专利摘要

本实用新型涉及一种基于合金丝受热形变的电流计，包括壳体、接线柱、合金丝安装座、固定座、活动座、压力传感器、单片机、合金丝和电源；合金丝安装座一端设有固定座，另一端设有活动座滑槽，活动座设在活动座滑槽内；第一拆卸块和第二拆卸块分别设在固定座和活动座的安装槽内；拆卸块与固定座和活动座的安装槽内壁之间设有压力传感器，合金丝螺栓与拆卸块螺接；合金丝两端分别与合金丝螺栓缠绕连接；利用合金丝的材质特性以及受热形变后张力的变化值来计算流经合金丝的电流，即得到待测电路的电流值。本实用新型结构新颖，可替换金属丝以适应不同电流值的待测电路，具有较强的稳定性，适用于强磁场等普通电流计不能适用的场景。

权利要求

1.一种基于合金丝受热形变的电流计，其特征在于：包括壳体、接线柱、合金丝安装座、固定座、活动座、压力传感器、单片机、合金丝和电源；两个接线柱设在壳体表面；合金丝安装座设在壳体内，合金丝安装座一端设有固定座，另一端设有活动座滑槽，活动座设在活动座滑槽内；固定座和活动座上分别设有安装槽，第一拆卸块设在固定座的安装槽内，第二拆卸块设在活动座的安装槽内；第一拆卸块与固定座的安装槽内壁之间设有压力传感器，第二拆卸块与活动座的安装槽内壁之间设有压力传感器，每个压力传感器分别通过线路与单片机相连；第一拆卸块和第二拆卸块相对的表面分别设有螺纹孔，第一合金丝螺栓与第一拆卸块螺接，第二合金丝螺栓与第二拆卸块螺接；合金丝两端分别与第一合金丝螺栓和第二合金丝螺栓缠绕连接；第一合金丝螺栓和第二合金丝螺栓分别通过导线与接线柱相连；单片机和电源分别设在壳体内，电源与压力传感器和单片机相连，提供电能。

2.根据权利要求1所述的一种基于合金丝受热形变的电流计，其特征在于：所述的活动座还包括电机、齿轮和齿条，所述的电机通过电机支座与合金丝安装座固连，电机位于合金丝安装座的下方，通过线路与单片机相连；所述的齿轮与电机的输出轴同轴固连；活动座的下端设有凸肩，合金丝安装座的活动座滑槽下部设有上下贯通的导轨，活动座的凸肩穿过并卡接在导轨内；固定在活动座凸肩的下端，与活动座滑槽平行设置；齿条与齿轮相互啮合。

3.根据权利要求1所述的一种基于合金丝受热形变的电流计，其特征在于：固定座和活动座的相对端面设有竖向的中缝，固定座和活动座相对端内壁分别设有两个以中缝为对称轴左右对称布置的压力传感器，每个压力传感器分别通过线路与单片机相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于合金丝受热形变的电流计，其特征在于：第一拆卸块与固定座的压力传感器之间以及第二拆卸块与活动座的压力传感器之间分别设有挡板，挡板上设有竖向的中缝。

5.根据权利要求1所述的一种基于合金丝受热形变的电流计，其特征在于：第一合金丝螺栓和第二合金丝螺栓分别连接有导线连接片，所述的导线连接片为导电材料，其上设有插口，通过插口插在合金丝螺栓上，并通过导线与接线柱相连。

6.根据权利要求1所述的一种基于合金丝受热形变的电流计，其特征在于：所述的合金丝安装座上设有合金丝限位槽，合金丝限位槽位于固定座卡槽和活动座滑槽之间；上盖上设有合金丝限位槽盖，合金丝限位槽盖扣合在合金丝限位槽上，形成合金丝限位通道。

7.根据权利要求1所述的一种基于合金丝受热形变的电流计，其特征在于：壳体表面还设有显示屏和按键，显示屏和按键分别与单片机相连。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电流计，特别涉及一种基于合金丝受热形变的电流计。

背景技术

随着电子技术的应用日益发展，电流的精确测量在实际应用中将发挥越来越大的价值。目前，常用的电流表测量原理为：磁场中的金属线圈在外部电流作用下偏转，进而带动指针运动，最终在表盘上读出示数。然而，该种测量原理需要避免强磁场的环境，因此限制了它在极端条件下的适用性。基于上述考量，希望设计出一款可以不受强磁环境干扰的电流计，同时它应具有量程更大、构造简便，易于运输、便于携带的性质。

发明内容

本实用新型为解决上述技术问题，提供一种基于合金丝受热形变的电流计，包括壳体、接线柱、合金丝安装座、固定座、活动座、压力传感器、单片机、合金丝和电源；两个接线柱设在壳体表面；合金丝安装座设在壳体内，合金丝安装座一端设有固定座，另一端设有活动座滑槽，活动座设在活动座滑槽内；固定座和活动座上分别设有安装槽，第一拆卸块设在固定座的安装槽内，第二拆卸块设在活动座的安装槽内；第一拆卸块与固定座的安装槽内壁之间设有压力传感器，第二拆卸块与活动座的安装槽内壁之间设有压力传感器，每个压力传感器分别通过线路与单片机相连，采集到的压力值实时传输给单片机；第一拆卸块和第二拆卸块相对的表面分别设有螺纹孔，第一合金丝螺栓与第一拆卸块螺接，第二合金丝螺栓与第二拆卸块螺接；合金丝两端分别与第一合金丝螺栓和第二合金丝螺栓缠绕连接；第一合金丝螺栓和第二合金丝螺栓分别通过导线与接线柱相连；单片机和电源分别设在壳体内，电源与压力传感器和单片机相连，提供电能。

所述的活动座还包括电机、齿轮和齿条，所述的电机通过电机支座与合金丝安装座固连，电机位于合金丝安装座的下方，通过线路与单片机相连，由单片机控制启停；所述的齿轮与电机的输出轴同轴固连；活动座的下端设有凸肩，合金丝安装座的活动座滑槽下部设有上下贯通的导轨，活动座的凸肩穿过并卡接在导轨内；齿条固定在活动座凸肩的下端，与活动座滑槽平行设置；齿条与齿轮相互啮合。

固定座和活动座的相对端面设有竖向的中缝，合金丝螺栓刚好能够穿过所述中缝，合金丝螺栓尽量位于固定座和活动座端面的中心位置；固定座和活动座相对端内壁分别设有两个以中缝为对称轴左右对称布置的压力传感器，每个压力传感器分别通过线路与单片机相连。

第一拆卸块与固定座的压力传感器之间以及第二拆卸块与活动座的压力传感器之间分别设有挡板，挡板上设有竖向的中缝；合金丝螺栓能够穿过挡板的中缝，合金丝螺栓尽量位于挡板中心位置，使挡板受力均匀，挡板的作用是向压力传感器均匀施加压力。

第一合金丝螺栓和第二合金丝螺栓分别连接有导线连接片，所述的导线连接片为导电材料，其上设有插口，通过插口插在合金丝螺栓上起到导电的作用，并通过导线与接线柱相连。

所述的合金丝安装座上设有合金丝限位槽，合金丝限位槽位于固定座和活动座滑槽之间；上盖上设有合金丝限位槽盖，合金丝限位槽盖扣合在合金丝限位槽上，形成合金丝限位通道对合金丝进行限位，合金丝位于金丝限位通道内。

壳体表面还设有显示屏和按键，显示屏和按键分别与单片机相连。

所述的第一拆卸块和第二拆卸块上设有拉杆，方便拆卸第一拆卸块和第二拆卸块。

本实用新型的工作原理：

接线柱用于连接导线，将电流计接入待测电路中；

第一拆卸块设在固定座的安装槽内，第一合金丝螺栓与第一拆卸块的螺纹孔螺接，合金丝一端与第一合金丝螺栓缠绕连接，第一拆卸块被合金丝拉动挤压挡板，挡板挤压固定座安装槽内表面的压力传感器，压力传感器采集压力值并传输给单片机进行处理；

第二拆卸块设在活动座的安装槽内，第二合金丝螺栓与第二拆卸块的螺纹孔螺接，合金丝另一端与第二合金丝螺栓缠绕连接；电机输出轴通过齿轮齿条传动带动活动座在活动座滑槽内滑动，向远离固定座方向滑动过程中拉紧合金丝；第二拆卸块被合金丝拉动挤压挡板，挡板挤压活动座安装槽内表面的压力传感器，压力传感器采集压力值并传输给单片机进行处理；

单片机采集所有压力传感器的数据值，所有压力传感器减小值的总和即为合金丝受热膨胀伸长后拉力的减小值。

利用合金丝的材质特性以及受热形变后张力的变化值来计算流经合金丝的电流，即得到待测电路的电流值。

使用本实用新型提供的基于合金丝受热形变的电流计测定电流的方法如下：

根据待测电路电流的量程选择合适直径、合适材料的具有明显热致伸缩性能的合金丝接入电流计，将所选合金丝接入电路的有效长度的电阻值、热膨胀系数、电阻温度系数、压力传感器弹性体的劲度系数、压力传感器的预定值输入单片机；

通过按键控制电机转动，通过齿轮齿条传动带动活动座在活动座滑槽内向远离固定座方向运动，合金丝被拉伸张紧至压力传感器的预定值后电机停转并保持不动；

通过两个接线柱将电流计接入待测电路，不区分正负极；

电流流经合金丝后使其受热膨胀伸长，张紧的拉力减小，压力传感器采集减小的压力值并发送给单片机；

单片机内根据以下公式计算出电流值并显示在显示屏上；

式中：I代表待测电流值，α代表合金丝热膨胀系数，可以通过查阅资料或测定得到；α′代表合金丝电阻温度系数，可以通过查阅资料或测定得到；k代表压力传感器中弹性体的劲度系数，从压力传感器的说明书或参数表可以得到；k′代表单位长度合金丝中通过的电流值平方与阻值的乘积，与温度增量的比值，该值为合金丝本身的一种特性值，可以通过测定得到；R代表合金丝接入电路的有效长度的电阻值，可以通过测定得到；ΔF代表合金丝受热膨胀伸长后拉力的减小值，即压力传感器采集到的压力值的减小值。

本实用新型是有益效果：

本实用新型结构新颖，便于批量生产与使用；合金丝在施加较低电压的情况下不会出现明显的疲劳现象，且可替换金属丝以适应不同电流值的待测电路，具有较强的稳定性，能够提供长时间的精确读数；本实用新型适用于强磁场等普通电流计不能适用的场景；金属丝的选取不限于单一合金丝，通过改变相应的参数可以选用任意一种具有明显热致伸缩性能的金属丝。

附图说明

图1为本实用新型外观结构示意图；

图2为本实用新型外观分解结构示意图；

图3为本实用新型内部结构示意图；

图4为本实用新型打开上盖结构示意图；

图5为本实用新型合金丝安装座结构示意图；

图6为本实用新型固定座分解结构示意图；

图7为本实用新型活动座分解结构示意图；

1、壳体 2、接线柱 3、合金丝安装座 4、固定座 5、活动座 6、压力传感器 7、单片机 8、合金丝 9、电源 10、活动座滑槽 11、第一拆卸块 12、第二拆卸块 13、螺纹孔 14、第一合金丝螺栓 15、第二合金丝螺栓 16、电机 17、齿轮 18、齿条 19、电机支座 20、导轨21、中缝 22、挡板 23、导线连接片 24、合金丝限位槽 25、上盖 26、合金丝限位槽盖 27、显示屏 28、按键 29、拉杆。

具体实施方式

请参阅图1-7所示：

本实用新型提供一种基于合金丝8受热形变的电流计，包括壳体1、接线柱2、合金丝安装座3、固定座4、活动座5、压力传感器6、单片机7、合金丝8和电源9；两个接线柱2设在壳体1表面；合金丝安装座3设在壳体1内，合金丝安装座3一端设有固定座4，另一端设有活动座滑槽10，活动座5设在活动座滑槽10内；固定座4和活动座5上分别设有安装槽，第一拆卸块11设在固定座4的安装槽内，第二拆卸块12设在活动座5的安装槽内；第一拆卸块11与固定座4的安装槽内壁之间设有压力传感器6，第二拆卸块12与活动座5的安装槽内壁之间设有压力传感器6，每个压力传感器6分别通过线路与单片机7相连，采集到的压力值实时传输给单片机7；第一拆卸块11和第二拆卸块12相对的表面分别设有螺纹孔13，第一合金丝螺栓14与第一拆卸块11螺接，第二合金丝螺栓15与第二拆卸块12螺接；合金丝8两端分别与第一合金丝螺栓14和第二合金丝螺栓15缠绕连接；第一合金丝螺栓14和第二合金丝螺栓15分别通过导线与接线柱2相连；单片机7和电源9分别设在壳体1内，电源9与压力传感器6和单片机7相连，提供电能。

所述的活动座5还包括电机16、齿轮17和齿条18，所述的电机16通过电机支座19与合金丝安装座3固连，电机16位于合金丝安装座3的下方，通过线路与单片机7相连，由单片机7控制启停；所述的齿轮17与电机16的输出轴同轴固连；活动座5的下端设有凸肩，合金丝安装座3的活动座滑槽10下部设有上下贯通的导轨20，活动座5的凸肩穿过并卡接在导轨20内；齿条18固定在活动座5凸肩的下端，与活动座滑槽10平行设置；齿条18与齿轮17相互啮合。

固定座4和活动座5的相对端面设有竖向的中缝21，合金丝螺栓刚好能够穿过所述中缝21，合金丝螺栓尽量位于固定座4和活动座5端面的中心位置；固定座4和活动座5相对端内壁分别设有两个以中缝21为对称轴左右对称布置的压力传感器6，每个压力传感器6分别通过线路与单片机7相连。

第一拆卸块11与固定座4的压力传感器6之间以及第二拆卸块12与活动座5的压力传感器6之间分别设有挡板22，挡板22上设有竖向的中缝21；合金丝螺栓能够穿过挡板22的中缝21，合金丝螺栓尽量位于挡板22中心位置，使挡板22受力均匀，挡板22的作用是向压力传感器6均匀施加压力。

第一合金丝螺栓14和第二合金丝螺栓15分别连接有导线连接片23，所述的导线连接片23为导电材料，其上设有插口，通过插口插在合金丝螺栓上起到导电的作用，并通过导线与接线柱2相连。

所述的合金丝安装座3上设有合金丝限位槽24，合金丝限位槽24位于固定座4和活动座滑槽10之间；合金丝安装座3的上盖25上设有合金丝限位槽盖26，合金丝限位槽盖26扣合在合金丝限位槽24上，形成合金丝限位通道合金丝8位于金丝限位通道内，对合金丝8进行限位。

壳体1表面还设有显示屏27和按键28，显示屏27和按键28分别与单片机7相连，数据显示在显示屏27上，按键28用来向单片机输入数据及控制电机16启停。

所述的第一拆卸块11和第二拆卸块12上设有拉杆29，方便拆卸第一拆卸块11和第二拆卸块12。

本实用新型的工作原理：

接线柱2用于连接导线，将电流计接入待测电路中；

第一拆卸块11设在固定座4的安装槽内，第一合金丝螺栓14与第一拆卸块11的螺纹孔13螺接，合金丝8一端与第一合金丝螺栓14缠绕连接，第一拆卸块11被合金丝8拉动挤压挡板22，挡板22挤压固定座4安装槽内表面的两个压力传感器6，两个压力传感器6采集压力值并传输给单片机7进行处理；

第二拆卸块12设在活动座5的安装槽内，第二合金丝螺栓15与第二拆卸块12的螺纹孔13螺接，合金丝8另一端与第二合金丝螺栓15缠绕连接；电机16输出轴通过齿轮17齿条18传动带动活动座5在活动座滑槽10内滑动，向远离固定座4方向滑动过程中拉紧合金丝8；第二拆卸块12被合金丝8拉动挤压挡板22，挡板22挤压活动座5安装槽内表面的两个压力传感器6，两个压力传感器6采集压力值并传输给单片机7进行处理；

单片机7采集所有压力传感器6的数据值，所有压力传感器6减小值的总和即为合金丝8受热膨胀伸长后拉力的减小值。

利用合金丝8的材质特性以及受热形变后张力的变化值来计算流经合金丝8的电流，即得到待测电路的电流值。

对于线状物体，受热时可认为只有沿物体自身方向发生膨胀，合金丝8的受热伸长量为：

Δl＝αΔT

其中α表示合金丝8热膨胀系数，ΔT表示温度差；

对于压力传感器6，其表面弹性体的伸长量与张紧金属丝的拉力满足线性关系，在忽略合金丝8内部应力对伸长量的影响后，我们得到：

F＝kx(1)

或写作：

ΔF＝kΔl(2)

ΔF表示合金丝8受热膨胀伸长后拉力的减小值；k表示压力传感器6中弹性体的劲度系数；

记 为导热速率，根据牛顿冷却定律可得：

其中k’表示单位长度合金丝8中通过的电流值平方与阻值的乘积，与温度增量的比值；

根据焦耳定律可得：

P＝I2(R+ΔR) (4)

合金丝8电阻随温度变化的关系如下：

ΔR＝α′ΔT (5)

其中α′为合金丝8的电阻温度系数；

根据本实用新型四个压力传感器6的布局确定合金丝8受热膨胀伸长后拉力的减小值：

ΔF＝ΔF1+ΔF2+ΔF3+ΔF4(6)

其中ΔF1,ΔF2,ΔF3,ΔF4分别是四个压力传感器6采集的压力值变化量；

由(1)-(5)式得到：

使用本实用新型提供的基于合金丝8受热形变的电流计测定电流的方法如下：

根据待测电路电流的量程选择合适直径、合适材料的具有明显热致伸缩性能的合金丝8接入电流计，本实施例选用康铜丝；将所选合金丝8接入电路的有效长度的电阻值、热膨胀系数、电阻温度系数、压力传感器6弹性体的劲度系数、压力传感器6的预定值输入单片机7；

通过按键28控制电机16转动，通过齿轮17齿条18传动带动活动座5在活动座滑槽10内向远离固定座4方向运动，合金丝8被拉伸张紧至压力传感器6的预定值后电机16停转并保持不动，保持住合金丝8的张紧度；压力传感器6的预定值要大于合金丝8受热膨胀后张力的减小值；

通过两个接线柱2将电流计接入待测电路，不区分正负极；

电流流经合金丝8后使其受热膨胀伸长，张紧的拉力减小，压力传感器6采集减小的压力值并发送给单片机7；

单片机7内根据以下公式计算出电流值并显示在显示屏27上；

式中：I代表待测电流值，α代表合金丝8热膨胀系数；α′代表合金丝8电阻温度系数；k代表压力传感器6中弹性体的劲度系数；k′代表单位长度合金丝8中通过的电流值平方与阻值的乘积，与温度增量的比值，0.3m长，直径0.002m的康铜丝，k′取0.072；R代表合金丝8接入电路的有效长度的电阻值；ΔF代表合金丝8受热膨胀伸长后拉力的减小值，即压力传感器6采集到的压力值的减小值。

一种基于合金丝受热形变的电流计专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。