電流測量裝置、方法及其制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電子信息技術領域，尤其涉及一種電流測量裝置、電流測量方法及電 流測量裝置制作方法。
【背景技術】
[0002] 目前，用各種電流表測量電流的方法一般都要斷開電路，將電流表串聯到電路中 進行測量。這造成了測量不便以及操作人員及設備的安全隱患。
[0003] 因此，在實際工作中多采用電壓測量來檢測設備電路的工作狀態。但一些情形，電 流的實時測量是很有必要的。
[0004] 現有的無須斷電就能測量電流的電流鉗產品，是基于電磁感應原理制作的，僅限 于工頻交流電流的測量。
[0005] 所以，工作中的電器設備的監控，維護和管理都特別需要一種能實時測量各處各 種電流的電流鉗裝置。
[0006] 鑒于此，如何提供一種能安全、方便且實時測量各處各種電流的電流測量裝置、電 流測量方法及電流測量裝置制作方法成為當前需要解決的技術問題。
【發明內容】
[0007] 本發明提供一種電流測量裝置、電流測量方法及電流測量裝置制作方法，能夠安 全、簡便、低成本、高效率且實時地測量各處各種電流，且其應用前景廣闊。
[0008] 第一方面，本發明提供一種電流測量裝置，包括：
[0009] 彈性卡鉗，所述彈性卡鉗包括：預制的鉗頭為圓環形的彈性卡鉗本體和鑲入在所 述彈性卡鉗本體的圓環形鉗頭上的由多個霍爾元件組成的鉗式閉合圓環；
[0010] 信號處理加和電路，用于在所述彈性卡鉗鉗住通過待測電流的導線時，獲取每個 霍爾元件的霍爾電壓，并根據所述每個霍爾元件的霍爾電壓，基于安培環路定理獲取待測 電流值，將所述待測電流值輸出到顯示接口電路；
[0011] 顯示接口電路，用于獲取信號處理加和電路輸出的待測電流值，并將所述待測電 流值輸出到顯示裝置。
[0012] 可選地，所述電流測量裝置還包括：
[0013] 顯示裝置，用于獲取所述顯示接口電路輸出的待測電流值，并將所述待測電流值 顯示出來。
[0014] 可選地，所述顯示裝置為：
[0015] 指針式顯示裝置或數字式液晶顯示裝置。
[0016] 可詵地，所沭待測電流I值為：
[0017]
[0018] 其中，R為所述鉗式閉合圓環的半徑，N為所述霍爾元件的數量，μ為所述霍爾元 件的磁導率，1^為所述每個霍爾元件的霍爾靈敏度，μ、k i為常數，U i為所述每個霍爾元件 的霍爾電壓，i = l，2，"·，Ν，Ν為大于1的正整數。
[0019] 第二方面，本發明提供一種上述電流測量裝置的制造方法，其特征在于，包括：
[0020] 在預制的鉗頭為圓環形的彈性卡鉗本體上鑲入多個霍爾元件，制作鉗式閉合圓 環；
[0021] 制作適用安培環路定理信號處理加和電路；
[0022] 將所有霍爾元件和顯示接口電路分別接入所述信號處理加和電路。
[0023] 可選地，所述制作方法還包括：
[0024] 將所述顯示接口電路與顯示裝置連接。
[0025] 可選地，所述顯示裝置為：
[0026] 指針式顯示裝置或數字式液晶顯示裝置。
[0027] 可選地，所述待測電流I值為：
[0028]
[0029] 其中，R為所述鉗式閉合圓環的半徑，Ν為所述霍爾元件的數量，μ為所述霍爾元 件的磁導率，1^為所述每個霍爾元件的霍爾靈敏度，μ、k i為常數，U i為所述每個霍爾元件 的霍爾電壓，i = l，2，"·，Ν，Ν為大于1的正整數。
[0030] 第三方面，本發明提供一種使用上述電流測量裝置的電流測量方法，包括：
[0031] 在鑲入多個霍爾元件的彈性卡鉗鉗住通過待測電流的導線時，獲取每個霍爾元件 的霍爾電壓；
[0032] 根據所述每個霍爾元件的霍爾電壓，基于安培環路定理計算待測電流值，以使通 過顯示接口電路的待測電流值在顯示裝置中顯示；
[0033] 其中，所述多個霍爾元件在鑲入彈性卡鉗本體的圓環形鉗頭上后組成鉗式閉合圓 環。
[0034] 可選地，所述待測電流I值為：
[0035]
[0036] 其中，R為所述鉗式閉合圓環的半徑，Ν為所述霍爾元件的數量，μ為所述霍爾元 件的磁導率，1^為所述每個霍爾元件的霍爾靈敏度，μ、k i為常數，U i為所述每個霍爾元件 的霍爾電壓，i = l，2，"·，Ν，Ν為大于1的正整數。
[0037] 由上述技術方案可知，本發明的電流測量裝置，包括：彈性卡鉗，所述彈性卡鉗包 括：預制的鉗頭為圓環形的彈性卡鉗本體和鑲入在彈性卡鉗本體的圓環形鉗頭上的由多個 霍爾元件組成的鉗式閉合圓環；信號處理加和電路，用于在彈性卡鉗鉗住通過待測電流的 導線時，獲取每個霍爾元件的霍爾電壓，并根據每個霍爾元件的霍爾電壓，基于安培環路定 理獲取待測電流值，將待測電流值輸出到顯示接口電路；顯示接口電路，用于獲取信號處理 加和電路輸出的待測電流值，并將待測電流值輸出到顯示裝置。本發明的電流測量裝置、電 流測量方法及電流測量裝置制作方法能夠安全、簡便、低成本、高效率且實時地測量各處各 種電流，且其應用前景廣闊。
【附圖說明】
[0038] 圖1為本發明一實施例提供的電流測量裝置的結構示意圖；
[0039] 圖2為本發明一實施例提供的一種8個霍爾元件的電流測量裝置的實物圖；
[0040] 圖3為本發明一實施例提供的圖1所示電流測量裝置的制造方法的流程示意圖；
[0041] 圖4為本發明另一實施例提供的圖1所示電流測量裝置的制造方法的流程示意 圖；
[0042] 圖5為本發明一實施例提供的使用圖1所示電流測量裝置的電流測量方法的流程 示意圖。
【具體實施方式】
[0043] 下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施 例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0044] 本發明實施例的待測電流I值是根據安培環路定理計算得到的，安培環路定理具 體為：空間的磁感應強度B沿著任意閉合的路徑積分（即B的環流值）的值，等于磁導率 μ乘該閉合路徑所包圍的各電流的代數和，SI ^
_若電流流向與積分回路是 .， 右手螺旋的關系，電流取正值，反之取負值。
[0045] 由于集成的磁電傳感器越做越小，使人們能比較準確地進行磁場的空間分布測 量，完成步的實驗測量。
[0046] 本發明實施例的根據安培環路定理的電流的測量原理：采用多個（N個）相同的霍 爾傳感器元件，將它們排成半徑為R的圓形閉合回路；此時，每個霍爾元件測量的B為其切 向分量，則每個B tt= ku (霍爾元件的輸出公式，k為霍爾靈敏度），dl = Rdθ，Θ為每個 8?與dl的夾角；將所有霍爾元件測量的磁場在積分路徑上的乘積求矛I
[0047] 若有N個霍爾元件
p根據安培環路定
理 .則可得到^; > Ν.μ ?=ι
[0048] 所以，通過實時測量每一個霍爾元件的霍爾電壓，通過上述公式加和后，就能得出 閉合回路內電流的大小。
[0049] 圖1為本發明一實施例提供的電流測量裝置的結構示意圖，如圖1所示，本實施例 的電流測量裝置6,可以稱為電流鉗，包括：彈性卡鉗1、信號處理加和電路板2和顯示接口 電路3 ;
[0050] 彈性卡鉗1，所述彈性卡鉗1包括：預制的鉗頭為圓環形的彈性卡鉗本體和鑲入在 所述彈性卡鉗本體的圓環形鉗頭上的由多個霍爾元件4組成的鉗式閉合圓環；
[0051] 信號處理加和電路2,用于在所述彈性卡鉗1鉗住通過待測電流的導線0時，獲取 每個霍爾元件4的霍爾電壓，并根據所述每個霍爾元件4的霍爾電壓，基于安培環路定理獲 取待測電流值，將所述待測電流值輸出到顯示接口電路3 ;
[0052] 顯示接口電路3,用于獲取信號處理加和電路2輸出的待測電流值，并將所述待測 電流值輸出到顯示裝置5。
[0053] 應說明的是，本實施例所述顯示接口電路4為現有技術中通用的顯示接口電路。
[0054] 在具體應用中，本實施例的電流測量裝置，還可以包括：
[0055] 顯示裝置5,用于獲取所述顯示接口電路3輸出的待測電流值，并將所述待測電流 值顯示出來。
[0056] 舉例來說，所述顯示裝置5可以為指針式顯示裝置或數字式液晶顯示裝置等。
[0057] 在具體應用中，本實施例的待測電流I值為：
[0058]
[0059] 其中，R為所述鉗式閉合圓環的半徑，N為所述霍爾元件的數量，μ為所述霍爾元 件的磁導率，1^為所述每個霍爾元件的霍爾靈敏度，μ、k i為常數，U i為所述每個霍爾元件 的霍爾電