，
11.补偿线圈与磁场探针相连，磁场探针的一端依次与处理芯片(型号为drv401)、放大器连接补偿线圈的一端，补偿线圈的另一端分别连接有电压输出端和检测电阻端。
12.优选的，磁路铁芯由左右两个相互配合的左铁芯片和右铁芯片组合而成；
13.左铁芯片和右铁芯片相互朝向的一面上下两端分别延伸有可相互交错配合的第一配合部和第二配合部，的左铁芯片和右铁芯片相互朝向的一面中段弯曲折叠分别形成有第一分隔部和第二分隔部，左铁芯片和右铁芯片组合后的铁芯内部被各自的第一分隔部和第二分隔部分为上下两层的第一空腔、第二空腔、第三空腔和第四空腔。
14.优选的，第一空腔的第一分隔部上表面与第三空腔的第二分隔部上表面相互平行；左铁芯片的板材厚度为h3，第一空腔的内腔垂直距离为h1，第三空腔的内腔垂直距离为h2，第一空腔的垂直距离小于第三空腔的垂直距离的垂直距离，第一空腔和第三空腔的内腔垂直距离公式为h1+h3＝h2。
15.优选的，第一配合部的最外端为斜角状，该斜角的角度为锐角。
16.优选的，锐角角度为50～60
°
。
17.优选的，左铁芯片和右铁芯片均由呈直条状的材质为1j85型号的坡莫合金金属条弯折而成。
18.优选的，磁路铁芯与补偿线圈位置相紧靠。
19.优选的，磁场探针为钴基非晶带材材料制造。
20.本发明所达到的有益效果为：补偿线圈在工作期间可以有效的给磁路铁芯去磁，这样减小了偏移量，提高了检测精确度。
21.磁路铁芯结构设计简单，易于加工，易于生产成本的降低；使用本铁芯组装电流传感器时，易于组装，易于生产效率的提高。
22.处理芯片已经把积分器电路集成到这块芯片当中，进一步提高了传感器的集成度，缩小了体积，减轻了器件的重量，在处理芯片外部的电路中，选择了合适的电子元件，构建合理的电路，使得各个电子元件在工作中的噪声降低在了合理的范围内，不会对产品的输出精度造成影响。
附图说明
23.图1是本发明传感器的内部结构示意图。
24.图2是本发明左铁芯片的结构示意图。
25.图3是本发明右铁芯片的结构示意图。
26.图4是本发明左铁芯片和右铁芯片组合后的磁路铁芯结构示意图。
27.图5是本发明传感器的原理框图。
28.附图中，1、磁路铁芯；2、原边线圈；3、磁场探针；4、检测电阻；5、处理芯片；6、放大器；7、补偿线圈；8、电压输出端；9、检测电阻端；11、第一配合部；12、第二配合部；10a、左铁芯片；100a、第一分隔部；101a、第一空腔；102a、第二空腔；10b、右铁芯片；100b、第二分隔部；101b、第三空腔；102b、第四空腔。
具体实施方式
29.为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
30.如图1～5所示，本发明提供了高度集成式高精度磁探针式电流传感器，
31.包括有磁路铁芯1、原边线圈2、磁场探针3、检测电阻4、处理芯片5、放大器6和补偿
线圈7；
32.原边线圈2插入磁路铁芯1内，磁场探针3和补偿线圈7套接于磁路铁芯1上，磁场探针3和补偿线圈7套接在磁芯两侧，原边线圈2位于磁场探针3和补偿线圈7之间的位置，
33.补偿线圈7与磁场探针3相连，磁场探针3的一端依次与处理芯片5(型号为drv401的芯片，内含积分器)和放大器6连接补偿线圈7的一端，补偿线圈7的另一端分别连接有电压输出端8和检测电阻端9，
34.磁路铁芯1与补偿线圈7位置相紧靠；使得补偿线圈7对磁路铁芯1去磁效果更好。
35.磁场探针3为钴基非晶带材材料制造；钴基非晶带材具有超细微晶粒结构，以其高的磁导率、高饱和磁感、低铁损和优良的稳定性，满足了电子产品向高频化、大电流化、小型化、节能化方向发展的需要。
36.该磁路铁芯1由左右两个相互配合的左铁芯片10a和右铁芯片10b组合而成；
37.的左铁芯片10a和右铁芯片10b相互朝向的一面上下两端分别延伸有可相互交错配合的第一配合部11和第二配合部12，
38.的左铁芯片10a和右铁芯片10b相互朝向的一面中段弯曲折叠分别形成有第一分隔部100a和第二分隔部100b，
39.左铁芯片10a和右铁芯片10b组合后的铁芯内部被各自的第一分隔部100a和第二分隔部100b分为上下两层的第一空腔101a、第二空腔102a、第三空腔101b和第四空腔102b，
40.第一配合部11的最外端为斜角状，该斜角的角度为锐角，该锐角角度为50～60
°
，便于左铁芯片10a和右铁芯片10b相互交错配合。
41.左铁芯片10a和右铁芯片10b均由呈直条状的材质为1j85型号的坡莫合金金属条弯折而成。
42.左铁芯片10a和右铁芯片10b相互交错配合后，第一空腔101a的第一分隔部100a上表面与第三空腔101b的第二分隔部100b上表面相互平行；
43.左铁芯片10a的板材厚度为h3，第一空腔101a的内腔垂直距离为h1，第三空腔101b的内腔垂直距离为h2，第一空腔101a的垂直距离小于第三空腔101b的垂直距离的垂直距离，且为满足左铁芯片10a和右铁芯片10b相互交错配合后，第一空腔101a的第一分隔部100a上表面与第三空腔101b的第二分隔部100b上表面相互平行的结构，第一空腔101a和第三空腔101b的内腔垂直距离公式为h1+h3＝h2。
44.磁路铁芯1结构具有以下有益效果：本磁路铁芯1结构设计简单，易于加工，易于生产成本的降低；使用本铁芯组装电流传感器时，易于组装，易于生产效率的提高。
45.本实施例在使用时，本发明原理：电流通过原边线圈2，会在周围产生磁场，这个磁场被坡莫合金材料制作的磁路铁芯1聚集，并被磁场探针3感应，在磁场探针3所围绕的线圈会产生电信号，这个电信号经过处理芯片5处理(型号为drv401的芯片，内含积分器)以及放大器6，转换成一个补偿电流，补偿电流通过多匝数的补偿线圈7时，产生对应的磁场，这个磁场与原边线圈2所产生的磁场方向相反，大小相等，相互抵消，这使得磁场探针3就处在零磁通状态，原边线圈2的电流发生变化时，磁场探针3就会感应出新的补偿电流，使其重新到达平衡状态，整个平衡过程时间十分短，是一个动态平衡，所以工作期间可以有效的给磁路铁芯1去磁，这样减小了偏移量，提高了精确度，在稳定度方面也有很大的提高，测量范围从几安培到几百安培，部分峰值电流超过1000a。
46.另外磁探针式电流传感器所使用的处理芯片5，已经把积分器电路集成到这块芯片当中，进一步提高了传感器的集成度，缩小了体积，减轻了器件的重量，在处理芯片5外部的电路中，选择了合适的电子元件，构建合理的电路，使得各个电子元件在工作中的噪声降低在了合理的范围内，不会对产品的输出精度造成影响。
47.以上的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。