【正文】 要體現(xiàn)在體積較大、價格較高、需要外界電源的支持等方面。 副繞組串聯(lián)直流互感器副邊電流波形另外，這種直流互感器可以做成一次電流穿心式結(jié)構(gòu)，不用斷開一次電流回路，對于一次側(cè)系統(tǒng)的安裝提供了方便。主要缺點(diǎn)是線性度差，二次電流紋波較大，同時也易受外磁場影響?，F(xiàn)在對于100~200kA 直流互感器，在 50~110% 的額定電流范圍內(nèi)，其準(zhǔn)確度只能達(dá)到 。至于補(bǔ)償繞組的電流，則由磁放大器自動地加以控制。補(bǔ)償繞組中直流電流的供給方式有兩種：（1 ）將副方繞組的輸出電流整流后供給；（2 ）由外加直流電源供給。這種補(bǔ)償式直流互感器的鐵芯除了原、副方繞組外，還有一個通過直流的補(bǔ)償繞組，目的在于補(bǔ)償被測電流產(chǎn)生的部分磁通勢。其中副方繞組串聯(lián)直流互感器用來測量電流，副方繞組并聯(lián)直流互感器則多半用以測量電壓。原方繞組串聯(lián)接入被測電路，副方繞組則連接到輔助交流電路里，其連接方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種，前者稱為副方繞組串聯(lián)直流互感器，后者稱為副方繞組并聯(lián)直流互感器。 傳統(tǒng)鐵芯式直流互感器原理這種直流互感器的工作原理是以交流磁勢平衡被測直流磁勢為基礎(chǔ)的，實(shí)際上是利用被測直流改變帶有鐵芯的線圈的感抗，進(jìn)而間接地改變了輔助交流激磁電路的電流，從而反映出被測直流電流的大小。派克（Park ）、亨姆斯（Hains）和伯奈特（Bennett）等對分流器的模型進(jìn)行了嚴(yán)格的理論分析，求解了同軸分流器在多種頻率電流作用下的電流和電壓分布，并提出了各種補(bǔ)償方法，使得分流器電位輸出端的電壓更接近于理想的階躍函數(shù)（當(dāng)引入分流器的被測電流為階躍函數(shù)時）。隨著被測電流的增大，分流器的發(fā)熱急劇增加，為了保證分流器的正常工作，分流器的尺寸、重量和造價不可避免的急劇增加，一定程度上限制了分流器在大電流工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用；另一方面，當(dāng)分流器用于測量快速變化的電流或者脈沖電流時，分流器的電感分量不再可以忽略不計(jì)，同時，由于集膚效應(yīng)的存在，使得分流器中的電流分布非均勻化，分流器輸出端的電壓發(fā)生時移，測量的精度將大打折扣。工業(yè)領(lǐng)域中，在不涉及到測量回路與被測電流之間電隔離的場合，分流器是將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柕氖走x方案。理想的制造分流器的材料必須擁有較好的散熱性能，材料的電阻率必須擁有極高的長期穩(wěn)定性和可靠的溫度穩(wěn)定性，制造分流器的材料有多種，比較常用的有康銅和錳銅等合金金屬，近來以來也有新的材料被報道采用。 分流器原理分流器是根據(jù)電流通過電阻時在電阻兩端產(chǎn)生電壓進(jìn)行電流測量。這些方法中大部分由于各種原因的限制無法應(yīng)用于測量電流的互感器，例如設(shè)備造價太高、結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜等因素，也有些對被測磁場有特殊的要求，所以實(shí)際上并不是所有的測量磁場的方法都可用于測量電流。從物理學(xué)角度來看磁場的測量方法主要有核磁共振法、霍爾效應(yīng)法、電磁感應(yīng)法、磁通門法、光泵法、磁光效應(yīng)法、磁膜測磁法及超導(dǎo)量子干涉器件法等。 根據(jù)被測電流在已知電阻上的電壓來確定被測電流的大小，由于其體積、誤差、損耗、絕緣、測量范圍等方面的不足，已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代測量的標(biāo)準(zhǔn)。本論文首先簡述直流測量的主要原理，然后提出方案論證，選擇合適方案完成設(shè)計(jì)，給出合理的硬件電路設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)和一些抗干擾的措施。本文采用霍爾傳感器檢測電流，要分為兩部分，其一為霍爾傳感器電流測量元件原理及接口分析，其二為檢測電路與嵌入式處理器的接口設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用霍爾電流傳感器檢測電流。 總結(jié)以上電流發(fā)展歷史，霍爾電流傳感器是一種典型的有源型電流檢測方法，適用于從直流到中頻段的任意波形電流的測量，在現(xiàn)在的工業(yè)現(xiàn)場，霍爾電流傳感器是數(shù)百安培以內(nèi)電流檢測的首選產(chǎn)品?；魻栐直环Q作霍爾片，因?yàn)樗且环N半導(dǎo)體薄片，作為一種技術(shù)成熟且應(yīng)用廣泛的磁場檢測元件，霍爾元件是根據(jù)載流半導(dǎo)體在磁場中產(chǎn)生的霍爾電勢為基礎(chǔ)的，是德國物理學(xué)家霍爾1879 年研究載流導(dǎo)體在磁場中受力的性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)的。磁通門能夠準(zhǔn)確的檢測磁場，自然能夠?qū)崿F(xiàn)電流測量，但是由于磁通門能夠檢測的最大磁場不過數(shù)十高斯，所以磁通門在電流測量中對象僅僅限于微弱電流?？招揪€圈往往采用將漆包線均勻的繞制在環(huán)形骨架上制成，骨架采用塑料或者陶瓷等非鐵磁材料，骨架的相對磁導(dǎo)率與空氣中的相對磁導(dǎo)率相同，這便是空芯線圈有別于帶鐵芯的交流電流互感器的一個顯著特征。直流電流互感器是德國科學(xué)家克萊麥爾教授在1936年研制成功的，是一種簡單實(shí)用的直流電流檢測手段。近些年來，軟磁材料的發(fā)展日新月異，性能優(yōu)越的坡莫合金、納米合金以及非晶合金等新型鐵磁材料不斷涌現(xiàn)，使得互感器的性能得到極大改善，精度不斷提高（可高達(dá) 104級），體積、重量和價格有所優(yōu)化，與此同時，人們在傳統(tǒng)電流互感器的基礎(chǔ)之上，采取了許多改進(jìn)措施以進(jìn)一步提高電流互感器的精度。 電流互感器交流電流互感器的典型結(jié)構(gòu)與普通變壓器極其相似，它包括一個閉合鐵芯和兩個繞組，在理想的情況下，如果忽略激磁電流，則原副邊繞組的磁通勢是相互平衡的。分流器的原理簡單，在低頻率小幅值電流測量中，表現(xiàn)出極高的精度和較快的響應(yīng)速度。利用分流器測量電流時，是將電阻數(shù)值已知的分流器串聯(lián)在被測電路里，通過測量或者觀測分流器兩端的引出電壓，即可獲得被測電流的大小或波形。1．2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀常用的電流檢測方法有：分流器、鐵芯交流電流互感器、鐵芯直流電流互感器、空芯線圈、霍爾電流傳感器、磁通門電流傳感器等方法，下面具體介紹這幾種方法。而用霍爾傳感器檢測直流信號可以較好地解決上述困難。在電氣設(shè)備檢修和自動化領(lǐng)域，對直流電機(jī)的電刷是否位于幾何中心線、電樞繞組的短路情況等的檢查都要用到直流檢測技術(shù)。但若環(huán)境溫度發(fā)生變化，光敏管的暗電流和光電流將隨溫度的變化而變化，因此只能實(shí)現(xiàn)直流隔離，而無法達(dá)到直流電流高精度的隔離檢測的目的。由此可見，在朋計(jì)算機(jī)對開關(guān)電源的直流電流進(jìn)行監(jiān)控時，直流電流隔離檢測的精度非常重要，必須是高精度的，否則將無法達(dá)到監(jiān)控的目的。xxxx屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書非接觸式直流電流檢測裝置設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄1．1 本文研究意義 31．2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4 分流器 4 電流互感器 4 直流電流互感器 4 空芯線圈 5 磁通門電流傳感器 5 霍爾電流傳感器 51．3 本文主要任務(wù) 6 分流器原理 7 傳統(tǒng)鐵芯式直流互感器原理 7 空芯線圈傳感原理 9 霍爾電流傳感器 12 磁通門電流傳感器原理 13 光學(xué)電流傳感器原理 15 其他電流傳感器原理 16 總體方案 18 硬件選擇 19 電流檢測模塊 19 電壓放大模塊 21 數(shù)據(jù)采集模塊 22 單片機(jī)模塊 22 硬件電路設(shè)計(jì) 22 電流檢測與電壓放大模塊 22 數(shù)據(jù)采集模塊電路 23 顯示模塊LCD1602 24 25 25 屏蔽 26 接地 27 瞬態(tài)抑制 271 引言1．1 本文研究意義在用計(jì)算機(jī)對大功率穩(wěn)流穩(wěn)壓直流開關(guān)電源的電流進(jìn)行遙調(diào)、遙測監(jiān)控時，往往因?yàn)橛?jì)算機(jī)與開關(guān)電源不能共地和開關(guān)電源的噪聲干擾，必須在計(jì)算機(jī)與開關(guān)電源之間進(jìn)行靜電(直流)隔離。在隔離中，直流電流隔離檢測的精度將直接影響到監(jiān)控的質(zhì)量，甚至涉及到電源及用電設(shè)備的安全。進(jìn)行靜電隔離，傳統(tǒng)方法是應(yīng)用光電式傳感器(如光敏二極管、光敏三根管)實(shí)現(xiàn)的。在上述監(jiān)控系統(tǒng)中，由于存在著大功率開關(guān)電源，開關(guān)電源釋放的人量熱鼙將使環(huán)境溫度發(fā)生變化，因此在這樣的環(huán)境中，采用光電式傳感器只能實(shí)現(xiàn)靜電隔離，而無法達(dá)劍直流電流高精度的隔隔離檢測的目的。在自動控制系統(tǒng)中，直流測速發(fā)電機(jī)的輸出直流電壓與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系，因此檢測它的輸出電壓就能間接地檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)速；在許多自動控制系統(tǒng)中，一些控制信號也是直流信號，需要檢測，但直流檢測往往存在二個最明顯的困難：一是直流測量儀表不便串入電路中；二是直流檢測電路與被測電路不能直接耦合，否則就會影響被測電路的直流工作點(diǎn)，即直流檢測的隔離成為問題。該傳感器由于磁平衡原理自身特性所具有的優(yōu)越性和霍爾元件良好的溫度特性，因此傳感精度高、線性度好、溫度漂移小，在溫度變化的環(huán)境中，隔離檢測直流電流的精度優(yōu)于光耦16倍。 分流器 分流器是根據(jù)電流通過電阻時在電阻兩端產(chǎn)生電壓進(jìn)行電流測量。理想的制造分流器的材料必須擁有較好的散熱性能，材料的電阻率必須擁有極高的長期穩(wěn)定性和可靠的溫度穩(wěn)定性，制造分流器的材料有多種，比較常用的有康銅和錳銅等合金金屬。工業(yè)領(lǐng)域中，在不涉及到測量回路與被測電流之間電隔離的場合，分流器是將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柕氖走x方案。交流電流互感器的傳感原理簡單，精度較高，其變比僅僅與原副邊繞線的匝數(shù)有關(guān)，長期穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性有保障，因此，交流電流互感器在電力系統(tǒng)中得到了極廣的運(yùn)用。[1]~[4] 直流電流互感器 直流電流互感器利用被測直流改變帶有鐵芯扼制線圈的感抗，間接的改變輔助交流電路的電流，從而來反映被測電流的大小。[5]~[6] 空芯線圈 空芯線圈通常被稱為 Rogowski線圈，因?yàn)樗怯啥韲茖W(xué)家Rogowski在1912年發(fā)明的。 磁通門電流傳感器 1933 年，世