CN212379466U - 一种具有快速消磁能力的零磁通tmr电流检测传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有快速消磁能力的零磁通TMR电流检测传感器，包括圆形开口磁环、TMR芯片、差分放大电路、功率放大电路、低通滤波模块、AD采样模块、主控单元、反馈电路、电源、消磁电路及聚磁环，TMR芯片位于圆形开口磁环的气隙开口中，TMR芯片接收待测导线电流的磁信号，将磁信号转换为电压信号后发送给差分放大电路，差分放大电路输出信号给功率放大电路，功率放大电路输出信号给低通滤波模块，低通滤波模块输出信号分别发送给反馈电路及AD采样模块，反馈电路将反馈的信号发送给TMR芯片，AD采样模块与主控单元连接，所述的电源用于供电，消磁电路用于为聚磁环去磁。具有量程大、精度高、低成本、体积小、便于维护安装的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器电流测量领域，尤其涉及一种具有快速消磁能力的零磁通TMR(Tunnel Magnetoresistance，隧穿磁阻)电流检测传感器。
背景技术
电流检测传感器是为电力***进行电能计量、监测、控制、保护等提供电流信号的重要设备，非接触电流检测传感器对于电网的监测与控制具有重要意义。
磁感应类型的电流检测传感器由于聚磁线圈的存在，每次电流测量完成后在线圈内会有剩磁，这些剩磁会影响下次对电流的测量结果。因此，有必要对这些剩磁进行消磁处理。
并且，现有的电流检测传感器还存在无法测量直流电流、在大故障电流下易饱和、体积大、重量重等缺点，难以满足新一代电力***在线检测、高精度故障诊断等发展新需求。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种具有快速消磁能力的零磁通TMR电流检测传感器。
本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种具有快速消磁能力的零磁通TMR电流检测传感器，其特征在于：包括圆形开口磁环、TMR芯片、差分放大电路、功率放大电路、低通滤波模块、AD采样模块、主控单元、反馈电路、电源、消磁电路及聚磁环，所述的TMR芯片位于圆形开口磁环的气隙开口中，TMR芯片的输出端与差分放大电路的输入端连接，用于接收待测导线电流的磁信号，并将磁信号转换为电压信号后发送给差分放大电路，差分放大电路的输出端与功率放大电路的输入端连接，用于输出电压信号给功率放大电路，功率放大电路的输出端与低通滤波模块的输入端连接，用于输出电压信号给低通滤波模块，低通滤波模块的输出端分别与反馈电路的输入端以及AD采样模块的输入端连接，用于将输出的信号分别发送给反馈电路及AD采样模块，反馈电路的输出端与TMR芯片的输入端连接，用于将反馈的信号发送给TMR芯片，AD采样模块的输出端与主控单元的输入端连接，所述的电源为TMR芯片、差分放大电路、功率放大电路及低通滤波模块供电，为消磁电路充电，消磁电路的输出端与聚磁环的输入端连接，用于为聚磁环去磁。
而且，所述的差分放大电路用于放大TMR传感器的输出电压和减小零点漂移。
而且，所述TMR芯片的型号为：TMR2705。
而且，所述主控单元的型号为：PIC16C5
本实用新型的优点和有益效果为：
1、本TMR电流检测传感器具有快速消磁以及测量精度高的优点。本实用新型通过使用消磁电路对线圈进行处理后，能够消除剩磁，提高测量精度。通过采用负反馈结构，反馈磁场补偿被测电流产生的磁场，使得聚磁环中的合成磁场减小，TMR芯片的输出电压减小，反馈电流减小，直至最后反馈磁场与主磁场动态平衡，使电流传感器工作在零磁通状态，实现快速消磁的目的，从而提高对电流的测量精度。
TMR磁感应芯片，为***磁感应技术，其灵敏度、分辨率、功耗、温度特性较上一代产品均有10倍以上的提升，全芯片级制程控制能够提供可靠的品质和合理的价格。因此，本实用新型通过将TMR芯片应用到电流检测传感器上，可以有效提升现代电力***电流监测的精度。同时，由于TMR芯片自身的优越性能，使整体传感器能够实现对直流电流的测量以及具有不易饱和、体积小、重量轻的特点。
2、本具有快速消磁能力的零磁通TMR电流检测传感器，除聚磁环外都集成在了电路板上，便于拆装、维护。
附图说明
图1为本实用新型的原理方框图；
图2为本实用新型的结构示意图。
附图标记说明：
1-圆形开口磁环、2-反馈线圈、3-电流导线、4-TMR芯片、5-取样电阻。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
一种具有快速消磁能力的零磁通TMR电流检测传感器，其特征在于：包括圆形开口磁环1、TMR芯片4、差分放大电路、功率放大电路、低通滤波模块、AD采样模块、主控单元、反馈电路、电源、消磁电路及聚磁环，所述的TMR芯片位于圆形开口磁环的气隙开口中，所述的TMR芯片接收待测导线电流的磁信号，将磁信号转换为电压信号后发送给差分放大电路，差分放大电路输出电压信号给功率放大电路，功率放大电路输出电压信号给低通滤波模块，低通滤波模块输出信号分别发送给反馈电路及AD采样模块，反馈电路将反馈的信号发送给TMR芯片，AD采样模块与主控单元连接，所述的电源为TMR芯片、差分放大电路、功率放大电路及低通滤波模块供电，为消磁电路充电，消磁电路用于为与其连接的聚磁环去磁。
待测电流经电流导线3从圆形开口磁环穿过，TMR电流传感器芯片位于圆形开口磁环的气隙开口中，将被测电流的磁信号转换为电压信号，实现电流的非接触式测量。放大电路模块主要由运算放大器构成，主要作用是放大TMR芯片的输出电压和减小零点漂移。当TMR电流传感器工作在零磁通工作状态时，由于需要驱动反馈线圈2以及取样电阻5，需要再加一个功率放大电路使反馈回路正常工作。在闭环TMR电流传感器中，漆包线缠绕在聚磁环构成反馈线圈，此线圈有两个作用，其一是产生反馈信号使TMR电流传感器工作在零磁通状态。其二是使聚磁环退磁。最后通AD采样模块转换为数字信号并通过主控芯片进行数字处理、信号特征提取。
待测电流通过电流导线从聚磁环的中心穿过，电流导线产生的磁场被被聚磁环聚集后，施加于TMR芯片上，TMR芯片输出一个差分电压，经差分放大电路进行电压放大，但此时的电压信号中功率较小，无法驱动反馈电路中的反馈线圈，所以需要再经过一个功率放大电路，对输出信号的电流进行放大，放大后的反馈电流流入反向缠绕在聚磁环上的反馈线圈，从而产生反馈磁场。反馈磁场补偿被测电流产生的磁场，使得聚磁环中的合成磁场减小，TMR芯片的输出电压减小，反馈电流减小，直至最后反馈磁场与主磁场动态平衡。整个负反馈过程用时非常短，所以零磁通TMR电流传感器能够具有较高的响应速度以及精度。采样电阻上的电压输出值按照一定比例进行换算后即为所测电流值大小。
如图2所示，使用时，TMR芯片放置于圆形磁环的缺口位置，电流直导线从圆形聚磁环中穿过，产生的磁场被被聚磁环聚集后，施加与TMR芯片上，TMR芯片与放大电路相连。线圈缠绕在圆形聚磁环上，圆形聚磁环一端连接反馈电流，另一端连接采样电阻。采样电阻上的电压输出值按照一定比例进行换算后即为所测电流值大小。
尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (4)
1.一种具有快速消磁能力的零磁通TMR电流检测传感器，其特征在于：包括圆形开口磁环、TMR芯片、差分放大电路、功率放大电路、低通滤波模块、AD采样模块、主控单元、反馈电路、电源、消磁电路及聚磁环，所述的TMR芯片位于圆形开口磁环的气隙开口中，TMR芯片的输出端与差分放大电路的输入端连接，用于接收待测导线电流的磁信号，并将磁信号转换为电压信号后发送给差分放大电路，差分放大电路的输出端与功率放大电路的输入端连接，用于输出电压信号给功率放大电路，功率放大电路的输出端与低通滤波模块的输入端连接，用于输出电压信号给低通滤波模块，低通滤波模块的输出端分别与反馈电路的输入端以及AD采样模块的输入端连接，用于将输出的信号分别发送给反馈电路及AD采样模块，反馈电路的输出端与TMR芯片的输入端连接，用于将反馈的信号发送给TMR芯片，AD采样模块的输出端与主控单元的输入端连接，所述的电源为TMR芯片、差分放大电路、功率放大电路及低通滤波模块供电，为消磁电路充电，消磁电路的输出端与聚磁环的输入端连接，用于为聚磁环去磁。
2.根据权利要求1所述的一种具有快速消磁能力的零磁通TMR电流检测传感器，其特征在于：所述的差分放大电路用于放大TMR传感器的输出电压和减小零点漂移。
3.根据权利要求1所述的一种具有快速消磁能力的零磁通TMR电流检测传感器，其特征在于：所述TMR芯片的型号为：TMR2705。
4.根据权利要求1所述的一种具有快速消磁能力的零磁通TMR电流检测传感器，其特征在于：所述主控单元的型号为：PIC16C5。
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