本实用新型涉及一种采集电流的装置。
背景技术：
如图5，传统的电流采集方式为：霍尔电流传感器将一次侧交流电流ip等比例转化为电流信号is，电流is经负载电阻rm转化为电压信号um，电压信号um经信号调理电路进入ad采样模块进行采样。其缺陷在于：（1）霍尔电流传感器与ad采样模块之间没有隔离，产品安全可靠性和抗干扰能力差；（2）由于rm的电流比较大，发热严重，温漂较大，造成采样精度受电流温升影响大，并且rm必须为大功率高精度电阻，选型较为困难；（3）后级信号调理电路的输入阻抗应大于rm的100倍以上，否则会影响精度，后级调理电路设计局限性大，设计成本高。
技术实现要素：
本实用新型提出了一种电流采样装置，其目的是：（1）实现霍尔电流传感器与采样模块的隔离，提高产品的安全可靠性及抗干扰能力；（2）降低负载电阻在精度和温度系数方面的选型要求；（3）减少调理电路的设计局限性，降低设计成本。
本实用新型技术方案如下：
一种电流采样装置，包括负载电阻、信号调理电路和与所述信号调理电路输出端相连接的ad采样模块，还包括电流互感器；
所述电流互感器包括铁芯，还包括分别缠绕在铁芯上的一次侧绕组和二次侧绕组；所述一次侧绕组和负载电阻串联在霍尔电流传感器二次侧输出端与接地端之间；所述二次侧绕组与所述信号调理电路的输入端相连接。
作为本装置的进一步改进：还包括用于对ad采样模块采集到的信号进行处理的cpu模块。
作为本装置的进一步改进：所述信号调理电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电容c1和电容c2；
所述电流互感器的二次侧绕组的一端通过串联的电阻r1及电阻r2与二次侧绕组的另一端相连接，电阻r1与电阻r2之间的连接点接地；所述电流互感器的二次侧绕组的一端还通过依次串联的电阻r3、电容c1、电容c2及电阻r4与二次侧绕组的另一端相连接，电容c1与电容c2之间的连接点接地；电阻r3与电容c1之间的连接点与ad采样模块的第一输入端相连接，电阻r4与电容c2之间的连接点与ad采样模块的第二输入端相连接。
作为本装置的进一步改进：所述电流互感器安装在壳体中；
所述壳体上设有两个分别与电流互感器的一次侧绕组的两端相连接的端子；
所述壳体中设置有若干电阻元件，所述壳体上设置与各电阻元件的两端分别一一对应连接的端子；
所述电阻元件通过端子和引线互相连接构成所述负载电阻，并通过端子和引线实现与一次侧绕组的连接。
相对于现有技术，本实用新型具有以下积极效果：（1）本实用新型采用电流互感器将霍尔电流传感器输出信号与后级ad采样模块进行了电气隔离，提高了安全性、可靠性和抗干扰能力；（2）使用电流互感器隔离后，采样精度与负载电阻rm的阻值、温度及电压不再有关联，从而降低了负载电阻的选型要求，同时采样精度更高；（3）信号调理电路内阻与负载电阻rm之间实现隔离，信号调理电路没有输入阻抗要求，使得信号调理电路及采样模块设计更自由，降低了设计成本；（4）主要部件安装在设置有连接端子的壳体中，方便产品批量作业生产，又能灵活接线，满足现场不同的需求。
附图说明
图1为本实用新型与霍尔电流传感器连接的结构示意图。
图2为电流互感器的结构示意图。
图3为信号调理电路和ad采用模块部分的结构示意图。
图4为电流互感器和电阻元件之间的连接示意图。
图5为采用本实用新型方案采集a、b、c三相电流的示意图。
图6为现有技术的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案：
实施例一
如图1，一种电流采样装置，包括电流互感器2、负载电阻6、信号调理电路3、ad采样模块4和cpu模块5。
如图2，所述电流互感器2包括铁芯2-1，还包括分别缠绕在铁芯2-1上的一次侧绕组2-2和二次侧绕组2-3。由于霍尔电流传感器1输出信号is一般为几十或者几百毫安，电流较小。根据“电流互感器2一次侧绕组2-2与二次侧绕组2-3有相等的安培匝数”这一特性，此电路设计中将导线在穿心铁芯2-1中多绕几圈，把电流互感器2二次输出电流值放大为io，可以提高电流在小电流下的采样精度。
如图1，所述一次侧绕组2-2的一端用于连接霍尔电流传感器1，另一端通过所述负载电阻6连接至接地端。所述二次侧绕组2-3与所述信号调理电路3的输入端相连接。
负载电阻6按照霍尔负载阻值范围选取电阻值，电阻功率满足负载电流要求即可，电阻值精度和温度系数要求较低，阻值相差几欧姆也不会影响整体精度，常规的功率线绕电阻即可满足设计需求。
如图3，所述信号调理电路3包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电容c1和电容c2。
所述电流互感器2的二次侧绕组2-3的一端io 通过串联的电阻r1及电阻r2与二次侧绕组2-3的另一端io-相连接，电阻r1与电阻r2之间的连接点接地；所述电流互感器2的二次侧绕组2-3的一端io 还通过依次串联的电阻r3、电容c1、电容c2及电阻r4与二次侧绕组2-3的另一端io-相连接，电容c1与电容c2之间的连接点接地；电阻r3与电容c1之间的连接点与ad采样模块4的第一输入端相连接，电阻r4与电容c2之间的连接点与ad采样模块4的第二输入端相连接。
r1、r2为电流互感器2二次输出信号的负载，将电流互感器2输出的电流信号转化为差分电压信号，再经r3、r4、c1、c2组成的rc抗混叠电路滤除高频干扰信号后，送至ad采样模块4进行采样量化。
所述cpu模块5用于对ad采样模块4采集到的信号进行处理，将ad转化值经软件系数校准后量化为一次电流值进行显示。
进一步的，所述电流互感器2安装在壳体中，所述壳体上设有两个分别与电流互感器2的一次侧绕组2-2的两端相连接的端子s1和s2，如图1所示。
仪表厂内批量生产及检验时，可以将多块仪表的s1号、s2号分别串接起来，再接上标准电流源（或功率源）的电流输出，通过软件校准方式将电流互感器2、ad采样模块4的误差进行补偿，实现批量作业。现场使用时，霍尔电流传感器1输出接s1号端子，s4号端子接霍尔电源地，又可以正常使用。
由于采样精度与负载电阻6无关，在校准及检验时，可以将其脱离开作业。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于：如图4，所述壳体中设置有若干电阻元件，所述壳体上设置与各电阻元件的两端分别一一对应连接的端子，如图中的s3，s4，……，s2n 2等。
本实施例将负载电阻6改进为多个阶梯阻值方式，将仪表内部的多个电阻分别引至仪表的接线端子上。现场使用时，使用外部导线将电阻元件进行串接、并接等，组合成霍尔电流传感器1要求范围内的阻值，再通过端子和引线与一次侧绕组2-2连接，使得现场应用更加灵活。
实施例三
该实施例与实施例一和二的不同之处在于：使用三个霍尔电流传感器1，分别采集a、b、c三相的电流，仪表内采用三路电流互感器2、负载电阻6和信号调理电路3，共用一组ad采用电路和cpu模块5。
本技术方案可以应用在电流测量、功率测量等仪表的电流回路采样上，可以实现霍尔输出回路与仪表采样回路的电气隔离，可以低成本的实现一块仪表的多路电流采样。
1.一种电流采样装置，包括负载电阻（6）、信号调理电路（3）和与所述信号调理电路（3）输出端相连接的ad采样模块（4），其特征在于：还包括电流互感器（2）；
所述电流互感器（2）包括铁芯（2-1），还包括分别缠绕在铁芯（2-1）上的一次侧绕组（2-2）和二次侧绕组（2-3）；所述一次侧绕组（2-2）和负载电阻（6）串联在霍尔电流传感器（1）二次侧输出端与接地端之间；所述二次侧绕组（2-3）与所述信号调理电路（3）的输入端相连接。
2.如权利要求1所述的电流采样装置，其特征在于：还包括用于对ad采样模块（4）采集到的信号进行处理的cpu模块（5）。
3.如权利要求1所述的电流采样装置，其特征在于：所述信号调理电路（3）包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电容c1和电容c2；
所述电流互感器（2）的二次侧绕组（2-3）的一端通过串联的电阻r1及电阻r2与二次侧绕组（2-3）的另一端相连接，电阻r1与电阻r2之间的连接点接地；所述电流互感器（2）的二次侧绕组（2-3）的一端还通过依次串联的电阻r3、电容c1、电容c2及电阻r4与二次侧绕组（2-3）的另一端相连接，电容c1与电容c2之间的连接点接地；电阻r3与电容c1之间的连接点与ad采样模块（4）的第一输入端相连接，电阻r4与电容c2之间的连接点与ad采样模块（4）的第二输入端相连接。
4.如权利要求1至3任一所述的电流采样装置，其特征在于：所述电流互感器（2）安装在壳体中；
所述壳体上设有两个分别与电流互感器（2）的一次侧绕组（2-2）的两端相连接的端子；
所述壳体中设置有若干电阻元件，所述壳体上设置与各电阻元件的两端分别一一对应连接的端子；
所述电阻元件通过端子和引线互相连接构成所述负载电阻（6），并通过端子和引线实现与一次侧绕组（2-2）的连接。
技术总结