[实用新型]一种高精度直流电流霍尔数字传感系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电流采样领域，特别涉及一种高精度直流电流霍尔数字传感系统。

背景技术

目前市场上霍尔电流传感器大多是模拟传感器，霍尔数字传感器在市场中少见且售价一般都比较高，常见模拟电流霍尔传感器有两种，一种是直放式，还有一种是零磁通式；模拟电流霍尔传感器存在诸多影响电流测量精度的因素——零点热噪声、温度漂移、霍尔元件的非线性误差、环境磁场干扰和剩磁误差（零磁通式模拟电流霍尔传感器有较小的剩磁误差）等，这些因素致使目前模拟电流霍尔传感器的精度大多在1%左右，线性误差大多在1‰左右。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种高精度直流电流霍尔数字传感系统，大量降低了现有技术的高精度直流电流霍尔数字传感系统存在非线性误差、环境磁场干扰和剩磁误差导致测量精度低及线性误差大。 

技术方案：为了实现发明目的，本实用新型公开了一种高精度直流电流霍尔数字传感系统，所述霍尔数字传感系统包括零磁通式霍尔传感器电路、单片机、放大电路、模拟信号输出电路及驱动电路；所述单片机包括内置温度传感器、第一D/A接口、第二D/A接口及8路A/D接口；单片机通过内置温度传感器采集工作环境温度；所述单片机通过单片机的第一D/A接口与驱动电路连接，所述驱动电路与零磁通式霍尔传感器的磁芯连接，零磁通式霍尔传感器的霍尔器件通过放大电路与单片机的第一路A/D接口相连接，所述模拟信号输出电路分别通过单片机的第二D/A接口和第二路A/D接口与单片机相连接。

作为优选，所述零磁通式霍尔传感器的霍尔器件经过放大电路后由第一路A/D接口连接至单片机，单片机的第一D/A接口经过驱动电路连接零磁通式霍尔传感器的线圈；单片机的第二D/A接口连接模拟信号输出电路，模拟信号输出电路的反馈端经过第二路A/D接口连接至单片机。

作为优选，所述模拟信号输出电路为模拟电压输出电路或模拟电流输出电路。

作为优选，为了使得所述传感系统成本较低且测量精度较高，所述单片机的A/D接口采用12bit采样精度。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，所述霍尔传感系统大量降低了现有技术的高精度直流电流霍尔数字传感系统存在非线性误差、环境磁场干扰和剩磁误差导致测量精度低及线性误差大，并且由于使用了较低转换精度的A/D接口的单片机，所以成本较低；所述基于该霍尔传感系统的电流测量方法通过粗量和精量两个步骤使得所测电流值误差大大降低。 

附图说明

图1为本实用新型高精度直流电流霍尔数字传感系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施实例对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，零磁通式霍尔传感器电路1包括卷有线圈的磁芯11及霍尔器件12，单片机2采用MSP430系列中的MSP430F169 型单片机，单片机2包括一个8路12bit的A/D接口22、12bit的第一D/A接口23和12bit的第二D/A接口21、内置温度传感器（图中未示出）及内置I2C接口和内置UART接口；单片机2通过第二D/A接口21产生输出可调模拟电压供给0~4V模拟信号输出电路或4~20mA模拟电流输出电路，同时0~4V模拟信号输出电路或4~20mA模拟电流输出电路产生反馈模拟电压或反馈模拟电流输入通过A/D接口22输入至单片机2中；单片机2通过第一D/A接口23驱动外部驱动电路，驱动电路产生相应抑制电流作用于建立磁芯11的线圈上产生反向磁场。

基于如图1所示系统，首先将A/D接口22初始化，包括设置参考模拟电压为1.5V、设置采用时钟源和采样方式；将第一D/A接口23和第二D/A接口21初始化，包括设置参考模拟电压为1.5V、设置转换位数为12bit；其余I2C接口和UART接口可以按需进行相应设置。

接着进行系统空载调零过程。单片机2通过第一D/A接口23驱动外部驱动电路，驱动电路产生相应抑制电流作用于磁芯11的线圈上产生反向磁场，从而抑制环境磁场干扰和霍尔电路的零点电压，使得系统在空载时测量电压归零；系统空载调零过程采用数字PID算法，通过重复的逼近过程从而使零点电压在限定数值之内。