Устройство для измерения электрического тока Российский патент 2017 года по МПК G01R19/03 

Описание патента на изобретение RU2626387C1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах цифровой информационно-измерительной техники и электронике.

Известно высоковольтное оптоэлектронное устройство для измерения тока (см. RU 2346285 C1, 10.02.2009), содержащее шунт, включенный параллельно и имеющий непосредственный контакт с токопроводом, на котором производится измерение, аналого-цифровой преобразователь и блок, передающий цифровую информацию о силе тока с помощью электромагнитных волн (радио - или оптического диапазона) приемнику, находящемуся под потенциалом низкого напряжения (земли). В этом устройстве все вышеперечисленные элементы помещены внутрь токопровода под потенциалом высокого напряжения. Падение напряжения на шунте фиксируется аналого-цифровым преобразователем. Далее в нем происходит преобразование величины напряжения в цифровой код. Цифровой код далее поступает на передатчик электромагнитных волн. В простейшем случае это может быть светодиод, зажигающийся при поступлении на вход «1», и отсутствие свечения при поступлении на вход «0».

Недостатком этого известного устройства является погрешность измерения из-за изменения сопротивления материала шунта, обусловленного колебанием температуры окружающей среды, и необходимость в выборе сопротивления шунта в зависимости от сопротивления токопровода (коэффициент шунтирования по току).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является принятый автором за прототип термоэлектрический преобразователь для измерения электрического тока (см. Информационно-измерительная техника и электроника: учебник для студ. высш. учеб. заведений / [Г.Г. Раннев, В.А. Сурогина, В.А. Калашников и др.]; Под ред. Г.Г. Раннева. - 2-е изд. стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2007, 512 с., с. 307). Данное устройство содержит нагреватель, по которому протекает измеряемый ток, термопару и измеритель тока, в качестве которого используется магнитоэлектрический механизм с отсчетным устройством. Нагреватель обычно изготавливается из материала с большим удельным сопротивлением с допустимой температурой 600-800°С. Для термопары подбирают материалы, дающие в паре высокую термоЭДС. Под воздействием теплоты, выделяемой нагревателем, и при разности температур горячего и холодного спаев термопары в холодном спае возникает термоЭДС, пропорциональная величине тока, протекающего по нагревателю, и измеряемая магнитоэлектрическим измерительным механизмом.

Недостатком данного устройства можно считать невысокую точность и чувствительность измерения из-за инерционности и сложности измерительного механизма измерителя тока.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение точности и чувствительности измерения тока.

Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения электрического тока, содержащее измерительную цепь, подключенную к входу нагревателя, и термопару, введены усилитель, микроволновой генератор с варакторной перестройкой частоты, блок питания постоянного тока и частотомер, причем выход нагревателя соединен с входом термопары, выход которого через усилитель постоянного тока подключен к варактору микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, блок питания постоянного тока соединен с входом питания микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, выход последнего подключен к входу частотомера.

Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что измерение частоты микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты дает возможность измерить электрический ток в измерительной цепи.

Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков позволяет решить задачу измерения тока в измерительной цепи на основе измерения частоты микроволнового генератор с желаемым техническим решением, т.е. повышением точности и чувствительности измерения тока.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Данное устройство содержит измерительную цепь 1, подключенную к входу нагревателя 2, термопару 3, усилитель 4, микроволновой генератор с варакторной перестройкой частотой 5, блок питания постоянного тока 6 и частотомер 7.

Устройство работает следующим образом. В измерительную цепь 1 подключают нагреватель 2. Под воздействием протекающего по нагревателю измеряемого тока нагреватель нагревается. К поверхности нагревателя прикрепляют горячий спай термопары 3. Холодный спай термопары соединяют к усилителю 4. При нагревании нагревателя в холодном спае термопары возникает термоЭДС, которая пропорциональна току, протекающему по нагревателю. Далее термоЭДС термопары усиливается усилителем и передается на варактор микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты 5. Предварительно с выхода блока питания постоянного тока 6 для генерирования электромагнитных колебаний подают напряжение на вход питания микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты.

В рассматриваемом случае при отсутствии протекающего через нагреватель тока частотомером 7, подключенным к выходу электромагнитных колебаний микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, измеряют частоту, связанную с нулевым значением измеряемого тока. После этого при пропускании тока через нагреватель на входе варактора микроволнового генератора возникает напряжение (постоянное), которое перестраивает частоту микроволнового генератора в сторону увеличения. В соответствии с предложенным устройством увеличение измеряемого тока (пропорциональное увеличение термоЭДС термопары ввиду нагревания нагревателя) приведет к увеличению частоты микроволнового генератора, а уменьшение измеряемого тока, наоборот, к уменьшению частоты генератора.

Если обозначить f0 - частоту генератора при отсутствии тока через нагреватель, a fт - частоту генератора при каком-нибудь значении тока, то по разности этих частот можно получить информацию о текущем значении тока, протекающего через нагреватель (условие f0<fт).

Таким образом, в предлагаемом техническом решении на основе измерения частоты микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты можно обеспечить повышение точности и чувствительности измерения электрического тока.

Предлагаемое устройство успешно может быть использовано в цифровой измерительной технике для измерения переменного и постоянного тока. Кроме того, на базе данного устройства информацию об измеряемой величине тока можно передавать дистанционно.

Похожие патенты RU2626387C1

название год авторы номер документа
Устройство для измерения дифференциального тока 2016
  • Ахобадзе Гурам Николаевич
RU2628306C1
Устройство для измерения температуры 2017
  • Ахобадзе Гурам Николаевич
RU2670355C1
Устройство для измерения скорости газового потока 2016
  • Ахобадзе Гурам Николаевич
RU2613621C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛОРОДА 2015
  • Ахобадзе Гурам Николаевич
RU2582487C1
СВЧ - мостовой измеритель температуры 2019
  • Ахобадзе Гурами Николаевич
RU2715496C1
Сверхвысокочастотный измеритель электрических величин 2018
  • Ахобадзе Гурами Николаевич
RU2686452C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА 2015
  • Ахобадзе Гурам Николаевич
RU2601275C1
Устройство для измерения температуры нагретого объекта 2021
  • Ахобадзе Гурами Николаевич
RU2760642C1
Устройство для измерения угла вращения 2015
  • Ахобадзе Гурам Николаевич
RU2620777C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИБРАЦИИ ОБЪЕКТА 2003
  • Ахобадзе Г.Н.
RU2236670C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 626 387 C1

Реферат патента 2017 года Устройство для измерения электрического тока

Предлагаемое устройство относится к области информационно-измерительной техники. Техническим результатом является повышение точности и чувствительности измерения электрического тока. Устройство для измерения электрического тока содержит измерительную цепь, подключенную к входу нагревателя, и термопару, а также усилитель, микроволновой генератор с варакторной перестройкой частоты, блок питания постоянного тока и частотомер. Выход нагревателя соединен с входом термопары, выход термопары через усилитель постоянного тока подключен к варактору микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, блок питания постоянного тока соединен с входом питания микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, выход последнего подключен к входу частотомера. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 626 387 C1

Устройство для измерения электрического тока, содержащее измерительную цепь, подключенную к входу нагревателя и термопару, отличающееся тем, что в него введены усилитель, микроволновой генератор с варакторной перестройкой частоты, блок питания постоянного тока и частотомер, причем выход нагревателя соединен с входом термопары, выход которой через усилитель постоянного тока подключен к варактору микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, блок питания постоянного тока соединен с входом питания микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, выход последнего подключен к входу частотомера.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2626387C1

ТЕРЛЮЭЛЕКТРИЧЕСКИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕЛШКНОГО ТОКЛ 0
  • Зоб Еге
  • В. К. Бес Алоз
SU333480A1
Преобразователь напряжения произвольной формы 1976
  • Кротов Михаил Дмитриевич
SU657360A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА 2012
  • Ахобадзе Гурам Николаевич
RU2492419C1
US 3521165 A1 21.07.1970
US 20070164723 A1 19.07.2007
US 3689824 A1 05.09.1972.

RU 2 626 387 C1

Авторы

Ахобадзе Гурам Николаевич

Даты

2017-07-26Публикация

2016-10-14Подача