一种测量交流电流霍尔传感器装置

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种测量交流电流霍尔传感器装置。

背景技术

目前导弹牵引头控制电机使用的电压传感器，通常采用霍尔传感器感应电机电流传感器大小，再通过电压放大，再进行信号标准化处理，把电机电流变为0～5V标准电压信号，这个传感器电路存在如下弊端。

(1)线圈电流容易过载，使传感器损坏；

(2)抗干扰能力低；

(3)抗电源电压干扰能力低；

(4)对电磁兼容适应能力低；

(5)开环测量，采样精度低。

因此，该传感器电路满足不了现代军用电控系统的技术要求。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种测量交流电流霍尔传感器装置，包括直流电源、线圈、电压限幅电路、交流电流转电压电路、交流电流转直流电压电路、加减法比例运算电路与负电压转换电路；负电压转换电路与交流电流转电压电路、加减法比例运算电路相连，用于为加减法比例运算电路提供负电压；线圈、电压限幅电路、交流电流转电压电路、交流电流转直流电压电路、加减法比例运算电路依次相连；加减法比例运算电路用于将外部交流电流信号变为正电压信号；外部交流母线电流感应线圈，线圈产生感应电压；直流电源连接加减法比例运算电路与负电压转换电路的电源输入端。

本发明的有益效果在于：本发明的霍尔传感器装置具有交流电流转交流电压功能；对线圈电压进行限幅保护的功能；具有交流电流转直流电压的功能；具有加减法比例运算电路的功能；具有输出正负直流电压信号的功能；具有利用交流电流穿过闭合线圈，使得线圈产生自感电流的功能；霍尔传感器铁芯为闭合回路，稳定可靠，抗干扰能力强。

附图说明

图1是本发明的系统框图；

图2是电压限幅电路与交流电流转电压电路的电路图；

图3是交流电流转直流电压电路；

图4是加减法比例运算电路；

图5是负电压转换电路；

图6是闭合铁芯的示意图；

图7是线圈的示意图。

图中：P1-输入接口；P2-输出接口；U1-AC/DC转换器；U2-第一运算放大器；U3-反向稳压器；D1-第一二极管；D2-第二二极管；D3-第三二极管；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容；C4-第四电容；C5-第五电容；C6-第六电容；C7-第七电容；C21-第一极性电容；C22-第二极性电容；C23-第三极性电容；X-铁芯；Y-线圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如附图1所示，本发明一种测量交流电流霍尔传感器装置，包括直流电源、线圈、电压限幅电路、交流电流转电压电路、交流电流转直流电压电路、加减法比例运算电路与负电压转换电路；负电压转换电路与交流电流转电压电路、加减法比例运算电路相连，用于为加减法比例运算电路提供负电压；线圈、电压限幅电路、交流电流转电压电路、交流电流转直流电压电路、加减法比例运算电路依次相连；加减法比例运算电路用于将外部交流电流信号变为正电压信号；外部交流母线电流感应线圈，线圈产生感应电压；直流电源连接加减法比例运算电路与负电压转换电路的电源输入端。

具体的，所述电压限幅电路包括输入接口、第一二极管与第二二极管；输入接口与线圈连接；所述交流电流转电压电路包括第一电阻与第一电容；输入接口第一端接第一二极管负极、第二二极管正极、第一电容第一端、第一电阻第一端、交流电流转直流电压电路输入端；输入接口第二端、第一二极管正极、第二二极管负极、第一电容第二端、第一电阻第二端接地。

具体的，所述交流电流转直流电压电路包括第二电阻、第二电容、第三电容、第一极性电容、第二极性电容、第三极性电容与AC/DC转换器；交流电流转直流电压电路输入端通过第二电阻接AC/DC转换器的输入端；AC/DC转换器的低阻抗输入端通过第一极性电容接AC/DC转换器的公共输入端、第二电容第一端、第一输出端，且接地；AC/DC转换器电源输入端端通过第三极性电容接AC/DC转换器的输出端；AC/DC转换器的负电源输入端接负电压转换电路的负电压输出端、第二极性电容第一端、第三电容第一端；第三电容第二端接地；第二极性电容第二端接AC/DC转换器的平均电容输入端；AC/DC转换器的正电源输入端接第二电容第二端、直流电源。

具体的，所述加减法比例运算电路包括第三电容、第四电容、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一运算放大器与输出接口；交流电流转直流电压电路的输出端通过第三电阻接第一运算放大器的同向输入端；第一运算放大器的反向输入端通过第四电阻接地；直流电源接第一运算放大器正电源输入端；负电压转换电路输出端接第一运算放大器负电源输入端、第三电容第二端；第三电容第一端接地；第一运算放大器的第一引脚和第八引脚之间外接增益调节电阻；第一运算放大器为AD620运算放大器；第一运算放大器的第五引脚通过第五电阻接地；第一运算放大器的输出端接输出接口第一端；输出接口第二端连接直流电源、第四电容第一端；输出接口第三端、第四电容第二端接地。

具体的，所述负电压转换电路包括第六电阻、第七电阻、第三二极管、第五电容、第六电容、第七电容、反向稳压器、第一电感与第二电感；直流电源通过第二电感接第六电容第二端、反向稳压器控制输入端；直流电源接反向稳压器的电源输入端、关断控制输入端；第六电容第一端接第三二极管正极、第一电感第二端；第一电感第一端、第五电容第一端接负电压转换电路的输出端、第六电阻第一端、第七电容第一端；第六电容第二端、第七电容第二端接第七电阻第二端、反向稳压器的反馈输入端；第三二极管负极、第五电容第二端、第七电阻第一端接地。

如附图2所示交流电流转直流电压电路和电压限幅电路，交流电流转直流电压电路的作用为：把线圈感应的电流信号通过并联电阻变为电压信号；电压限幅电路的作用为：为了防止线圈感应电压超过0.7V，在线圈两端分别接一个二极管，利用二极管的正向导电性，使线圈两端的电压小于0.7V，当线圈电压大于0.7V时，超过额电压就通过二极管导向接地。

如附图3所示交流电流转直流电压电路，其作用为：把线圈感应信号通过AC/DC电路，变为直流信号。

如附图4所示加减法比例运算电路，其作用为：把AC/DC转换后的电压信号变为0～5V电压信号。

如附图5所示负电压转换电路，其作用为：+5V电压信号转为-5V电压信号。

如附图6所示闭合铁芯的示意图，其作用为：把穿过闭合铁芯的交流电流信号，感应到闭合铁芯的线圈上，铁芯材料为导磁材料。

如附图7所示线圈的示意图，其作用为：把外部交流电流信号变为线圈电流。霍尔传感器铁芯材料采用铁镍合金；线圈采用单方向绕线方式；传感器外壳采用塑料材料。

本发明的工作原理为：外部交流母线电流感应线圈，使线圈产生感应电压。在线圈两端分别接一个二极管，利用二极管的正向导电性，使线圈两端的电压小于0.7V，防止线圈感应电压超过0.7V。当线圈电压大于0.7V时，超过额电压就通过二极管导向接地；线圈的一端接地，另外一端并联一个功率电阻，把线圈电流变为交流电压信号；交流电压信号送给一个AC转DC电路。目的是把线圈感应信号通过AC/DC电路变为直流信号；直流信号再通过一个加减法比例运算电路进行加减法比例调节把直流信号变为电压信号，该电压信号为正；负电压转换电路产生负的电压信号，满足加减法比例运算电路工作需要的正电压和负电压。由于霍尔传感器没有输出信号进入比较控制，所以该霍尔传感器属于开环传感器。

本发明的霍尔传感器装置具有交流电流转交流电压功能；对线圈电压进行限幅的功能；具有交流电流转直流电压功能；具有加减法比例运算电路功能；具有输出为0～5V电压信号功能；具有利用交流电流穿过闭合线圈，使得线圈产生自感电流的功能；霍尔传感器铁芯为闭合回路，稳定可靠，抗干扰能力强。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。