[发明专利]一种两线制霍尔式有效值电流变送器

说明书

本发明专利公开一种两线制霍尔式有效值电流变送器，该变送器主要由C形磁环、霍尔传感器、差动放大电路、有效值检波电路、V/I转换电路、两线制输出回路、偏置电压产生电路、共模阻容网络组成，被测电流穿过C形磁环，霍尔传感器安装于C形磁环气隙中，霍尔传感器电压输出端接至差动放大电路输入端，差动放大电路输出端接至有效值检波电路输入端，有效值检波电路输出端接至V/I转换电路输入端，偏置电压产生电路的输出端接至差动放大电路及有效值检波电路偏置电压输入端，V/I转换电路输出端接至两线制输出回路，通过两线制输出回路输出4～20mA电流信号，同时，V/I转换电路输出电流源及电压源分别为霍尔传感器及各电路环节供电。

技术领域

本发明专利涉及电气检测技术及自动化装置领域，更具体地说，本发明专利涉及一种两线制霍尔式有效值电流变送器仪表。

背景技术

有效值电流变送器被广泛应用于电力自动化、继电保护、电机控制、工业自动化等领域的功率和电能的计量，将被测主回路的交流或直流电流的有效值按线性关系转换为4～20mA标准直流电流信号进行输出并远程传输。

霍尔传感器是对磁场或电流进行测量的一种最常见的传感器，具有灵敏度高、结构简单、体积小、频率响应范围宽和使用寿命长等优点，对交流和直流磁场或电流的测量均适用，且适用于静态电流和动态电流的测量，故以霍尔传感器为敏感元件构造电流变送器具有无可比拟的优越性。

现有的大多数霍尔式电流变送器采用三线制或四线制接线方式，除了信号传输回路外，还需为变送器另外提供电源回路，其接线复杂、维护不便。例如，申请号为201320382320.9的“一种基于霍尔闭环原理的导轨型安装电流变送器”采用了闭环反馈式工作原理，其工作电路结构较为复杂，且需要专门的供电回路提供其中的+Vc和-Vc两个电源，即需要采用四线制接线方式。

然而，两线制霍尔式电流变送器接线方式更为简单、可靠，使用方便，广泛用于各种测量和控制系统，故开发两线制4～20mA标准信号的电流变送器具有重大的技术发展价值和广泛的市场需求。申请号为201810424278.X的“一种两线制霍尔式电流变送器”则采用了两线制4～20mA标准信号的输出形式，但该变送器只能用于交直流电流瞬时值的测量，无有效值电流测量功能。

两线制霍尔式有效值电流变送器不仅要求系统工作的总电流小于4mA，即整个系统需要进行低功耗设计，还应具有对测量信号进行有效值检波的功能，有较大的开发难度。本发明专利为两线制霍尔式有效值电流变送器的实现提供了一种解决方案。

发明专利内容

本发明专利所要解决的技术问题是采用霍尔传感器实现交直流电流有效值的测量，并能通过两线制标准4～20mA电流回路进行信号传输和系统供电。

为了解决所述技术问题，本发明专利提供了一种两线制霍尔式有效值电流变送器，其特征在于：该变送器主要由C形磁环、霍尔传感器、差动放大电路、有效值检波电路、V/I转换电路、两线制输出回路、偏置电压产生电路、共模阻容网络组成，被测电流I_m穿过C形磁环，霍尔传感器安装于C形磁环的气隙中，霍尔传感器的电压输出端接至差动放大电路的输入端，差动放大电路的输出端接至有效值检波电路的输入端，有效值检波电路的输出端接至V/I转换电路的输入端，偏置电压产生电路的输出端接至差动放大电路及有效值检波电路的偏置电压输入端，V/I转换电路的输出端接至两线制输出回路，并且V/I转换电路的恒流源输出端接至霍尔传感器的激励电流输入端，V/I转换电路的恒压源输出端接至差动放大电路、有效值检波电路及偏置电压产生电路的电源端，共模阻容网络接在霍尔传感器的激励电流返回端与V/I转换电路的恒压源及恒流源返回的参考地端之间。