開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，屬于電氣工程【技術領域】。該傳感器包括兩塊環(huán)形PCB板，所述環(huán)形PCB板由布置有導線線圈的兩個半環(huán)形PCB板拼接而成，其特征在于：在環(huán)形PCB板的內(nèi)層環(huán)、中間層環(huán)和外層環(huán)上均設置有相應的內(nèi)過孔、中間過孔和外過孔，從外過孔繞線到對應的內(nèi)過孔再回到該外過孔，正反面布線形成大線匝；從外過孔繞線到相鄰的中間過孔再到下一外過孔，正反面布線形成小線匝；小線匝布線后導線跨到再下一外過孔重復大線匝布線。本實用新型采用開口式設計、對稱性布線、兩板串聯(lián)式連接以及采用大線匝與小線匝同時布線的設計，能夠保證傳感器布線均勻、對稱，從而保證磁通全部穿過線圈等優(yōu)點。
【專利說明】開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器

【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及電氣工程【技術領域】，特別涉及一種開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器。

【背景技術】
[0002]電力系統(tǒng)中，電流互感器是作為電能計量和獲取繼電保護信號的重要電力設備，因此，電磁式電流互感器廣泛應用于電力系統(tǒng)中。近些年來，隨著國家經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的容量不斷增大、電網(wǎng)的運行電壓等級不斷提高，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器存在以下問題:
[0003]I)互感器的傳感器部分絕緣結構越來越復雜；
[0004]2)動態(tài)測量范圍小、頻帶窄；
[0005]3)大部分電流互感器依靠絕緣油作為主絕緣；
[0006]4)電磁式電流傳感器具有鐵芯，存在磁飽和的問題；
[0007]5)傳感器體積大、造價高且不易安裝。
[0008]羅氏線圈是一種空心環(huán)形的線圈，可以之間套在被測導體上測量電流，測量方式簡單易操作，但是傳統(tǒng)的羅氏線圈在測量電流的精度較低，且體積較大，特別是在高電壓、大電流輸電線路中測量電流時操作起來非常不方便。
[0009]針對上述現(xiàn)有技術中存在的問題，需要設計出一種應用于高電壓、大電流輸電線路電力系統(tǒng)中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，該傳感器基于羅氏線圈測量電流的原理研制，采用開口式設計，簡化了傳感器的結構并提高了安裝的靈活性。
[0011]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0012]一種開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，包括兩塊環(huán)形PCB板，所述環(huán)形PCB板由布置有導線線圈的兩個半環(huán)形PCB板拼接而成，在環(huán)形PCB板的內(nèi)層環(huán)、中間層環(huán)和外層環(huán)上均設置有相應的內(nèi)過孔、中間過孔和外過孔，從外過孔繞線到對應的內(nèi)過孔再回到該外過孔，正反面布線形成大線匝；從外過孔繞線到相鄰的中間過孔再到下一外過孔，正反面布線形成小線匝；小線匝布線后導線跨到再下一外過孔重復大線匝布線；大線匝與小線匝交替布置在兩個半環(huán)形PCB板上，且兩個半環(huán)形PCB板的布線線路完全相同；兩個半環(huán)形PCB板之間的布線線路通過在拼接處的兩外過孔之間以插針繞線的方式連接起來。
[0013]進一步的，圍繞環(huán)形PCB板的中心每隔α角度均勻設置外過孔，每隔2 α角度均勻設置內(nèi)過孔，所述中間過孔間隔設置在兩內(nèi)過孔之間；且外過孔與內(nèi)過孔和中間過孔交替對應，相互對應的兩過孔與環(huán)形PCB板中心位于同一直線上。
[0014]進一步的，所述α為5°，單片半環(huán)形PCB板上的外過孔有36個，內(nèi)過孔有18個，中間過孔有17個。
[0015]進一步的，所述環(huán)形PCB板上的設置有至少三個連接鍵槽，且所述連接鍵槽處于同一圓環(huán)上。
[0016]進一步的，所述兩半環(huán)形PCB板在拼接處形成凹凸交錯的兩條開口沿線。
[0017]進一步的，所述兩半環(huán)形PCB板依靠絕緣壓板固定，所述絕緣壓板壓覆在開口沿線上，使絕緣壓板的一端位于上半環(huán)形PCB板，另一端位于下半環(huán)形PCB板；所述絕緣壓板再通過固定鎖將其兩端固定。
[0018]進一步的，所述上半環(huán)形PCB板或者下半環(huán)形PCB板上還設置有兩個接線孔。
[0019]本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型采用開口式設計、對稱性布線、兩板串聯(lián)式連接以及采用大線匝與小線匝同時布線的設計，具有結構簡單、體積小、制作成本低；開口式的設計便于傳感器的安裝使用；相同兩塊PCB板的串聯(lián)使用，能夠有效抑制雜散磁場的干擾；采用PCB制作工藝，并采用小線匝的設計，能夠保證傳感器布線均勻、對稱，從而保證磁通全部穿過線圈等優(yōu)點。
[0020]本實用新型的其它優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導。本實用新型的目標和其它優(yōu)點可以通過下面的說明書，權利要求書，以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述，其中:
[0022]圖1為本實用新型環(huán)形PCB板的整體結構及布線示意圖；
[0023]圖2為本實用新型兩半環(huán)形PCB板分別的結構及布線示意圖；
[0024]圖3為本實用新型測量電流的檢測系統(tǒng)實施方式圖；
[0025]圖4為圖3的檢測系統(tǒng)的硬件電路結構示意圖；
[0026]其中:1-連接鍵槽；2_正面導線；3_絕緣壓板；4_固定鎖；5_開□沿線；6_外過孔-J-反面導線；8-中間過孔；9_接線孔；10_內(nèi)過孔。

【具體實施方式】
[0027]以下是本實用新型優(yōu)選實施例的詳細描述，應當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。
[0028]本實用新型的電流傳感器是基于羅氏線圈原理，將導線按均勻布置于環(huán)形PCB板上，被測導體穿過兩片同軸布置的環(huán)形PCB板的軸心，當導體中通有電流時，會在導體周圍產(chǎn)生磁通，磁通通過環(huán)形PCB板上布置的導線線圈時，會感應出電動勢，將此信號采集并進行處理，達到電流檢測的目的。而本實用新型的技術方案主要是環(huán)形PCB板的設計。
[0029]如圖1所示為本實用新型環(huán)形PCB板的整體結構及布線示意圖，所述環(huán)形PCB板由布置有導線線圈的兩個半環(huán)形PCB板拼接而成，在環(huán)形PCB板的內(nèi)層環(huán)、中間層環(huán)和外層環(huán)上均設置有相應的內(nèi)過孔10、中間過孔8和外過孔6，從外過孔繞線到對應的內(nèi)過孔再回到該外過孔，正反面布線形成大線匝；從外過孔繞線到相鄰的中間過孔再到下一外過孔，正反面布線形成小線匝；小線匝布線后導線跨到再下一外過孔重復大線匝布線；大線匝與小線匝交替布置在兩個半環(huán)形PCB板上，且兩個半環(huán)形PCB板的布線線路完全相同；兩個半環(huán)形PCB板之間的布線線路通過在拼接處的兩外過孔之間以插針繞線的方式連接起來。
[0030]圍繞環(huán)形PCB板的中心每隔α角度均勻設置外過孔，每隔2 α角度均勻設置內(nèi)過孔，所述中間過孔間隔設置在兩內(nèi)過孔之間；且外過孔與內(nèi)過孔和中間過孔交替對應，相互對應的兩過孔與環(huán)形PCB板中心位于同一直線上。
[0031]所述α為5°，單片半環(huán)形PCB板上的外過孔有36個，內(nèi)過孔有18個，中間過孔有17個。
[0032]所述環(huán)形PCB板上的設置有至少三個連接鍵槽1，且所述連接鍵槽處于同一圓環(huán)上。
[0033]所述兩半環(huán)形PCB板在拼接處形成凹凸交錯的兩條開口沿線。
[0034]所述兩半環(huán)形PCB板依靠絕緣壓板3固定，所述絕緣壓板壓覆在開口沿線5上，使絕緣壓板的一端位于上半環(huán)形PCB板，另一端位于下半環(huán)形PCB板；所述絕緣壓板再通過固定鎖4將其兩端固定。
[0035]所述上半環(huán)形PCB板或者下半環(huán)形PCB板上還設置有兩個接線孔9。
[0036]參照圖1，該環(huán)形PCB板由上半環(huán)形PCB板A和下半環(huán)形PCB板B拼接組合而成，且兩半環(huán)形PCB板在拼接處形成了凹凸交錯的兩條開口沿線5。每塊半環(huán)形PCB板的兩邊沿都呈現(xiàn)出凹凸交錯的方波狀，且上半環(huán)形PCB板的兩邊沿能夠剛好與下班環(huán)形PCB板的兩邊沿契合匹配，使得兩塊半環(huán)形PCB板能夠完整的拼接在一起，拼接好后就會在其拼接處形成兩條凹凸交錯的開口沿線。的這種凹凸交錯的拼接設計可以使兩塊半環(huán)形PCB板更加穩(wěn)定、位置精確地拼接組合在一起，而且使得后續(xù)的固定步驟操作也更加方便。
[0037]兩半環(huán)形PCB板依靠絕緣壓板固定，所述絕緣壓板壓覆在開口沿線上，使絕緣壓板的一端位于上半環(huán)形PCB板，另一端位于下半環(huán)形PCB板；所述絕緣壓板再通過固定鎖將其兩端固定。在兩塊半環(huán)形PCB板拼接好后，在將絕緣壓板壓覆在開口沿線上，再用固定鎖將絕緣壓板的兩端固定在環(huán)形PCB板上，實現(xiàn)兩塊半環(huán)形PCB板的拼接及固定的操作。
[0038]環(huán)形PCB板的布孔方式為:在內(nèi)層環(huán)、外層環(huán)和中間層環(huán)上設置相應的內(nèi)過孔、夕卜過孔和中間過孔，且圍繞環(huán)形PCB板的中心，每隔α角度設置外過孔，每隔2α角度設置內(nèi)過孔，中間過孔間隔的設置在兩內(nèi)過孔之間。因此，中間過孔要比內(nèi)過孔少一個。以α為5°為例，每塊半環(huán)形PCB板上的外過孔可以設置36個，內(nèi)過孔可以設置18個，中間過孔可以設置17個。且外過孔與內(nèi)過孔和中間過孔交替對應，也就是說，某個外過孔對于了一個內(nèi)過孔，下一個的外過孔則對應一個中間過孔，再下一個外過孔又對應內(nèi)過孔，如此交替對應。所述的對應方式是指，外過孔、內(nèi)過孔和環(huán)形PCB板的中心位于同一條直線上；或者外過孔、中間過孔和環(huán)形PCB板的中心位于同一條直線上。由于每塊半環(huán)形PCB板上的內(nèi)過孔加上中間過孔的數(shù)量比外過孔的數(shù)量要少一個，因此，在半環(huán)形PCB板的某個拼接邊沿處的一個外過孔沒有相應的中間過孔與其對應。
[0039]環(huán)形PCB板的布線方式為:要實現(xiàn)環(huán)形PCB板的布線首先要對每塊半環(huán)形PCB板布線。圖2為兩半環(huán)形PCB板分別的結構及布線示意圖，參照圖2所示，兩個接線孔設置在下半環(huán)形PCB板上，導線從下半環(huán)形PCB板反面通過一個接線孔a到達正面(在沒有接線孔的地方則是直接從外過孔到達正面)，然后通過最近的一個內(nèi)過孔d又到反面，在a到d之間是正面導線2 ;然后再通過與該內(nèi)過孔d對應的外過孔e到達正面，d到e之間是反面導線；如此操作就形成了大線匝；之后再通過與該外過孔e相鄰的中間過孔b到達反面，再通過與該中間過孔b對應的外過孔c到達正面，如此操作就形成了小線匝。小線匝布線后導線跨到再下一個外過孔處，使得導線可以再次從該外過孔為起點重復進行大線匝布線。大線匝的布線方式保證布線的對稱性，從而保證傳感器測量的準確性；小線匝的布線方式雖然無法保證布線的對稱性，但是此種設計能夠保證充分利用PCB板的空間，從而減少穿過線圈磁通的分散性，進一步提高傳感器測量的準確度。
[0040]兩半環(huán)形PCB板的布線線路完全相同，由于采用的是開口式設計，必然導致板上布線在開口處斷開，因此在兩個半環(huán)形PCB板之間的布線線路通過在拼接處的兩外過孔之間以插針繞線的方式連接起來。參照圖1，因此在標號為e、f的外過孔處設置插針，通過繞線的方式保證導線連接，在另一個拼接處同樣如此操作。如此布線使導線從接線孔a穿入，最后從另一個接線孔穿出，完成一塊環(huán)形PCB板的布線。
[0041]本實用新型的電流傳感器要由兩片環(huán)形PCB板串聯(lián)組成。圖3為本實用新型測量電流的整體系統(tǒng)實施方式圖，參照圖3所示，整個系統(tǒng)包含傳感器部分和硬件電路部分，傳感器部分由兩塊PCB板完全相同，通過導線將兩塊板子連接起來，同時要保證兩塊環(huán)形PCB板同軸，本實用新型的連接鍵槽就是起到同軸固定的作用，同時又能保證兩塊環(huán)形PCB板上導線圍成面積重合，從而起到消除垂直于傳感器平面外部干擾磁場的作用。連接鍵槽可以設置三個或者三個以上。在連接鍵槽為三個時，兩兩之間的夾角為120°。此種設計能夠很好的解決垂直于PCB表面外磁場的干擾，從而提高傳感器抗干擾的能力，從而保證了傳感器的測量精度，同時兩塊相同PCB板的串聯(lián)能夠提高傳感器的輸出信號，便于后續(xù)采集電路的設計。
[0042]圖4為圖3中檢測系統(tǒng)的硬件電路結構示意圖，參照圖4，該系統(tǒng)的硬件電路部分包含了信號處理電路和處理器電路。信號處理電路包括放大電路、濾波電路、積分電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路；處理器電路包括由單片機及其外圍電路，包括液晶顯示屏、按鍵、電源等。
[0043]最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本實用新型進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本實用新型權利要求書所限定的范圍。
【權利要求】
1.一種開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，包括兩塊環(huán)形PCB板，所述環(huán)形PCB板由布置有導線線圈的兩個半環(huán)形PCB板拼接而成，其特征在于:在環(huán)形PCB板的內(nèi)層環(huán)、中間層環(huán)和外層環(huán)上均設置有相應的內(nèi)過孔、中間過孔和外過孔，從外過孔繞線到對應的內(nèi)過孔再回到該外過孔，正反面布線形成大線匝；從外過孔繞線到相鄰的中間過孔再到下一外過孔，正反面布線形成小線匝；小線匝布線后導線跨到再下一外過孔重復大線匝布線；大線匝與小線匝交替布置在兩個半環(huán)形PCB板上，且兩個半環(huán)形PCB板的布線線路完全相同；兩個半環(huán)形PCB板之間的布線線路通過在拼接處的兩外過孔之間以插針繞線的方式連接起來。
2.根據(jù)權利要求1所述的開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，其特征在于:圍繞環(huán)形PCB板的中心每隔α角度均勻設置外過孔，每隔2α角度均勻設置內(nèi)過孔，所述中間過孔間隔設置在兩內(nèi)過孔之間；且外過孔與內(nèi)過孔和中間過孔交替對應，相互對應的兩過孔與環(huán)形PCB板中心位于同一直線上。
3.根據(jù)權利要求2所述的開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，其特征在于:所述α為5°，單片半環(huán)形PCB板上的外過孔有36個，內(nèi)過孔有18個，中間過孔有17個。
4.根據(jù)權利要求1所述的開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，其特征在于:所述環(huán)形PCB板上的設置有至少三個連接鍵槽，且所述連接鍵槽處于同一圓環(huán)上。
5.根據(jù)權利要求1所述的開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，其特征在于:所述兩半環(huán)形PCB板在拼接處形成凹凸交錯的兩條開口沿線。
6.根據(jù)權利要求1所述的開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，其特征在于:所述兩半環(huán)形PCB板依靠絕緣壓板固定，所述絕緣壓板壓覆在開口沿線上，使絕緣壓板的一端位于上半環(huán)形PCB板，另一端位于下半環(huán)形PCB板；所述絕緣壓板再通過固定鎖將其兩端固定。
7.根據(jù)權利要求6所述的開口式半環(huán)形抗干擾電流傳感器，其特征在于:所述上半環(huán)形PCB板或者下半環(huán)形PCB板上還設置有兩個接線孔。
【文檔編號】G01R19/00GK204101616SQ201420490520
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權日:2014年8月27日
【發(fā)明者】何為, 周強 申請人:重慶大學