一种继电器电流测量和电磁干扰屏蔽方法

技术领域

本发明涉及电磁干扰屏蔽的技术领域,更具体地说，它涉及一种继电器电流测量和电磁干扰屏蔽方法。

背景技术

传统大电流继电器作为被动器件，自身无法对电流进行测试，可能会存在过流风险，需要在外部增加电流检测电路。但继电器自身辐射出的电磁干扰信号比较复杂，提升了电流检测的难度，增加了电路的复杂程度和体积。

现有采用的是在继电器的控制的控制电路上安装霍尔传感器，测量继电器中通过的电流。检测到过流时，将信号发送至单片机，控制断开继电器。

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，利用霍尔传感器能够捕捉到半导体材料的磁场来对物体进行实时测量，应用于测量不同强度电流产生的磁场大小，从而推断出原边电流的大小。在实际应用中，当霍尔传感器受外界环境干扰，测量系统的测量结果就会发生异常，故而会影响对继电器控制。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供可以在继电器复杂的电磁环境下，准确测量继电器上通过的电流，在过流时有效保护继电器和主回路硬件的继电器电流测量和电磁干扰屏蔽方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种继电器电流测量和电磁干扰屏蔽方法，步骤如下：

S1、在继电器上电流输入端安置两个霍尔传感器，

对继电器的接线端罩设安装第一屏蔽罩，

在对霍尔传感器外罩设第二屏蔽罩；

S2、使用校准单元对霍尔传感器校准，采用分段线性拟合算法计算出原边电流与霍尔传感器输出的曲线关系；

S3、使用“限幅滤波算法”和“递推平均滤波算法”，结合校准的曲线，对两个霍尔传感器计算值加权平均，实现滤波效果，得到实际的原边电流，以便控制是否断开继电器。

本发明进一步设置为：所述步骤2中校准单元输出给两个霍尔传感器校准，用于相互对照测量，

校准单元包括输入给霍尔传感器的供电电流，以便霍尔传感器输出对继电器的检测电流，

还包括用于采集和发送检测电流的信号调节电路，信号调节电路经过信号转换后发送至单片机。

本发明进一步设置为：所述继电器上用于接线的输入端和输出端伸出第一屏蔽罩。

本发明进一步设置为：所述第二屏蔽罩和第一屏蔽罩采用坡莫合金制成。

本发明进一步设置为：所述第二屏蔽罩设于两个霍尔传感器和继电器输入端的外侧，以便形成有聚拢被测原边电流产生的磁场。

对比现有技术的不足，本发明的有益效果为：

使用高导磁率的坡莫合金屏蔽罩改变干扰源的磁路方向，降低了干扰，聚拢了被测电流产生的磁场，提升了测量准确性，使用算法滤除剩余电磁干扰，提高测量准确性。

可以在继电器复杂的电磁环境下，准确测量继电器上通过的电流，在过流时有效保护继电器和主回路硬件。省去了主回路电路的检测部分，降低了电路的复杂度、体积和成本。

附图说明

图1为线圈工作时产生的磁场示意图；

图2为永磁体产生的磁场示意图；

图3为设置第一屏蔽罩和第二屏蔽罩后的磁路方向示意图；

图4为未设置第二屏蔽罩的磁场方向示意图；

图5为设置第二屏蔽罩的磁场方向示意图；

图6为校准单元的电路示意图。

继电器1、霍尔传感器（31，32）、第一屏蔽罩21、第二屏蔽罩22、输入端31、输出端32。

具体实施方式

本发明的具体步骤如下：

第一步骤：在继电器1上电流输入端11安置两个霍尔传感器（31，32），该输入端11为继电器1的原边电流。输入端为连接金属铜杆。

然后在对继电器1的接线端罩设安装第一屏蔽罩21，期间继电器1上用于接线的输入端11和输出端12伸出第一屏蔽罩21用于接线。

在对霍尔传感器外罩设第二屏蔽罩22，该第二屏蔽罩22设于两个霍尔传感器和继电器1输入端的外侧，以便形成有聚拢被测原边电流产生的磁场。

如图4-5所示：使用第二屏蔽罩22将流过继电器1输入端电流产生的磁场集中在一个区域内，同时也可以使杂散磁场（该杂散磁场强度为 1.25 mT，是在 1000 A/m 条件下产生的 (ISO 11452-8)）源尽可能远离传感器芯片，可以让传感器采集到更强的信号，从而提高信号与外部杂散磁场的比率，气隙越窄，抗杂散磁场干扰的能力越强。相比低磁导率（或高磁阻）气隙，杂散磁场更易通过磁导率高的屏蔽罩，从而避免了对传感器芯片的干扰。参数屏蔽系数 (SF) 可用于量化对外部杂散磁场的抗干扰能力。系数越大，抗杂散磁场干扰能力越强。该系数定义为，外部施加的均匀磁场 (Bext) 与传感器芯片测得的衰减磁场(Bint) 之比，即 SF=Bext/Bint。

第二屏蔽罩22和第一屏蔽罩21采用坡莫合金制成。坡莫合金的最大特点是具有很高的导磁率，它们的饱和磁感应强度一般在0.6-1.0T之间，使用坡莫合金搭建的屏蔽罩，可以明显改变线圈和永磁体产生的磁路穿过霍尔传感器，以有效衰减干扰。如图1-图3的对比。

虽然经过屏蔽，但仍有少量强度极低的干扰磁场透过屏蔽罩。

如图6所示：第二步骤：使用校准单元对霍尔传感器校准，采用分段线性拟合算法计算出原边电流与霍尔传感器输出的曲线关系；校准单元输出给两个霍尔传感器校准，用于相互对照测量，

校准单元包括输入给霍尔传感器的供电电流，以便霍尔传感器输出对继电器1的检测电流，

还包括用于采集和发送检测电流的信号调节电路，信号调节电路经过信号转换后发送至单片机MCU。

第三步骤：使用“限幅滤波算法”和“递推平均滤波算法”，结合校准的曲线，对两个霍尔传感器计算值加权平均，实现滤波效果，得到实际的原边电流，当出现过流时，控制继电器1断开。使用算法滤除剩余电磁干扰，提高测量准确性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。