东方测控

行业企业市场标准科技新品会议展会政策原创

【仪表最新专利】基于高电流范围磁阻的电流传感器

仪表专利中国仪表网2017年03月03日 13:05:00人气:16236

  【中国仪表网 仪表专利】创意无极限,仪表大发明。今天为大家介绍一项国家发明授权专利——基于高电流范围磁阻的电流传感器。该专利由霍尼韦尔国际公司申请,并于2017年3月1日获得授权公告。
  
  内容说明
  
  本发明涉及电流感应系统,并且更特别地涉及闭环电流感应系统。
  
  发明背景
  
  电气电流感应系统可以通过测量与载流导线相关的磁场来测量通过载流导线的电流( AC或DC )。例如,电流感应系统可以基于与导线相关的磁场的幅度和方向来确定通过该导线的电流的方向和幅度。在一些电流感应系统中,载流导线可以临近铁磁芯放置,该铁磁芯限定了围绕导线生成的磁场进行聚集的间隙区域。磁场在这种间隙区域聚集可以提供这样的位置,在该位置处可以可靠测量由载流导线生成的磁场。
  
  如上所述,多种不同的电流感应系统可以使用限定间隙区域的铁磁芯。使用这种载流导线和铁磁芯布置的电流感应系统可以被描述为开环感应系统或者闭环感应系统。在开环感应系统中,通过载流导线的电流可以通过测量间隙区域中的磁场来确定。在这种开环系统中,磁场传感器位于间隙区域中,并且导线临近所述芯放置,以便通过导线的电流生成聚集在间隙区域中的磁场。开环感应系统的电路可以测量由磁场传感器生成的信号,并且基于由磁场传感器生成的信号来确定载流导线中的电流。
  
  可使用闭环感应系统替代以上描述的开环感应系统。闭环感应系统可以包括如以上相对于开环感应系统描述的导线、芯和芯的间隙区域中的磁场传感器。此外闭环感应系统还可以包括围绕所述芯缠绕的次级线圈。该次级线圈可以接收来自控制电路的电流,并且在间隙区域中生成除了由通过载流导线生成的磁场之外的磁场。闭环系统的控制电路可以接收来自间隙区域中的磁场传感器的信号,并且在次级线圈中生成用于尝试将间隙区域中的磁场清零的电流。将间隙区域中的磁场清零所需要的电流量可以指示间隙区域中的磁场的幅度和方向。通过载流导线的电流的大小和方向可以基于由控制电路生成的该电流来确定,例如基于相对于载流导线的匝数的次级绕组的匝数来确定。
  
  发明内容
  

  闭环电流感应系统可以使用磁阻( MR )桥电路( 例如各向异性MR桥电路)来测量铁磁芯的间隙区域中的磁场的强度和方向。MR桥电路可以包括多个MR元件,每个MR元件具有依赖于间隙区域中的磁场的电阻。配置在惠斯通桥配置中的MR桥电路可以输出用于指示MR桥电路所在磁场的强度和方向的电压。
  
  当磁场低于阈值幅度时,例如在一些示例中小于大约25奥斯特( Oe ),MR桥电路可以精确指示磁场的强度和方向。由此,当存在于间隙区域中的磁场小于或者等于阈值幅度时,闭环感应系统中的控制电路可以基于MR桥电路的输出电压精确和可靠地控制传送到次级线圈的电流。
  


图为示出可以用于测量通过导体的电流量的闭环电流感应系统的框图
 
  然而,在较大的磁场,例如大于阈值幅度,会在MR桥电路中出现各种情况,降低了在闭环感应系统中使用的MR桥电路的期望。在一个示例中,包括在MR桥电路中的每一个MR元件可能在存在较大磁场时趋向“饱和”至相同的阻值。该饱和效应可能引发惠斯通桥配置中的MR桥电路的输出电压降向零伏,其在间隙区域中的磁场大约在0Oe时可能也是相同的MR桥电路的输出电压。在MR桥电路的输出电压中展现的该模糊性,可能引发闭环感应系统的控制电路不精确地控制通过次级线圈的电流。对通过次级线圈的电流的不精确控制可能引发对间隙区域中的磁场的不精确感应,特别是在间隙区域中的磁场(即载流导线中的电流)经历大和/或快速波动的情形。换言之,对于间隙区域中的磁场的大和/或快速改变,闭环感应系统的控制电路可能不会精确和可靠地控制,并且由此,对通过载流导线的电流的测量可能受制于在这种情形下的误差。
  
  在根据本发明的一些示例中,一种系统包括MR桥电路、磁场传感器和第一可调负载。MR桥电路被配置成接收供电节点和接地节点之间的供电电压,并且被配置成生成指示磁场的强度和方向的输出电压。MR桥电路包括串联连接在供电节点和接地节点之间的第一和第二MR元件,以及串联连接在供电节点和接地节点之间的第三和第四MR元件。所述输出电压在第一及第二MR元件公共的第一节点和第三及第四MR元件公共的第二节点之间生成。磁场传感器被配置成基于磁场的强度和方向生成信号。第一可调负载与MR元件之一并联连接。第一可调负载具有基于由磁场传感器生成的信号控制的第一电阻。
  
  在根据本发明的其它示例中,一种系统包括MR桥电路、磁场传感器、第一可调负载和第二可调负载。MR桥电路被配置成生成指示磁场的强度和方向的输出电压。磁场传感器被配置成基于磁场的强度和方向生成信号。第一可调负载连接到MR桥电路。第一可调负载具有基于由磁场传感器生成的信号控制的第一电阻。第二可调负载连接到MR桥电路。第二可调负载具有基于由磁场传感器生成的信号控制的第二电阻。由MR桥电路生成的输出电压依赖于第一和第二电阻的值。
  
  如需进一步了解,请下载该专利完整说明书。
  
  更多仪表技术专利最新动态,请持续关注【仪表专利】
(本文来源:中国仪表网转载请注明出处
关注本网官方微信 随时阅专业资讯
仪表站APP 让生意更简单
@仪表网

全年征稿 / 资讯合作

联系邮箱:ybzhan@QQ.com
  • 凡本网注明"来源:中国仪表网"的所有作品,版权均属于中国仪表网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明"来源:中国仪表网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
  • 本网转载并注明自其它来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品来源,并自负版权等法律责任。
  • 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。
  • 合作、投稿、转载授权等相关事宜,请联系本网。联系电话:0571-87759945,QQ:1103027433。
成丰仪表——中国第三代流量计领军品牌


返回首页