Датчик тока

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для измерения величины тока.
Датчик тока состоит из токопроводящей силовой шины, установленной на ней через изоляционный материал платы с чувствительным элементом Холла, магнитного экрана, имеющего поперечное сечение в форме восьмиугольника с параллельными хордами в верхней и нижней сторонах, и корпуса, защищающего датчик от внешних воздействий.
Известен датчик тока [1, 2] на основе эффекта Холла. Изолированный датчик тока, содержащий чувствительный элемент Холла с концентратором магнитного поля построен по технологии прямого усиления. Медный токопроводящий проводник расположен вблизи поверхности кристалла чувствительного элемента. Прикладываемый ток, протекающий через медный токопроводящий проводник, генерирует магнитное поле, которое распознается интегрированным датчиком Холла и преобразуется в соответствующее напряжение.
Недостатками известного технического решения является высокая чувствительность к внешним магнитным полям от других проводников и катушек с током, а также от постоянных магнитов.
Наиболее близким является конструктивное решение датчика тока открытого типа, использующего эффект Холла для непосредственной регистрации протекающего тока и выдаче преобразованного холловского напряжения [3, 4]. В качестве чувствительного элемента используется одноосевой интегральный датчик тока. Чувствительный элемент с магнитопроводом пластинчатого типа установлен над токопроводящей шиной в корпусе, крепящемся непосредственно к токопроводящей шине с помощью резьбового крепежного элемента. В зависимости от расположения чувствительного элемента над проводником могут быть созданы датчики как для сравнительно небольших, так и для очень больших измеряемых токов.
Недостатками данного решения являются (как и в предыдущем решении) высокая чувствительность к внешним магнитным полям от других проводников и катушек с током и от постоянных магнитов.
Задачей предлагаемого решения является бесконтактное измерение токов с низкой чувствительностью к внешним магнитным полям.
Техническим результатом является увеличение стойкости датчика тока к внешним магнитным полям.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом решении применяется магнитный экран, имеющий поперечное сечение в форме восьмиугольника с параллельными хордами в верхней и нижней сторонах, благодаря чему значительно уменьшается воздействие внешних магнитных полей на чувствительный элемент датчика.
На фиг. 1 представлен заявляемый датчик тока, состоящий из токопроводящей силовой шины 1, закрепленной на ней через изоляционный материал 2 печатной платы 3 с чувствительным элементом Холла 4, магнитного экрана, имеющего поперечное сечение в форме восьмиугольника с параллельными хордами в верхней и нижней сторонах 5, и корпуса 6.
Датчик тока работает следующим образом. При протекании тока по шине 1 вокруг нее образуется магнитный поток. Установленный на плате 3 и закрепленный на шине 1 через изоляционный материал 2 на фиксированном расстоянии от шины 1 датчик Холла 4 преобразует полученный магнитный поток в электрические сигналы, которые с помощью компонентов платы преобразуются до требуемых уровней. Для защиты от внешних магнитных полей вокруг датчик Холла защищен магнитным экраном. Благодаря сечению восьмиугольной формы внутренние углы магнитного экрана имеют разворот более 90 градусов, что значительно снижает воздействие внешних магнитных полей на чувствительный элемент внутри экрана. Хорды восьмиугольника в верхней и нижней части обеспечивают усиление защиты от внешних магнитных полей в проекциях максимальной чувствительности датчика.
От внешних воздействий датчик тока защищен корпусом 5.
Техническим преимуществом данного решения является снижение чувствительности к воздействию внешних магнитных полей за счет применения магнитного экрана, имеющего поперечное сечение в форме восьмиугольника с параллельными хордами в верхней и нижней сторонах, и корпуса.
Источники литературы
1. Макита Йо. Датчики тока с дополнительными интеллектуальными функциями / Й. Макита, С. Ролье // Силовая электроника. - 2014. - №1. - с. 40-43.
2. Уткин А. Датчики тока ACS750 фирмы Allegro: теория и практика // Современная электроника. - 2004. - №12. - С. 18-21.
3. Семыкина И.Ю. Обеспечение точностных характеристик датчиков тока с разомкнутым некольцевым магнитопроводом / И.Ю. Семыкина, А.В. Григорьев // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2015. - №5 - с. 103-110.
4. Патент RU 2531040 С1 Датчик тока изолированный / Завьялов В.М., Семыкина И.Ю., Григорьев А.В., Татаринов Д.Е., Мерзлякова Е.А. Опубликовано: 20.10.2014 Бюл. №29.