Бесконтактный датчик тока Советский патент 1993 года по МПК G01R33/06 G01R19/00 

Изобретение относится к приборостроению, автоматизации производства, может использоваться для бесконтактного измерения силы тока в приводах и шинах.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения в сторону слабых токов с произвольной зависимостью от времени.

Цель достигается тем. что в бесконтактном датчике тока магнитопровод выполнен тонкопленочным из материала с низкой коэрцитивной силой (например, пермаллоя), причем часть магнитолровода одновременно является пленарным элементом Холла и содержит две контактные площадки для присоединения питающих проводов и две контактные площадки для присоединения сигнальных проводов.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, чтоеаявляемый бесконтактный датчик тока отличается, во-первых, тем. что его магниюпровод выполнен тонко- пленочным из материала с низкой коэрцитивной силой (например, пермаллоя),

во-вторых, часть магнитопроаода одновременно является пленарным элементом Холла и со держит две контактные площадки для присоединения сигнальных проводов.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в предлагаемом устройстве ряд признаков, известных в других технических решениях. Так. например, известен способ измерения тока с помощьл кольца, охватывающего проводник с размещенным на кольце датчиком индукции. Известен также и пленарный эффект Холла. Но совместное применение названных выше известных принципов, воплощенное в бесконтактном датчике тока, в указанной связи и с использованием пленочного магнитопровода. имеющего датчик индукции поля, выполненный из материала магнитопровода.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен бесконтактный дагчик

fe

00

ю

Јь О О 00

тока, где: 1,1 - контактные площадки для подведения питающих проводов, 2,2 - контактные площадки для подведения сигнальных проводов, 3 - пленка магнитомягкого материала с низкой коэрцитивной силой (например, пермаллоя), выполняющая функцию магнитопровода и планарного элемента Холла, 4 - проводник с током, величину которого необходимо измерять.

бесконтактный датчик тока функционирует следующим образом.

Проводник, по которому протекает ток I, наводит ЭДС магнитной индукции. Для случая проводника круглого сечения радиусом г величина этой индукции на расстоянии R г равна В I/2 л R. Использование замкнутого магнитопровода увеличивает индукцию в/г-раз ( ft- магнитная проницаемость пленки) т.е. Впленки I/2 л Я Используя формулу ЭДС планарного эффекта Холла, для случая, когда направление тока I составляет угол 45° с вектором магнитной индукции В пленки получаем напряжение планарного эффекта Холла:

Ux - 4% h -. h

-.) I2 8л2Н2 .

0

5

0

5

где коэффициент, определяемый свойствами материала пленки; И - ток, проходящий через пленарный элемент Холла (часть магнитопровода); h - толщина магнитопровода; ц- магнитная проницаемость магнитопровода; R - средний радиус магнитопровода.

Таким образом по Ux можно судить о величине как постоянного, так и быстроиз- меняющегося со временем тока, в том числе малой амплитуды в единице миллиампер. Формула изобретения Бесконтактный датчик тока, содержащий замкнутый магнитопровод, охватывающий проводник с током, магниточувствительный преобразователь, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения в сторону слабых токов с произвольной зависимостью последних от времени, магнитопровод выполнен тонкопленочным из материала с низкой коэрцитивной силой, причем часть магнитопровода одновременно является пленарным элементом Холла и содержит две контактные площадки для присоединения питающих проводов и две контактные площадки для присоединения сигнальных проводов.

Применение: бесконтактное измерение силы тока приводах. Суть изобретения: бесконтактный датчик тока состоит из замк-. нутого магиитопроаода (М), охватывающего проводим с током, магиитолровод выполнен тоикоплеиочиым и материала с низкой коэрцитивной силой, чувствительный к магнитному поле алемеит выполнен на пленарном эффекте Холла и составляет единое целое с магиитопроаодом.м имеет две пары контактных площадок. Ток, протекающий по проводнику, вызывает в окружающем его М меняющийся магнитный поток, который фиксируется датчиком Холла. 1 ил.