專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電流測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用隧道結(jié)磁阻效應(yīng)(TMR)作為傳感器的高靈敏度特性和霍爾傳感器的高量程而制作的寬量程的電流測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
電流測(cè)量裝置一般是通過(guò)被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的測(cè)量的，目前常用的電流測(cè)量裝置有霍爾傳感器、各向異性磁阻(AMR)傳感器、巨磁阻(GMR)傳感器、羅氏線圈、磁光玻璃傳感器或全光纖傳感器。其中，霍爾傳感器由于靈敏度低，往往采用鐵磁材料通過(guò)聚磁效應(yīng)來(lái)提高靈敏度及精度；采用磁光玻璃和全光纖作為傳感器單元的電流傳感器，雖然具有寬量程的優(yōu)點(diǎn)，但是其測(cè)量精度、溫度特性差，且功耗偏大；而單個(gè)的TMR傳感器的線性測(cè)量范圍比霍爾傳感器的要低，不能夠支持超大的電流的測(cè)量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種寬量程的電流測(cè)量裝置，其利用TMR傳感器和霍爾傳感器或者TMR傳感器測(cè)量通電導(dǎo)線中的電流。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種電流測(cè)量裝置，用于對(duì)通電導(dǎo)線中的電流進(jìn)行測(cè)量，其包括若干個(gè)測(cè)量單元， 每個(gè)所述的測(cè)量單元包括沿著平行于所述的通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)的切線方向設(shè)置的用于測(cè)量低量程范圍內(nèi)電流值的第一傳感器、與所述的通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)的切線方向呈一角度設(shè)置的用于測(cè)量高量程范圍內(nèi)電流值的第二傳感器，所述的第一傳感器與所述的第二傳感器位于同一個(gè)與所述的通電導(dǎo)線所在直線相垂直的平面內(nèi)，所述的第一傳感器與所述的第二傳感器分別連接至與二者相適配的傳感器專(zhuān)用ASIC芯片。優(yōu)選地，所述的第一傳感器為T(mén)MR傳感器，所述的第二傳感器為霍爾傳感器，所述的TMR傳感器與所述的霍爾傳感器相平行設(shè)置。優(yōu)選地，所述的第一傳感器為T(mén)MR傳感器，所述的第二傳感器為霍爾傳感器，所述的TMR傳感器與所述的霍爾傳感器相垂直設(shè)置。優(yōu)選地，所述的第一傳感器與所述的第二傳感器均為T(mén)MR傳感器，且二者之間的夾角為 Θ，其中，0° < θ <90° 或者 90° < θ <180°。進(jìn)一步優(yōu)選地，這些所述的測(cè)量單元等間距地周向設(shè)置在所述的通電導(dǎo)線的周?chē)１緦?shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型利用TMR傳感器的靈敏度高及霍爾傳感器的線性測(cè)量范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，或者利用傾斜設(shè)置的TMR傳感器來(lái)測(cè)量通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)的分量，使其既具有高的靈敏度，又具有寬的線性測(cè)量范圍，同時(shí)具備溫度特性好，響應(yīng)頻率高，功耗低，體積小的優(yōu)點(diǎn)。

[0011]附圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例一的電流測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為附圖1中的霍爾傳感器芯片的電磁原理示意圖；附圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例二的電流測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為附圖3中的霍爾傳感器芯片的電磁原理示意圖；附圖5為本實(shí)用新型的實(shí)施例三的電流測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖6為附圖5中的兩個(gè)TMR傳感器與通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)的位置示意圖；附圖7為本實(shí)用新型的實(shí)施例四的電流測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中1、通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)；2、測(cè)量單元；3、第一傳感器；4、第二傳感器；5、 傳感器專(zhuān)用ASIC芯片。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作以下詳細(xì)描述本實(shí)用新型的電流測(cè)量裝置，用于對(duì)通電導(dǎo)線中的電流進(jìn)行測(cè)量，其包括若干個(gè)測(cè)量單元2，每個(gè)測(cè)量單元2包括沿著平行于通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)1的切線方向設(shè)置的用于測(cè)量低量程范圍內(nèi)電流值的第一傳感器3、與通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)1的切線方向呈一角度設(shè)置的用于測(cè)量高量程范圍內(nèi)電流值的第二傳感器4，第一傳感器3與第二傳感器4位于同一個(gè)與通電導(dǎo)線所在直線相垂直的平面內(nèi)，第一傳感器3與第二傳感器4分別連接至與二者相適配的傳感器專(zhuān)用ASIC芯片5。實(shí)施例一如附圖1所示，該電流測(cè)量裝置包括一個(gè)測(cè)量單元2，該測(cè)量單元2 包括與通電導(dǎo)線周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)的切線方向相平行設(shè)置的第一傳感器3及于該第一傳感器3相平行設(shè)置的第二傳感器4，第一傳感器3選用TMR傳感器，第二傳感器4選用霍爾傳感器，二者分別連接至與二者均相匹配的傳感器專(zhuān)用ASIC芯片5，并且，第一傳感器3、第二傳感器4及傳感器專(zhuān)用ASIC芯片5封裝在一起，該霍爾傳感器工作是的電磁原理如附圖2 所示，其中Iin+與Iin-為電流輸入端、從膜片的相對(duì)的兩端輸入，Vout+與Vout-為輸出電壓端、并分別從垂直于膜片表面的方向引出，使得通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)1的方向與輸入電路和輸出電壓的方向均垂直，根據(jù)霍爾傳感器的工作特性，當(dāng)膜片兩端有恒定的電流通過(guò)時(shí)，膜片上的輸出電壓就會(huì)隨著通電導(dǎo)線的周?chē)拇艌?chǎng)的大小和方向的變化而變化，從而達(dá)到測(cè)量通電導(dǎo)線中的電流的目的。由于TMR傳感器的高靈敏度和霍爾傳感器的高量程的特性，通過(guò)傳感器專(zhuān)用ASIC芯片5的控制作用，實(shí)現(xiàn)TMR傳感器測(cè)量低量程范圍內(nèi)的電流、而霍爾傳感器測(cè)量高量程范圍內(nèi)的電流，二者通過(guò)傳感器專(zhuān)用ASIC芯片5來(lái)控制而實(shí)現(xiàn)分時(shí)復(fù)用。實(shí)施例二 如附圖3所示，該電流測(cè)量裝置包括一個(gè)測(cè)量單元2，該測(cè)量單元2包括一個(gè)與通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)1的切線方向相平行的第一傳感器3和與該第一傳感器3相垂直設(shè)置的第二傳感器4，該第一傳感器3為T(mén)MR傳感器，該第二傳感器4為霍爾傳感器，二者分別連接至與二者均相匹配的傳感器專(zhuān)用ASIC芯片5，并且，第一傳感器3、第二傳感器4 及傳感器專(zhuān)用ASIC芯片5封裝在一起，該霍爾傳感器工作時(shí)的電磁原理如附圖4所示，其中Iin+與Iin-為電流輸入端、從膜片的相對(duì)的兩端輸入，Vout+與Vout-為輸出電壓端、并分別從膜片的另一對(duì)相對(duì)的兩端引出，使得通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)1的方向與輸入電路和輸出電壓的方向均垂直，即通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)1垂直于膜片表面，根據(jù)霍爾傳感器的工作特性，當(dāng)膜片兩端有恒定的電流通過(guò)時(shí)，膜片上的輸出電壓就會(huì)隨著通電導(dǎo)線的周?chē)拇艌?chǎng)的大小和方向的變化而變化，從而達(dá)到測(cè)量通電導(dǎo)線中的電流的目的。由于TMR傳感器的高靈敏度和霍爾傳感器的高量程的特性，通過(guò)傳感器專(zhuān)用ASIC芯片5的控制作用，實(shí)現(xiàn) TMR傳感器測(cè)量低量程范圍內(nèi)的電流、而霍爾傳感器測(cè)量高量程范圍內(nèi)的電流，二者通過(guò)傳感器專(zhuān)用ASIC芯片5來(lái)控制而實(shí)現(xiàn)分時(shí)復(fù)用。實(shí)施例三如附圖5所示，該電流測(cè)量裝置包括一個(gè)測(cè)量單元2，該測(cè)量單元2包括一個(gè)與通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)1的切線方向相平行的第一傳感器3和與該第一傳感器3呈 θ角設(shè)置的第二傳感器4，其中，0° < θ <90°或者90° < θ <180°，該第一傳感器3 與第二傳感器4均為T(mén)MR傳感器，二者分別連接至與二者均相匹配的傳感器專(zhuān)用ASIC芯片 5，并且，第一傳感器3、第二傳感器4及傳感器專(zhuān)用ASIC芯片5封裝在一起，第一傳感器3 與第二傳感器4的擺放位置與通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)1之間的關(guān)系如附圖6所示，定義通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)1在垂直于第二傳感器4的方向上產(chǎn)生的分量為H’，則第二傳感器4測(cè)量到的H’=HXcoS ( π-θ )，這樣H’小于H，這樣利用量程較低的TMR傳感器來(lái)測(cè)量通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)1的一個(gè)分量，再通過(guò)相關(guān)的公式計(jì)算而得到該通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)1的大小， 從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量對(duì)通電導(dǎo)線中的電流的測(cè)量，在本實(shí)施例中，不需要較高量程的霍爾傳感器， 并且TMR傳感器的靈敏度好于霍爾傳感器，通過(guò)傳感器專(zhuān)用ASIC芯片5的控制，分時(shí)復(fù)用， 使第一傳感器3來(lái)測(cè)量低量程范圍內(nèi)的電流、第二傳感器4來(lái)測(cè)量高量程范圍內(nèi)的電流。實(shí)施例四如附圖7所示，該電流測(cè)量裝置包括若干個(gè)測(cè)量單元2 (附圖7中示出包括8個(gè)測(cè)量單元2的情況)，其中的每個(gè)測(cè)量單元2可以是實(shí)施例一、實(shí)施例二或者實(shí)施例三中的所述的測(cè)量單元2，但為了輸出數(shù)據(jù)好處理，最好是這些測(cè)量單元2的結(jié)構(gòu)一樣， 以提高電磁抗干擾特性，適合在精度要求較高的場(chǎng)合應(yīng)用。本實(shí)用新型中利用TMR傳感器的高靈敏度和霍爾傳感器的寬量程的特性，或者利用傾斜設(shè)置的TMR傳感器來(lái)測(cè)量通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)的分量，從而實(shí)現(xiàn)高量程范圍內(nèi)的電流的測(cè)量，這樣，該電流測(cè)量裝置既具有高的靈敏度，又具有寬的線性測(cè)量范圍，同時(shí)具備溫度特性好，響應(yīng)頻率高，功耗低，體積小的優(yōu)點(diǎn)。上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。 凡根據(jù)本實(shí)用新型精神所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電流測(cè)量裝置，用于對(duì)通電導(dǎo)線中的電流進(jìn)行測(cè)量，其包括若干個(gè)測(cè)量單元，其特征在于每個(gè)所述的測(cè)量單元包括沿著平行于所述的通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)的切線方向設(shè)置的用于測(cè)量低量程范圍內(nèi)電流值的第一傳感器、與所述的通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)的切線方向呈一角度設(shè)置的用于測(cè)量高量程范圍內(nèi)電流值的第二傳感器，所述的第一傳感器與所述的第二傳感器位于同一個(gè)與所述的通電導(dǎo)線所在直線相垂直的平面內(nèi)，所述的第一傳感器與所述的第二傳感器分別連接至與二者相適配的傳感器專(zhuān)用ASIC芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流測(cè)量裝置，其特征在于所述的第一傳感器為T(mén)MR 傳感器，所述的第二傳感器為霍爾傳感器，所述的TMR傳感器與所述的霍爾傳感器相平行設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流測(cè)量裝置，其特征在于所述的第一傳感器為T(mén)MR 傳感器，所述的第二傳感器為霍爾傳感器，所述的TMR傳感器與所述的霍爾傳感器相垂直設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電流測(cè)量裝置，其特征在于所述的第一傳感器與所述的第二傳感器均為T(mén)MR傳感器，且二者之間的夾角為Θ，其中，0° < θ <90°或者90° < θ < 180°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的一種電流測(cè)量裝置，其特征在于這些所述的測(cè)量單元等間距地周向設(shè)置在所述的通電導(dǎo)線的周?chē)?br> 專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電流測(cè)量裝置，用于對(duì)通電導(dǎo)線中的電流進(jìn)行測(cè)量，其包括若干個(gè)測(cè)量單元，每個(gè)測(cè)量單元包括沿著平行于通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)的切線方向設(shè)置的用于測(cè)量低量程范圍內(nèi)電流值的第一傳感器、與通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)的切線方向呈一角度設(shè)置的用于測(cè)量高量程范圍內(nèi)電流值的第二傳感器，第一傳感器與第二傳感器位于同一個(gè)與通電導(dǎo)線所在直線相垂直的平面內(nèi)、且二者分別連接至傳感器專(zhuān)用ASIC芯片。本實(shí)用新型利用TMR傳感器的靈敏度高及霍爾傳感器的線性測(cè)量范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，或者利用傾斜設(shè)置的TMR傳感器來(lái)測(cè)量通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)的分量，既具有高靈敏度，又具有寬線性測(cè)量范圍，同時(shí)具備溫度特性好，響應(yīng)頻率高，功耗低，體積小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R19/00GK202033405SQ20112012062
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者王建國(guó), 薛松生, 詹姆斯·G·迪克, 雷嘯鋒, 黎偉 申請(qǐng)人:江蘇多維科技有限公司