便携式电流传感器的研究

便携式电流传感器的研究

周镖1，胡小明2

浙江永泰隆电子股份有限公司，浙江省嘉兴市，314000

摘要：本文研究涉及电力测量技术领域，具体涉及一种具有测温和测量电流功能的便携式电流传感器。随着电子技术的高速发展，现有的电流传感器存在着携带使用不便的缺陷、已经不再能够满足市场需求了。基于现有技术中存在的技术问题，本文研究提供了一种便携式电流传感器，具有测温和测量电流功能，线路板集成有通讯、计量芯片，稳定可靠、可扩展；壳体可拆卸式装配，接口设置合理，电流温度测量采集于一体的便携式设备，使用灵活方便。

关键字：便携式、电流传感器、测量电路

1背景

目前我国主要有两种传感器。其中一种电流传感器，它包括芯片感应部件、线圈、支撑件和屏蔽壳，芯片感应部件用于感应磁场而获得感应信号，线圈包括 铁芯和绕组，铁芯上设有缝隙，感应部件设于缝隙内，支撑件用于支撑和固定所述线圈，感应部件、线圈和支撑件设于屏蔽壳内，该结构的电流传感器具有高精度、高灵敏度、宽测量范围等优点。随着电子技术的不断发展，测量技术产品的小型化、高精度，以及多功能应用的领域越来越广泛，如电力测量维护、温度探测、数据采集等，使得现有电流传感器产品已不能满足市场需求。

另一种电流与温度测量传感器，它由装置箱、电源模块、MCU模块、电流互感器模块、热敏电阻模块和数据传输接口模块共6部分组成；电源模块、MCU模块和电流互感器模块置于装置箱内；热敏电阻模块置于装置箱的内环一侧；数据传输接口模块安装在装置箱的正面面板上，各个模块彼此之间通过MCU模块上 的信号接口相连，电源模块通过电磁感应取电，并供给MCU模块运行所需电源；电流互感器模块和热敏电阻模块将所感知的模拟信号输送至MCU模块进行后续处理；MCU模块将最终处理所得的数据信息转换为光信号通过数据传输接口模块输送出去；该结构传感器集温度与电流测量于一体，安装方便，占用空间小，但测量精度、稳定性等仍需改进。基于市场需求以及现有技术的不足，设计一种具有测温和测量电流功能的可通讯上传数据、可扩展的电流传感器，设备便于携带，使用灵活方便。

2技术方案

本文研究的便携式电流传感器，包括表壳、互感器组件、热敏导热片、PCB线路板和接线座，所述互感器组件、热敏导热片、PCB线路板、接线座与表壳连接装配；便携式电流传感器表壳包括上盖、盖板、下盖和接线座壳，互感器组件包括互感器组件上和互感器组件下；接线座壳为接线座的安装腔，其连同接线座设置于下盖底部；下盖底部还设置有发光功能指示灯；PCB线路板、互感器组件下、热敏导热片、盖板顺序装设于下盖腔体内，PCB线路板的输入端连接互感器组件，PCB线路板的输出端连接下盖底部的接线座、发光功能指示灯；互感器组件上通过插销连接盖板；上盖与下盖通过螺栓连接；PCB线路板包括Mbus通讯电路、计量测量电路、超温度过电流告警电路、隔离开关量输出电路和数据存储电路。

Mbus通讯电路包括Mbus通讯芯片、贴片电阻六、贴片电阻八、贴片电阻十三、贴片电阻十六、贴片电容九、贴片电容十五、电解电容十四，Mbus通讯芯片、贴片电阻六、贴片电阻八、贴片电阻十三、贴片电阻十六、贴片电容九、贴片电容十五、电解电容十四连接构成Mbus通讯电路，用于便携式电流传感器通讯供电。

计量测量电路包括计量测量芯片、贴片电阻一、贴片电阻二、贴片电阻五、贴片电阻十二、贴片电阻十四、贴片电容一、贴片电容二、贴片电容三、贴片电容四、贴片电容六、贴片电容七、贴片电容八、贴片电容十三、贴片电容十六、电解电容十、晶振、二极管一、温度传感器，计量测量芯片、贴片电阻一、贴片电阻二、贴片电阻五、贴片电阻十二、贴片电阻十四、贴片电容一、贴片电容二、贴片电容三、贴片电容四、贴片电容六、贴片电容七、贴片电容八、贴片电容十三、贴片电容十六、电解电容十、晶振一、二极管一、温度传感器连接构成计量测量电路，其与电流互感器连接，用于便携式电流传感器测量电流和温度。

超温度过电流告警电路包括贴片电阻三、贴片电阻四、贴片发光管一、贴片发光管二，所述贴片电阻三、贴片电阻四、贴片发光管一、贴片发光管二连接构成超温度过电流告警电路，具有用户报警指示功能。

所述隔离开关量输出电路包括隔离开关、贴片电阻七、贴片TVS管，隔离开关、贴片电阻七、贴片TVS管一连接构成隔离开关量输出电路。数据存储电路包括数据存储芯片、贴片电阻九、贴片电阻十、贴片电阻十一、贴片电容十二，所述数据存储芯片、贴片电阻九、贴片电阻十、贴片电阻十一、贴片电容十二连接构成数据存储电路。

所述计量测量芯片采用V9881D型芯片。 Mbus通讯芯片采用SE722B型芯片。 数据存储芯片采用24C02RP型芯片。隔离开关采用AB30型光隔离开关。电流互感器采用3000L：1的电流互感器。温度传感器采用测温型NTC热敏电阻器。晶振采用32.768KHz的石英晶振。贴片TVS管采用SMBJ400CA型TVS管。电解电容十采用100uF/16V电解电容。电解电容十四采用100uF/25V电解电容。

与现有技术相比，本文研究的上述技术方案具有如下有益效果：

（1）本文研究的便携式电流传感器是一种具有电流和导线温度测量功能的便携式电流传感器，它由上盖、盖板、下盖、互感器组件、PCB线路板、接线座、接线座壳等部件装配组成，PCB线路板具有Mbus通讯电路、计量测量电路、超温度过电流告警电路、隔离开关量输出电路、数据存储电路，PCB线路板接互感器组件、接线座、发光功能指示灯。

（2）本文研究的便携式电流传感器，基于电流测量的基础上，利用计量芯片的AD测量外部的温度，并与存于存储芯片内的数据比较产生警告信号，可进行通讯上传和LED指示。

（3）本文研究的便携式电流传感器，由于使用了高精度的计量芯片和通讯供电，使得本产品成本低、稳定可靠、可扩展，使用灵活方便。

3具体实施方案

为了克服电流传感器在现有技术中所存在的问题，本文研究中提出一种便 携式电流传感器，壳体可拆卸式装配，接口设置合理，线路板集成有通讯、计量芯片，电流温度测量采集于一体的便携式设备，稳定可靠、可扩展，使用灵活方便。

便携式电流传感器包括表壳、互感器组件、热敏导热片、PCB线路板和接线座，互感器组件、热敏导热片、PCB线路板、接线座与表壳连接装配，具体结构：便携式电流传感器表壳包括上盖、盖板、下盖和接线座壳；互感器组件包括互感器组件上和互感器组件下；接线座壳为接线座的安装腔，其连同接线座设置于下盖底部；下盖底部还设置有发光功能指示灯；PCB线路板、互感器组件下、热敏导热片、盖板顺序装设于下盖腔体内，PCB线路板包括Mbus通讯电路、计量测量电路、超温度过电流告警电路、隔离开关量输出电路和数据存储电路，PCB线路板的输入端连接互感器组件，PCB线路板的输出端连接下盖底部的接线座、发光功能指示灯；互感器组件上通过插销连接盖板；上盖与下盖通过螺栓连接。

本文研究的便携式电流传感器，其Mbus通讯电路包括Mbus通讯芯片、贴片电阻六、贴片电阻八、贴片电阻十三、贴片电阻十六、贴片电容九、贴片电容十五、电解电容十四，Mbus通讯芯片、贴片电阻六、贴片电阻八、贴片电阻十三、贴片电阻十六、贴片电容九、贴片电容十五、电解电容十四连接构成Mbus通讯电路，用于便携式电流传感器通讯供电。

所述的便携式电流传感器，其计量测量电路包括计量测量芯片、贴片电阻一、贴片电阻二、贴片电阻五、贴片电阻十二、贴片电阻十四、贴片电容一、贴片电容二、贴片电容三、贴片电容四、贴片电容六、贴片电容七、贴片电容八、贴片电容十三、贴片电容十六、电解电容十、晶振、二极管一、温度传感器，所述计量测量芯片、贴片电阻一、贴片电阻二、贴片电阻五、贴片电阻十二、贴片电阻十四、贴片电容一、贴片电容二、贴片电容三、贴片电容四、贴片电容六、贴片电容七、贴片电容八、贴片电容十三、贴片电容十六、电解电容十、晶振一、二极管一、温度传感器连接构成计量测量电路，其与电流互感器CT连接，用于便携式电流传感器测量电流和温度。

便携式电流传感器其超温度过电流告警电路包括贴片电阻三、贴片电阻四、贴片发光管一、贴片发光管二，所述贴片电阻三、贴片电阻四、贴片发光管一、贴片发光管二连接构成超温度过电流告警电路，具有用户报警指示功能。其隔离开关量输出电路包括隔离开关、贴片电阻七、贴片TVS管，所述隔离开关、贴片电阻七、贴片TVS管一连接构成隔离开关量输出电路。其数据存储电路包括数据存储芯片、贴片电阻九、贴片电阻十、贴片电阻十一、贴片电容十二，所述数据存储芯片、贴片电阻九、贴片电阻十、贴片电阻十一、贴片电容十二连接构成数 据存储电路。

在便携式电流传感器中：计量测量芯片采用V9881D型芯片；Mbus通讯芯片采用SE722B型芯片；数据存储芯片采用24C02RP型芯片；隔离开关采用AB30型光隔离开关；电流互感器采用3000:1的电流互感器；温度传感器采用测温型NTC热敏电阻器；晶振采用32.768KHz的石英晶振；贴片TVS管采用SMBJ400CA型TVS管；电解电容十采用100uF/16V电解电容；电解电容十四采用100uF/25V电解电容。

由上文描述可知，本文研究的便携式电流传感器，是一种具有测温和测量电流功能的便携式电流传感器，PCB线路板包括电流温度测量电路、通讯和供电电路、输出开关信号电路、数据存储电路灯光告警电路等五个部分，成本低、稳定可靠、可扩展，使用灵活方便。设备基于电流测量的基础上，利用计量芯片的AD测量外部的温度，并与存于存储芯片内的数据比较产生警告信号，可进行通讯上传和LED指示。

4技术原理示意图

5结语

本文研究的便携式电流传感器，包括表壳、互感器组件、PCB线路板和接线座，表壳包括上盖、盖板、下盖和接线座壳，接线座壳与接线座设置于下盖底部，PCB线路板、互感器组件下、热敏导热片、盖板顺序装设于下盖腔内，PCB线路板输出端连接下盖底部接线座、发光功能指示灯，互感器组件上通过插销连接盖板，PCB线路板包括Mbus通讯电路、计量测量电路、超温度过电流告警电路、隔离开关量输出电路和数据存储电路。便携式电流传感器具有电流和导线温度测量功能，成本低、稳定可靠、可扩展，使用灵活方便。

参考文献

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