УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 1997 года по МПК G01R19/20 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам контроля больших постоянных токов выше 1 А, которые используются в авиации для контроля обогрева приемников воздушного давления.

Известно устройство для контроля постоянного тока (авт.св. СССР, N 661370, кл. G 01 R 19/00,1978), содержащее стрелочный измерительный прибор с упорными контактами, диод, фиксатор сигнала в заданном временном интервале, исполнительный орган. Известное устройство обладает невысокой надежностью, так как содержит контактные элементы с малым быстродействием, что связано со значительной инерционностью стрелочного измерительного прибора, а также невысокой достоверностью контроля, что обусловлено влиянием измерительного прибора на цепь контролируемого тока.

Известен также датчик постоянного тока (авт.св. СССР, N 1002973, кл. G 01 R 19/20, 1981), который используется для контроля постоянного тока, содержащий однотактный магнитный усилитель с самонасыщением, выполненный на двух магнитопроводах с размещенными на них измерительными обмотками и обмотками возбуждения, соединенными с генератором прямоугольных импульсов, пороговый элемент, подключенный к выходу магнитного усилителя, коммутатор, два ключа и источник напряжения постоянного тока. Известному устройству присущи низкая надежность, обусловленная сложностью схемы и наличием ключевых и переключающих элементов, а также невысокая достоверность контроля, обусловленная влиянием датчика тока на контролирующую цепь.

Известен также датчик постоянного тока, взятый за прототип (авт.св. СССР, N 140055,кл. G 01 R 19/20, 1989 ), который используется для контроля тока в цепях постоянного тока. Известное устройство содержит однотактный магнитный усилитель с самонасыщением, выполненный на двух магнитопроводах, измерительные обмотки которых соединены с клеммами для подключения контролируемого тока, обмотки возбуждения соединены с генератором прямоугольных импульсов, соединенный с выходом магнитного усилителя пороговый элемент, выход которого соединен с первой выходной клеммой устройства и ограничитель напряжения, вход которого соединен с выходом порогового элемента, а выход с второй выходной клеммой устройства.

К недостаткам прототипа можно отнести недостаточную достоверность контроля, вызванную влиянием измерительных обмоток магнитного усилителя на контролируемую цепь, а также возможными искажениями контролируемого тока за счет наводок в измерительных обмотках. К недостаткам устройства также относится ограниченный диапазон контролируемых токов, а также недостаточная наглядность для оператора ухода контролируемого тока за допустимый порог, так как величина контролируемого тока пропорциональна в известном устройстве длительности импульсов, т.е. для того, чтобы улучшить восприимчивость оператором данной информации требуется дальнейшая обработка выходного сигнала.

Техническим результатом, на который направлено предложенное изобретение, является повышение достоверности контроля за счет сведения к минимуму искажений, вносимых устройством в контролируемую цепь, а также устранение влияния внешних наводок на измерительные обмотки, расширение диапазона контролируемых токов и улучшение наглядности и восприимчивости оператором выходной информации в предложенном устройстве.

Технический результат достигается тем, что устройство контроля постоянного тока, содержащее магнитный усилитель, выполненный на двух магнитопроводах, измерительные обмотки которого соединены с клеммами для подключения контролируемого тока, обмотки возбуждения соединены с генератором прямоугольных импульсов, и пороговый элемент, выход которого соединен с выходом устройства, снабжено амплитудным детектором, а измерительные обмотки, каждая из которых образована одним или двумя витками провода площадью сечения 1-2 мм², включены встречно, обмотки возбуждения включены согласно, причем крайние выводы их соединены с прямым и инверсным выходами генератора прямоугольных импульсов, выход магнитного усилителя через амплитудный детектор соединен с входом порогового элемента.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства контроля постоянного тока, на фиг.2 принципиальная схема этого устройства.

Устройство (фиг.1) содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, магнитный усилитель 2 с двумя магнитопроводами из феррита с размещенными на них измерительными обмотками 3 и 4, которые подключаются к измерительной цепи, и обмотками возбуждения 5 и 6, а также выходными обмотками 7 и 8, которые соединены с выходом амплитудного детектора 9, выход которого соединен с входом компаратора 10, выход которого является выходом устройства. Обмотки возбуждения включены последовательно согласно и их крайние выводы соединены с прямым и инверсным выходами генератора 1 прямоугольных импульсов.

На фиг. 2 показаны:генератор прямоугольных импульсов, состоящий из инверторов D1, резисторов R2,R5 и конденсатора C2;два однотипных трансформатора с включенными встречно для исключения наводок в измерительной цепи измерительными обмотками 3 и 4, обмотками возбуждения 5 и 6 и выходными обмотками 7 и 8;амплитудный детектор, состоящий из диода VD4, конденсатора C3 и резистора R8. Величина напряжения зависит от тока в измерительной обмотке трансформатора, что связано с использованием в нем ферритового сердечника (и его свойствами); -пороговый элемент, представляющий собой компаратор, состоящий из усилителя D2 постоянного тока, резисторов R6 и R7. Компаратор является формирователем сигнала "ОТКАЗ". Он сравнивает эталонное значение порога срабатывания, равное 1 Ас сигналом, зависящим от изменения тока в контролируемой обмотке. Как только ток в ней уменьшится до критической величины, равной порогу срабатывания, происходит передача задающей энергии генератора с входной обмотки трансформатора на выходную и выдача сформированного компаратором сигнала "ОТКАЗ", который индицируется на табло летчику.

При наличии тока (чуть более 1 А) в измеряемой цепи происходит насыщение сердечника и ослабление передачи энергии с одной обмотки трансформатора на другую. При увеличении тока в цепи до 3А происходит полное насыщение ферритового сердечника и практическое прекращение передачи энергии с входной обмотки на выходную. Компаратор реагирует на изменение ситуации и формирование и выдача им сигнала "ОТКАЗ" прекращается.

Устройство работает следующим образом.

Ток контролируемой цепи управляет работой магнитного усилителя таким образом, что при токе менее порога срабатывания, (равного 1А), магнитный усилитель передает сигнал с обмотки возбуждения в выходную обмотку, который, проходя через амплитудный детектор, преобразуется в постоянное напряжение, равное по уровню амплитуде импульсов с выхода магнитного усилителя. Это напряжение сравнивается в пороговом элементе со значением порога срабатывания и при падении выходного тока ниже этой величины на выходе устройства формируется сигнал "ОТКАЗ", который индицируется на табло летчику.

Если же ток контролируемой цепи повышается (более 1A), измерительные обмотки магнитного усилителя 2 приводят насыщению сердечника (магнитопровода), выполненного из феррита, что значительно ослабляет коэффициент передачи сигнала с обмотки возбуждения на выход магнитного усилителя. При увеличении тока в измерительной цепи до ЗА происходит полное насыщение ферритового сердечника и практическое прекращение передачи энергии от обмотки возбуждения в выходную. Компаратор при этом прекращает формирование сигнала "ОТКАЗ".

Таким образом в предложенном устройстве используется свойство ферритового сердечника входить в насыщение при увеличении тока в контролируемой цепи, что исключает передачу энергии от генератора возбуждения в выходную цепь, и наоборот при падении тока в контролируемой цепи ниже допустимого уровня импульсы генератора возбуждения передается на выход магнитного усилителя и вызывают формирование сигнала "ОТКАЗ".

Итак, за счет использования свойства ферритового сердечника входить в насыщение, измерительная обмотка в данном устройстве выполнена толстым проводом с сечением 1-2 мм² с малым количеством витков (1-2), в результате чего при токе 10A контролируемой цепи сопротивление измерительной обмотки позволяет обеспечить падение напряжения в измерительном канале около 50 мВ, что позволяет исключить влияние устройства на контролируемую цепь. Исключение внешних наводок в измерительной цепи за счет встречного включения измерительных обмоток позволяет повысить достоверность контроля.

Выполнение измерительных обмоток с малым количеством витков и толстым проводом позволяет расширит диапазон контролируемых токов в сторону больших токов (до 1А).

Получение информации о токе контролируемой цепи в виде бинарного сигнала (по принципу "ДА", "НЕТ") позволяет повысить наглядность и улучшить восприимчивость сигнала оператором.

Использование: изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам контроля больших постоянных токов величиной выше 1 А, которые используются в авиации для контроля обогрева приемников воздушного давления. Сущность изобретения: устройство контроля постоянных токов содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, магнитный усилитель 2 с двумя магнитопроводами из феррита с размещенными на них измерительными обмотками 3 и 4, которые подключаются к измерительной цепи, и обмоткам возбуждения 5 и 6, а также выходными обмотками 7 и 8, которые соединены с выходом амплитудного детектора 9, выход которого соединен с входом компаратора 10 (порогового элемента), выход которого является выходом устройства. 2 ил.

Устройство контроля постоянного тока, содержащее магнитный усилитель, выполненный на двух магнитопроводах, измерительные обмотки которого соединены с клеммами для подключения контролируемого тока, обмотки возбуждения соединены с генератором прямоугольных импульсов, и пороговый элемент, выход которого соединен с выходной клеммой устройства, отличающееся тем, что в устройство введен амплитудный детектор, а измерительные обмотки, каждая из которых образована одним или двумя витками провода площадью сечения 1 2 мм², включены встречно, обмотки возбуждения включены согласно, причем крайние выводы их соединены с прямым и инверсным выходами генератора прямоугольных импульсов, выход магнитного усилителя через амплитудный детектор соединен с входом порогового элемента.