非接觸式直流小電流檢測裝置的製作方法
2023-05-03 03:36:36 1
專利名稱：非接觸式直流小電流檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流小電流檢測技術，具體涉及一種非接觸式直流小電流檢測裝置。
背景技術：
對直流進行非直接接觸式檢測，以判別其存在的技術在許多場合都有其應用，尤其是在某些特定的場合中其應用具有重要意義。比如在小靈通通信網絡中，為了解決對無線基站進行可靠供電的問題，最佳的選擇是從局端機房直接利用多線對通信線路採用信號和電源復用技術對無線基站進行供電，參見圖1所示的信號和電源復用電原理圖。但是，當並聯多線對中某一條線對發生開路時，必然會導致其它線對的電流增加，其後果是使增加電流的線對長時間工作而導致線對發熱受損甚至燒毀。因此，有必要對並聯多線對中的每一根導線所流過的電流進行檢測，判別其供電電流是否存在，如果檢測到該線對沒有電流或小於某一值時，即發出信息，告知人們，該線對已發生開路。
通常，檢測線路中電流的方法是在線路中串一小阻值的取樣電阻，通過測量取樣電阻上的壓降，便可得知該線路中是否有電流存在。但是，這樣的檢測方法在某些場合下是不可取的，比如在小靈通遠程供電系統中，就存在著四個問題(1)、在並聯的多線對中，電流會隨負載的變化而變化，而最小值將在數百毫安(200mA)左右。如果用十對線路並聯的話，每對線路平均只有十多毫安(20mA)左右，再加上取樣電阻的阻值不能太大(太大會造成無謂的損失)。因此，就要求檢測電路的輸入阻抗高，放大倍數要大而且是直流電壓的放大，這樣勢必導致檢測電路的複雜、成本增加；(2)、如果在較高電壓(如直流150V或290V)系統中，要對正負二個極性的線對進行檢測，這對於檢測電路而言，存在著檢測電路與被測系統之間是否共地的問題.如果是共地的話，存在檢測電路輸入端差模電壓的問題。也就是講，如果檢測放大器的接地端與被檢測線對的負極共地的話，測量負極性線對時是沒有任何問題，但在測量正極性線對時檢測放大器的輸入端要能經受較高的(150V或290V)電壓差，這會給檢測放大器增加許多難度；如果是不共地而是共模的話，則檢測電路的輸入端共模性能要求很高並且檢測電路與被測系統之間的絕緣要求也很高，也將給檢測電路帶來很大的難度。同時，無論是採用何種方式，由於是檢測直流信號，尤其是檢測直流小電流，檢測電路的漂移必須加以認真考慮，否則，檢測電路的漂移將會引起許多問題。因此，這也會增加檢測電路的複雜程度。
(3)、由於多路雙絞線路在室外敷設，在受到雷電侵入時，線路上會產生較高的感應電壓(一般大於500V)，由於檢測電路的高輸入阻抗將經受不起此感應電壓的衝去而損毀，使整個檢測電路失效；(4)、即使以上三個問題都能得以解決，但由於多線對並聯(一般為六線對和十線對)，要求對每一線對的每一根導線都進行檢測的話，檢測電路單元的數量是可想而知的(六線對需要12隻檢測放大器單元，十線對則需要20隻檢測放大器單元)。這樣將會直接導致整個設備的穩定性和可靠性下降，成本上升而失去市場競爭能力。
發明內容
本實用新型目的是提供一種非接觸式直流小電流檢測裝置，該裝置是針對小電流進行檢測的，敏感度高，耐壓性好，成本低廉，特別適用於小靈通遠程多線並聯供電時實時檢測每一條線對是否發生開路。
為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種非接觸式直流小電流檢測裝置，包括檢測線圈、振蕩線圈、反饋線圈、振蕩電容、放大器以及鐵芯，上述振蕩線圈、反饋線圈、振蕩電容和放大器構成一個LC振蕩器，其中，振蕩線圈與振蕩電容並聯形成振蕩迴路，反饋線圈在放大器輸出與輸入端之間連接成正反饋電路，放大器的輸出與振蕩迴路連接；鐵芯構成閉合磁路，檢測線圈、振蕩線圈及反饋線圈纏繞在鐵芯上，且同名端極性一致，檢測線圈串聯在被檢測線路中。
上述技術方案的有關內容和變化解釋如下1、上述技術方案中，所述閉合磁路選擇雙C型鐵芯、雙E型鐵芯、EI型鐵芯、CI型鐵芯、O型鐵芯中的一種。
2、上述技術方案中，所述振蕩線圈、反饋線圈和振蕩電容的具體接法中有兩種較好方案一是所述振蕩線圈和反饋線圈組成一個中間帶有抽頭的線圈，該中間帶抽頭的線圈與振蕩電容相併聯形成振蕩迴路；二是所述振蕩線圈和反饋線圈為獨立的線圈，通過鐵芯相耦合，振蕩線圈與振蕩電容相併聯形成振蕩迴路。
3、上述技術方案中，所述放大器具體為電晶體、場效應管或集成放大器等，最佳可選擇三極體。
4、上述技術方案中，所述放大器的輸出端接有波形檢測電路，該波型檢測電路的輸出端輸出邏輯信號電平。
本實用新型的檢測原理是根據磁特性原理，在一閉合的軟磁鐵芯中繞制一個線圈，在此線圈通過一直流電流，當該電流到達某一值時，鐵芯就會被磁化而從線性線區進入飽和區。飽和後的鐵芯就失去了磁特性，磁通也就不會發生變化；當線圈中的直流電撤去後，由軟磁的矯頑力很小，鐵芯又進入了線性區，恢復了磁特性。
本實用新型設計了一個以磁耦合方式的振蕩器，並要求其鐵芯的磁路是閉合的，當該鐵芯處於線性區時，振蕩線圈中電流的變化引起鐵芯中磁通的變化，變化的磁通切割反饋線圈，使其獲得一個正反饋的電壓，從而促使振蕩器不斷地維持振蕩，這是振蕩器的工作原理。
本實用新型同時利用了上述磁特性原理和振蕩器的原理，在振蕩器的鐵芯上除振蕩線圈和反饋線圈之外，再增繞一組檢測線圈，當檢測線圈中通過直流電流時，促使鐵芯的工作點由線性區向飽和區變化，當電流足以使鐵芯飽和時，鐵芯的磁通就不會發生變化，繞在其上的反饋線圈就得不到正反饋電壓導致振蕩器停止振蕩；相反，當檢測線圈中沒有直流電流通過時，鐵芯的工作點就從飽和區回到線性區，振蕩線圈中電流的變化引起鐵芯的磁通的變化，使反饋線圈獲得正反饋電壓，振蕩器即會不斷地維持振蕩。這樣，就可通過檢測振蕩器是否工作來判斷檢測線圈中是否有電流流過。
因此，使用時只需將檢測線圈串聯在被測線路中，即可測出線路中是否有電流存在，該線路是否發生了開路。
由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點1、本實用新型電路結構簡單，只由一變壓器和振蕩器組成，成本很低，工作可靠性高，特別適用於多路多線的檢測。
2、由於本實用新型利用了磁特性原理，通過磁耦合方式的振蕩器來檢測線路中電流的存在，只需合理調整振蕩變壓器的各參數，本實用新型可檢測出微小的直流電流，最小可至10mA左右，因此，完全可用於小靈通多線並聯供電的開路檢測。
3、由於本實用新型利用了磁特性原理，通過磁耦合方式的振蕩器來檢測線路中電流的存在，其檢測線圈與振蕩線圈只是磁路上的耦合，沒有任何電氣上的連接，因此，只要線圈之間有足夠絕緣強度的話，就不必擔心測量電路的耐壓問題了，從而真正實現了非接觸直流電流檢測。
4、本實用新型採用磁耦合的方式來檢測，可通過合理的設計將檢測線圈與振蕩線圈的圈數比設計得相差較大(一般振蕩線圈的匝數圈數較少)，即使當被測線路上感應到雷電的話，通過二個線圈的圈數比，也會將感應電壓成倍下降而不至損壞整個檢測單元，因此，本實用新型不易遭到雷電的破壞。
5、由於本實用新型利用檢測線圈來替代一般概念上的取樣電阻，檢測線圈的直流電阻值很小，被測工作電流在其上產生的壓降只有幾十毫伏，遠比現有的取樣電阻的直流損耗小得多。
附圖1為小靈通多線對通信線路遠端供電示意圖；附圖2為本實用新型電路原理圖；附圖3為實施例的電路圖一，圖中表示被測線路中無電流流過時的狀態；附圖4為實施例的磁化曲線圖一，圖中表示被測線路中無電流流過時的工作狀態；附圖5為實施例的電路圖二，圖中表示被測線路中有電流流過時的狀態；附圖6為實施例的磁化曲線圖二，圖中表示被測線路中有電流流過時的工作狀態；附圖7為實施例運用在小靈通多線對通信線路遠端供電中的使用狀態示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述實施例參見附圖3或附圖5所示，一種非接觸式直流小電流檢測裝置，由檢測線圈L1、振蕩線圈L2、反饋線圈L3、振蕩電容C1、三極體T1以及鐵芯組成，上述振蕩線圈L2、反饋線圈L3、振蕩電容C1和三極體T1構成一個LC振蕩器，其中，振蕩線圈L2的一端與反饋線圈L3的一端相連，在該端加上直流電源+VC，振蕩線圈L2和反饋線圈L3實際上是一個中間帶有抽頭的線圈，該中間帶抽頭的線圈與振蕩電容C1相併聯形成振蕩迴路，該振蕩迴路連接在三極體T1的集電極上；反饋線圈L3的另一端通過一電容C2接三極體T1的基極連接成正反饋電路，T1的基極再通過一偏置電阻R1接電源+VC，T1的發射極接地；鐵芯為EI型鐵芯，構成閉合磁路，檢測線圈L1、振蕩線圈L2及反饋線圈L3纏繞在該鐵芯上，且同名端極性一致，見附圖3或附圖4中的同名端標記，檢測線圈L1串聯在被檢測線路中。所述三極體T1的集電極上分出一路通過一電容C3接一波形檢測電路，該波型檢測電路的輸出端輸出告警信號「1」或「0」。
工作時，當檢測線圈L1上無直流電流流過時，工作狀態的磁化曲線參見附圖4所示，振蕩迴路的電流構成的鐵芯磁化電流I0使鐵芯工作在工作點Q0上，工作點Q0處於磁化曲線的線性區，有ΔB磁通的變化，因此，此時反饋線圈L3上獲得正反饋電壓，使振蕩器維持振蕩工作，振蕩器振蕩時輸出的振蕩信號傳到檢測電路，檢測電路發出信號「1」。
當檢測線圈L1上有直流電流流過時，工作狀態的磁化曲線參見附圖6所示，振蕩迴路的電流加上了檢測線圈L1上的電流IDc構成的新的鐵芯磁化電流I1使鐵芯工作在工作點Q1上，工作點Q1處於磁化曲線的飽和區，ΔB磁通的變化極小，因此，此時反饋線圈L3上無法獲得正反饋電壓，使振蕩器停止振蕩，無振蕩信號傳到檢測電路，檢測電路發出信號「0」。
實際使用，參見附圖7所示，將本實用新型運用在小靈通的遠端供電線路中，每根線路中均配一套本實用新型，將每個檢測線圈串聯在線路中，當某一線路開路時，檢測線圈中無電流流過時，振蕩器就振蕩起來，檢測電路發出信號「0」，使發光二極體導通，發光報警。
權利要求1.一種非接觸式直流小電流檢測裝置，其特徵在於包括檢測線圈、振蕩線圈、反饋線圈、振蕩電容、放大器以及鐵芯，上述振蕩線圈、反饋線圈、振蕩電容和放大器構成一個LC振蕩器，其中，振蕩線圈與振蕩電容並聯形成振蕩迴路，反饋線圈在放大器輸出與輸入端之間連接成正反饋電路，放大器的輸出與振蕩迴路連接；鐵芯構成閉合磁路，檢測線圈、振蕩線圈及反饋線圈纏繞在鐵芯上，且同名端極性一致，檢測線圈串聯在被檢測線路中。
2.根據權利要求1所述的非接觸式直流小電流檢測裝置，其特徵在於所述閉合磁路選擇雙C型鐵芯、雙E型鐵芯、EI型鐵芯、CI型鐵芯、O型鐵芯中的一種。
3.根據權利要求1所述的非接觸式直流小電流檢測裝置，其特徵在於所述振蕩線圈和反饋線圈組成一個中間帶有抽頭的線圈，該中間帶抽頭的線圈與振蕩電容相併聯形成振蕩迴路。
4.根據權利要求1所述的非接觸式直流小電流檢測裝置，其特徵在於所述振蕩線圈和反饋線圈為獨立的線圈，通過鐵芯相耦合，振蕩線圈與振蕩電容相併聯形成振蕩迴路。
5.根據權利要求1所述的非接觸式直流小電流檢測裝置，其特徵在於所述放大器為電晶體、場效應管或集成放大器。
6.根據權利要求1所述的非接觸式直流小電流檢測裝置，其特徵在於所述放大器的輸出端接有波形檢測電路，該波型檢測電路的輸出端輸出邏輯信號電平。
專利摘要一種非接觸式直流小電流檢測裝置，其特徵在於包括檢測線圈、振蕩線圈、反饋線圈、振蕩電容、放大器以及鐵芯，上述振蕩線圈、反饋線圈、振蕩電容和放大器構成一個LC振蕩器，其中，振蕩線圈與振蕩電容並聯形成振蕩迴路，反饋線圈在放大器輸出與輸入端之間連接成正反饋電路，放大器的輸出與振蕩迴路連接；鐵芯構成閉合磁路，檢測線圈、振蕩線圈及反饋線圈纏繞在鐵芯上，且同名端極性一致，檢測線圈串聯在被檢測線路中。本實用新型針對小電流進行檢測的，敏感度高，耐壓性好，成本低廉，特別適用於小靈通遠程多線並聯供電時實時檢測每一線對是否發生開路。
文檔編號G01R31/02GK2757140SQ20042010894
公開日2006年2月8日 申請日期2004年11月16日 優先權日2004年11月16日
發明者徐烈英 申請人:蘇州工業園區新海宜電信發展股份有限公司