專利名稱：交直流漏電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電流傳感器，特別涉及一種用于檢測直流電源系統(tǒng)或用電設(shè)
備的交、直漏電信號的電流傳感器。
背景技術(shù)：
在使用直流控制系統(tǒng)的電力、化工、電信、鐵道等部門，對直流電源系統(tǒng)的安全運 行要求十分嚴(yán)格，實施監(jiān)測直流電源系統(tǒng)對地漏電流狀況，尤其是對地漏電流中的微小電 流的檢測，已經(jīng)廣泛應(yīng)用直流漏電流傳感器(又稱小電流傳感器)。如在中國申請?zhí)枮?012312401的專利公開了一種穿孔式直流小電流傳感器，其包括一帶通孔且封閉的鐵芯及 所述鐵芯上載有的直流漏電流檢測電路，該檢測電路包括繞在所述鐵芯的反饋線圈及順序 電連接的振蕩磁調(diào)制器、有源濾波器、積分無差調(diào)節(jié)放大器，積分無差調(diào)節(jié)放大器的輸出端 與所述反饋線圈的一端連接，所述反饋線圈的另一端通過一電阻接地，所述振蕩磁調(diào)制器 由繞在所述鐵芯上的激磁線圈和運算放大器直接連接構(gòu)成；該傳感器利用磁調(diào)制和磁平衡 相結(jié)合的原理，實現(xiàn)直流電源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)漏電流的在線檢測，它具有靈敏度和穩(wěn)定性高，抗干 擾能力強的特性。 近幾年，直流電源系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)依據(jù)電源系統(tǒng)實際運行狀況，認(rèn)為直流電源的饋 電回路中存在現(xiàn)場交流供電網(wǎng)絡(luò)對直流饋電回路的干擾，迫切需要在直流饋電回路中監(jiān)控 可能存在的交流漏電流。上述直流漏電流傳感器不具備檢測交流電流功能，對交流電流的 檢測需要另行安裝交流互感器及檢測網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。因此，必然使得該測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、線 路繁瑣、難于推廣使用。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的問題是提供一種交直流漏電流傳感器，能同時檢測交流和 直流漏電流信號。 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的基本構(gòu)思是在包括一鐵芯及所述鐵芯載 有的直流漏電流檢測電路的傳感器上設(shè)置交流漏電流檢測電路，其分別通過兩種方式弓I出 載有交流漏電流信息的交流信號，然后經(jīng)過相同的交流信號處理電路來提取出交流漏電流 信息，從而實現(xiàn)同時檢測交流和直流漏電流信號。 作為本實用新型的第一種技術(shù)方案是一種交直流漏電流傳感器，包括一帶通孔 且封閉的鐵芯及所述鐵芯上載有的直流漏電流檢測電路，載有交流或直流電流的被檢測線 路從所述通孔中穿過，所述直流漏電流檢測電路包括依次連接的振蕩磁調(diào)制器回路和快速 濾波器回路，所述振蕩磁調(diào)制器回路由第一運算放大器和繞在所述鐵芯的激磁線圈連接構(gòu) 成，還包括所述鐵芯上載有的交流漏電流檢測電路，所述交流漏電流檢測電路包括繞在所 述鐵芯的交流感應(yīng)線圈及與所述交流感應(yīng)線圈連接的交流信號處理電路。 作為本實用新型的第二種技術(shù)方案是一種交直流漏電流傳感器，包括一帶通孔 且封閉的鐵芯及所述鐵芯上載有的直流漏電流檢測電路，載有交流或直流電流的被檢測線路從所述通孔中穿過，所述直流漏電流檢測電路包括依次連接的振蕩磁調(diào)制器回路和快速 濾波器回路，所述振蕩磁調(diào)制器回路包括繞在所述鐵芯的激磁線圈和第一運算放大器連接 構(gòu)成，還包括所述鐵芯上載有的交流漏電流檢測電路，所述交流漏電流檢測電路包括電阻 和交流信號處理電路，所述電阻的一端連接所述激磁線圈的一端和所述交流信號處理電 路，所述電阻的另一端接地。 作為以上兩種技術(shù)方案的具體方案，所述交流信號處理電路包括第二運算放大器 回路，用于放大處理輸入信號并輸出相應(yīng)的電壓信號；與所述第二運算放大器回路的輸出 端連接的帶通濾波器回路，用于慮出特定頻率段的交流電壓信號。 進一步的方案是，所述交流信號處理電路還包括與所述帶通濾波器回路的輸出端 連接的整流回路，用于處理所述特定頻率段的交流電壓信號并以直流電壓信號的方式輸出 交流漏電流檢測結(jié)果。 所述整流回路是全波整流回路或半波整流回路。 還包括所述與整流回路的輸出端連接的后置輸出電路，所述后置輸出電路是電壓 電流轉(zhuǎn)換電路、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路或模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。 再進一步的方案是，所述直流漏電流檢測電路還包括與所述快速濾波器回路的輸
出端連接的比例放大器回路。所述比例放大器回路的輸出端連有后置輸出電路，所述后置
輸出電路是電壓電流信號轉(zhuǎn)換電路、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路或模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。 另再進一步的方案是，所述直流漏電流檢測電路還包括一繞在所述鐵芯的反饋線
圈及積分無差調(diào)節(jié)放大器回路，所述積分無差調(diào)節(jié)放大器回路的輸入端與所述快速濾波器
回路的輸出端連接，所述反饋線圈的一端接地，所述反饋線圈的另一端通過采樣電阻與所
述積分無差調(diào)節(jié)放大器回路的輸出端連接。所述直流漏電流檢測電路的輸出端連有后置輸
出電路，所述后置輸出電路是電壓電流信號轉(zhuǎn)換電路、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路或模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。 本實用新型交直流漏電流傳感器通過同一鐵芯同時載有直流漏電流檢測電路和 交流漏電流檢測電路，交流漏電流檢測電路先直接通過激磁線圈或通過一交流感應(yīng)線圈弓I 出載有交流漏電流信息的交流信號，再通過交流信號處理電路提取出交流漏電流信息，從 而實現(xiàn)對被檢測線路同時檢測交流和直流漏電流信號，結(jié)構(gòu)簡單， 一器多用，成本減小，經(jīng) 濟效益顯著，便于推廣使用。本實用新型交直流漏電流傳感器在同一鐵芯上可以實現(xiàn)對同 一被檢測線路的交、直流漏電流(小電流)信號的分別或同時采樣，獨立分離與處理，獨立 兩端輸出。本實用新型交直流漏電流傳感器在直流漏電流檢測電路與交流漏電流檢測電 路的輸出端別接上后置輸出電路，實現(xiàn)檢測結(jié)果的電壓輸出、電流輸出、頻率輸出、RS484或 RS232數(shù)字化輸出等多種輸出方式。

圖1為本實用新型實施例一的示意圖； 圖2為本實用新型實施例二的示意圖； 圖3為本實用新型實施例三的示意圖。
具體實施方式
實施例一 如圖1所示，本實用新型交直流漏電流傳感器包括一帶通孔且封閉的鐵芯l，所述 鐵芯1上同時載有直流漏電流檢測電路及交流漏電流檢測電路，載有交流或直流電流的被 檢測線路5從所述通孔中穿過；直流漏電流檢測電路包括振蕩磁調(diào)制器回路6、快速濾波器 回路、比例放大器回路，振蕩磁調(diào)制器回路6由繞在鐵芯1上的激磁線圈2和第一運算放大 器連接構(gòu)成，快速濾波器回路的輸入端連接振蕩磁調(diào)制器回路的輸出端，比例放大器回路 的輸入端連接快速濾波器回路的輸出端，比例放大器回路的輸出端輸出直流漏電流的檢測 結(jié)果；交流漏電流檢測電路包括繞在鐵芯1上的交流感應(yīng)線圈3及與所述交流感應(yīng)線圈3 連接的交流信號處理電路8，交流信號處理電路8包括第二運算放大器回路、與第二運算放 大器回路的輸出端連接帶通濾波器回路、與帶通濾波器回路的輸出端連接的整流回路，整 流回路的輸出端輸出交流漏電流檢測結(jié)果，第二運算放大器回路的輸入端連接交流感應(yīng)線 圈3 ;整流回路可以是由兩個集成運算放大器構(gòu)成的全波整流回路，也可以是由一個集成 運算放大器構(gòu)成的半波整流回路。 直流漏電流檢測電路的工作原理振蕩磁調(diào)制器回路6作為激磁信號源在激磁線 圈2中產(chǎn)生方波信號，當(dāng)被檢測電路存在直流漏電流時，直流漏電流會在鐵芯1中產(chǎn)生直流 偏移磁勢，激磁線圈2中的方波信號受到直流偏移磁勢的影響而發(fā)生不對稱的偏移(調(diào)制 過程)，然后通過快速濾波器回路濾掉交流信號并保留輸出與直流偏移磁勢大小和方向有 關(guān)的直流電壓信號(解調(diào)過程)，為了配合后置輸出或顯示電路所需要的電壓大小，再經(jīng)過 比例放大器回路放大處理，獲得形式為直流電壓信號的檢測結(jié)果，該直流電壓信號大小與 方向正比于直流漏電流大小與方向，從而實現(xiàn)對直流漏電流的開環(huán)檢測。 交流漏電流檢測電路的工作原理首先帶通濾波器的中心頻率偏離振蕩磁調(diào)制器 回路6的方波信號的頻率；當(dāng)被檢測電路存在交流漏電流時，交流感應(yīng)線圈3中會存在兩種 頻率的交流電流信號，都是鐵芯中的磁路變化導(dǎo)致交流感應(yīng)線圈3有電流，第一種交流電 流信號是由方波信號在鐵芯1中引起的磁路變化而產(chǎn)生的，第二種交流電流信號是由交流 漏電流在鐵芯1中引起的磁路變化而產(chǎn)生的；然后經(jīng)過第二運算放大器回路放大轉(zhuǎn)換輸出 對應(yīng)的交流電壓信號(由于交流電流信號很弱，直接輸入帶通濾波器回路中是無法帶動帶 通濾波器回路正常工作，因此交流電流信號需要經(jīng)過第二運算放大器回路進行放大轉(zhuǎn)換處 理)，再經(jīng)過帶通濾波器回路濾掉第一種交流電流信號并輸出特定頻率段、屬于第二種交流 電流信號的交流電壓信號，此時的交流電壓信號與交流漏電流的振幅大小成正比、頻率一 致；為了便于直觀表示和后置電路的需要，再通過整流回路處理得出形式為直流電壓信號 的交流漏電流檢測結(jié)果，該直流電壓信號與交流漏電流的振幅大小成正比，從而實現(xiàn)對特 定頻率段的交流漏電流的檢測(當(dāng)然，可在帶通濾波器回路的輸出端連接頻譜儀，直接顯 示交流電壓信號的大小與頻率)。 為了適應(yīng)不同用戶的要求，直流漏電流檢測電路與交流漏電流檢測電路的輸出端 都可以分別接上后置輸出電路，該后置輸出電路可以是電壓電流轉(zhuǎn)換電路、電壓頻率轉(zhuǎn)換 電路或者是模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，從而實現(xiàn)檢測結(jié)果的電壓輸出、電流輸出、頻率輸出、RS484 或RS232數(shù)字化輸出等多種輸出方式。 通過上述原理，本實用新型交直流漏電流傳感器在同一鐵芯上可以實現(xiàn)對同一被檢測線路5的交、直流漏電流(小電流)信號的分別采樣，獨立分離與處理，獨立兩端輸出。 直流漏電流檢測電路及交流漏電流檢測電路共同設(shè)置在同一個線路板上，該線路 板與鐵芯通過電子灌封膠將鐵芯線圈、電路板和阻燃塑料外殼封裝，絕緣性能高、防潮能力 強、美觀實用。 實施例二 如圖2所示，本實施例與實例一不同的是直流漏電流檢測電路；在本實施例中，反 饋回路取代了比例放大器回路，該反饋回路包括繞在鐵芯1上的反饋線圈4、積分無差調(diào)節(jié) 放大器回路及采樣電阻R ;積分無差調(diào)節(jié)放大器回路的輸入端接快速濾波器的輸出端，反 饋線圈4的一端接地，反饋線圈4的另一端通過采樣電阻R與積分無差調(diào)節(jié)放大器回路的 輸出端連接，積分無差調(diào)節(jié)放大器回路輸出的反饋電流在鐵芯1中產(chǎn)生的磁通與被檢測的 直流漏電流產(chǎn)生的磁通大小相等方向相反，從而實現(xiàn)鐵芯磁路的磁平衡。在磁平衡狀態(tài)下， 反饋電流在采樣電阻R兩端產(chǎn)生的電壓作為直流漏電流檢測結(jié)果而輸出，實現(xiàn)直流漏電流 的閉環(huán)檢測輸出。 實施例三 如圖3所示，本實施例與實例一不同的是，交流漏電流檢測電路不是從交流感應(yīng) 線圈引出載有交流漏電流信息的交流電流信號來實現(xiàn)檢測(即不需要交流感應(yīng)線圈)，而 是直接從激磁線圈2中引出載有交流漏電流信息的交流電流信號來檢測交流漏電流(小電 流)；激磁線圈2的一端同時連接電阻7和交流信號處理電路8，電阻7的另一端接地，交流 信號處理電路8、激磁線圈2和電阻7構(gòu)成本實施例的交流漏電流檢測電路。 當(dāng)被檢測電路5存在交流漏電流時，激磁線圈2中會存在兩種頻率的交流電流信 號，第一種交流電流信號是由方波信號直接在激磁線圈2產(chǎn)生，第二種交流電流信號是由 交流漏電流在鐵芯1中引起的磁路變化而在激磁線圈2產(chǎn)生的；激磁線圈2中兩種電流輸 入交流信號處理電路8，實現(xiàn)對特定頻率段的交流漏電流的檢測。 本實用新型不局限于上述實施例，基于上述實施例的、未做出創(chuàng)造性勞動的簡單 替換，應(yīng)當(dāng)屬于本實用新型揭露的范圍。
權(quán)利要求一種交直流漏電流傳感器，包括一帶通孔且封閉的鐵芯及所述鐵芯上載有的直流漏電流檢測電路，載有交流或直流電流的被檢測線路從所述通孔中穿過，所述直流漏電流檢測電路包括依次連接的振蕩磁調(diào)制器回路和快速濾波器回路，所述振蕩磁調(diào)制器回路由第一運算放大器和繞在所述鐵芯的激磁線圈連接構(gòu)成，其特征在于，還包括所述鐵芯上載有的交流漏電流檢測電路，所述交流漏電流檢測電路包括繞在所述鐵芯的交流感應(yīng)線圈及與所述交流感應(yīng)線圈連接的交流信號處理電路。
2. —種交直流漏電流傳感器，包括一帶通孔且封閉的鐵芯及所述鐵芯上載有的直流漏電流檢測電路，載有交流或直流電流的被檢測線路從所述通孔中穿過，所述直流漏電流檢測電路包括依次連接的振蕩磁調(diào)制器回路和快速濾波器回路，所述振蕩磁調(diào)制器回路包括繞在所述鐵芯的激磁線圈和第一運算放大器連接構(gòu)成，其特征在于，還包括所述鐵芯上載有的交流漏電流檢測電路，所述交流漏電流檢測電路包括電阻和交流信號處理電路，所述電阻的一端連接所述激磁線圈的一端和所述交流信號處理電路，所述電阻的另一端接地。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的交直流漏電流傳感器，其特征在于，所述交流信號處理電路包括第二運算放大器回路，用于放大處理輸入信號并輸出相應(yīng)的電壓信號；與所述第二運算放大器回路的輸出端連接的帶通濾波器回路，用于慮出特定頻率段的交流電壓信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的交直流漏電流傳感器，其特征在于，所述交流信號處理電路還包括與所述帶通濾波器回路的輸出端連接的整流回路，用于處理所述特定頻率段的交流電壓信號并以直流電壓信號的方式輸出交流漏電流檢測結(jié)果。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的交直流漏電流傳感器，其特征在于，所述整流回路是全波整流回路或半波整流回路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的交直流漏電流傳感器，其特征在于，還包括所述與整流回路的輸出端連接的后置輸出電路，所述后置輸出電路是電壓電流轉(zhuǎn)換電路、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路或模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的交直流漏電流傳感器，其特征在于，所述直流漏電流檢測電路還包括與所述快速濾波器回路的輸出端連接的比例放大器回路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的交直流漏電流傳感器，其特征在于，所述比例放大器回路的輸出端連有后置輸出電路，所述后置輸出電路是電壓電流信號轉(zhuǎn)換電路、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路或模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的交直流漏電流傳感器，其特征在于，所述直流漏電流檢測電路還包括一繞在所述鐵芯的反饋線圈及積分無差調(diào)節(jié)放大器回路，所述積分無差調(diào)節(jié)放大器回路的輸入端與所述快速濾波器回路的輸出端連接，所述反饋線圈的一端接地，所述反饋線圈的另一端通過采樣電阻與所述積分無差調(diào)節(jié)放大器回路的輸出端連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的交直流漏電流傳感器，其特征在于，所述直流漏電流檢測電路的輸出端連有后置輸出電路，所述后置輸出電路是電壓電流信號轉(zhuǎn)換電路、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路或模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。
專利摘要本實用新型涉及一種交直流漏電流傳感器，包括一帶通孔且封閉的鐵芯及所述鐵芯上載有的直流漏電流檢測電路，載有交流或直流電流的被檢測線路從所述通孔中穿過，直流漏電流檢測電路包括依次連接的振蕩磁調(diào)制器回路和快速濾波器回路，振蕩磁調(diào)制器回路由第一運算放大器和繞在所述鐵芯的激磁線圈連接構(gòu)成，還包括鐵芯上載有的交流漏電流檢測電路，所述交流漏電流檢測電路包括繞在所述鐵芯的交流感應(yīng)線圈及與交流感應(yīng)線圈連接的交流信號處理電路。本實用新型交直流漏電流傳感器可以實現(xiàn)對同一被檢測線路的交、直流漏電流(小電流)信號的同時采樣，獨立分離與處理，獨立兩端輸出，結(jié)構(gòu)簡單，一器多用，成本減小，經(jīng)濟效益顯著，便于推廣使用。
文檔編號G01R31/40GK201449415SQ20092006029
公開日2010年5月5日 申請日期2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月13日
發(fā)明者李小雄, 李應(yīng)秋, 范群國 申請人:珠海市澳特爾測控儀表有限公司;范群國