[实用新型]一种机车车辆用电压传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，涉及一种机车车辆用电压传感器。

技术背景

目前电压传感器采用的技术大致可分为四类：霍尔式、隔离放大器式、高阻隔离式、磁调制式，而霍尔式又可分为直接测量和磁平衡测量。霍尔直测式结构简单但温漂大，精度低，多用于精度要求不高的场合。霍尔磁平衡式：原边电压Vs通过原边电阻转换为原边电流Is，Is产生的磁通量与霍尔电压经过放大产生的副边电流Io通过副边线圈产生的磁通量相平衡，副边电流Io精确地反映原边电压。但其存在输出响应时间长，零点参数不理想的技术问题。隔离放大器式：原边电压经高阻值电阻分压，其产生的低压信号采用高精度的光电隔离元件传送到副边放大电路后输出测量电压信号，亦可经电压/电流转换电路输出测量电流信号Io，此种传感器带负载能力差，且不能很好的测量交流电压。高阻隔离式：原边电压经原边电阻值电阻分压，其产生的低压信号到副边放大电路后输出测量电压信号Vo，由此测取被测电压，此种传感器受温度、振动影响大，一次电路与二次电路电气未能隔离，抗干扰能力差。磁调制式未使用霍尔元件，它采用两组相同的磁路和副边线圈，其工作原理为由内部方波振荡电路产生的补偿电流对安匝数补偿，以达到磁场平衡。此种传感器生产工艺复杂，成本高，调试、维护困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种机车车辆用电压传感器，该机车车辆用电压传感器具有良好的零点参数和较短的响应时间，可以在恶劣的环境下工作，能精确、可靠地测量机车电机电压。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种机车车辆用电压传感器，其特征在于，原边线圈与次边线圈分别绕制在C型磁芯的两端，霍尔元件放置着C型磁芯两端部之间；

原边线圈与限流电阻串接后与被测电压的两端相接；

第一功率管为PNP管，第二功率管为NPN管，第一功率管的c极接直流电源正极，第一功率管的e极接第二功率管的e极，第二功率管的c极接直流电源负极，第一功率管的b极与第二功率管的b极相接；

霍尔元件的输出端与运算放大器的输入端相接，运算放大器的输出端接第一功率管的b极；次边线圈的一端经负载电阻接地，另一端接第二功率管的e极。

所述的运算放大器采用LM201型运算放大器。

有益效果：

本实用新型具有以下优点：

1、通过原副边磁场交链实现了原次边电气隔离，因此抗干扰能力强。

2、由于响应时间极快，能对直流，交流、脉动等电压进行隔离测量。

3、该传感器的霍尔元件工作在接近与零磁通的状态下，具有良好的零点参数和较短的响应时间，因此，测量精度高，线性好。

4、次边线圈上设有屏蔽层，双电路并联信号处理，故抗干扰能力强。

5、对传感器采用硅橡胶密封，具有很高的电隔离性能和防震动冲击能力。

附图说明

图1为实施例1的电路原理图。

具体实施方式

以下将结合图和具体实施过程对本实用新型做进一步详细说明。

实施例1：

如图1，一种机车车辆用电压传感器，原边线圈与次边线圈分别绕制在C型磁芯的两端，霍尔元件H放置着C型磁芯两端部之间；

原边线圈与限流电阻Rs串接后与被测电压Vs的两端相接；

第一功率管Q1为PNP管，第二功率管Q2为NPN管，第一功率管Q1的c极接直流电源正极V+，第一功率管Q1的e极接第二功率管Q2的e极，第二功率管Q2的c极接直流电源负极V-，第一功率管Q1的b极与第二功率管Q2的b极相接；

霍尔元件H的输出端与运算放大器A的输入端相接，运算放大器A的输出端接第一功率管Q1的b极；次边线圈的一端经负载电阻Rm接地，另一端接第二功率管Q2的e极。

Q1、Q2的型号为：Q1：BD243C；Q2：BD244C。

运放输入端电阻：上(同相端)1.2kΩ，下(反相端)220Ω；Rm＝31.5Ω；Rs＝500kΩ±5kΩ；霍尔元件的型号为：HW-101A。电压Vs的范围是：-2000V≤Vs≤2000V。

工作原理说明：将霍尔元件的输出电压进行放大，再经电流放大后，让这个电流通过补偿线圈，并令补偿经圈产生的磁场和被测电流产生的磁场方向相反，若满足条件Is*N₁＝Io*N₂，则磁芯中的磁通为0，这时下式成立：

Is＝(N₂/N₁)*Io