Цифровой измеритель электрического тока Российский патент 2019 года по МПК G01R27/00 G01R19/25 

Описание патента на изобретение RU2680988C1

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.

Известно устройство, реализующее способ цифрового измерения электрических величин (см. RU 2567441 С1, 10.11.2015), содержащее неподвижной элемент, подвижной элемент, открытый резонатор, выполненный в виде плоской и вогнутой пластин, элемент ввода электромагнитных колебаний, соединенный с выходом микроволнового генератора, элемент вывода электромагнитных колебаний, подключенный к входу детектора и измеритель амплитудно-частотных характеристик. Здесь воздействуют преобразованной электрической величиной на вогнутую пластину открытого резонатора, измеряют резонансную частоту открытого резонатора и по измеренной частоте открытого резонатора, производят отсчет величины измеряемой электрической величины.

Недостатком этого способа можно считать низкую чувствительность, связанную из-за недостаточной деформации вогнутой пластинки открытого резонатора при воздействии на нее подвижного элемента первичного преобразователя.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является принятый автором за прототип электродинамическое измерительное устройство (см. Информационно-измерительная техника и электроника: учебник для студентов высш. учеб. заведений / [Г.Г. Раннев, В.А. Сурогин, В.И. Калашников и др.]; под ред. Г.Г. Раннева. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия» 2007. с. 299), в котором для перемещения подвижной части используется энергия системы, состоящей из подвижной и неподвижной рамок (катушек) с токами. Неподвижная часть может иметь одну, чаще две катушки, соединенные между собой параллельно или последовательно, намотанные медным проводом, внутри которых располагается подвижная катушка, обычно бескаркасная. При протекании тока по катушкам подвижная катушка, укрепленная на оси, вращается внутри неподвижной катушки. Так как ось подвижной катушки скреплена со стрелкой аналогового отсчетного устройства, то по углу отклонения стрелки по шкале регистратора, судят о величине измеряемого параметра.

Недостатком этого известного устройства можно считать невысокую точность, обусловленную колебаниями температуры окружающей среды и напряжения источника питания.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение точности измерения.

Технический результат достигается тем, что в цифровой измеритель электрического тока содержит первичный преобразователь в виде неподвижной катушки и подвижной катушки, расположенной на оси, регистратор и первый источник. Введены второй источник, масштабный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, трансформаторный преобразователь, включающий в себя первую и вторую неподвижные обмотки и подвижную обмотку, жестко скрепленную с осью подвижной катушкой первичного преобразователя. Регистратор выполнен в виде цифрового отсчетного устройства, причем выход первого источника подключен к неподвижной и подвижной катушкам первичного преобразователя, выход второго источника соединен с первой неподвижной обмоткой трансформаторного преобразователя, вторая неподвижная обмотка последнего подключена через масштабный усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового отсчетного устройства.

Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, вращение подвижной катушки первичного преобразователя с дальнейшим его преобразованием в электрический сигнал с учетом его масштабирования и цифрового кодирования, дает возможность произвести вычисление измеряемого тока в цифровом виде.

Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков, позволяет решить задачу измерения электрического тока цифровом виде на основе преобразования вращения подвижной катушки первичного преобразователя с дальнейшим его преобразованием в электрический сигнал с учетом его масштабирования и цифрового кодирования с желаемым техническим результатом, т.е. повышением точности измерения электрического тока.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый источник 1, первичный преобразователь 2, второй источник 3, трансформаторный преобразователь 4, масштабный усилитель 5, подключенный выходом к входу аналого-цифрового преобразователя 6 и цифровое отсчетное устройство 7.

Измеритель работает следующим образом. Выход первого источника тока 1 (измеряемого) подключают к подвижной и неподвижной катушкам первичного преобразователя (электродинамического) 2. При протекании токов по этим катушкам, подвижная катушка начинает вращаться внутри неподвижной катушки. Одновременно с этим вращается и ось, на которой укреплена подвижная катушка. При этом угол вращения подвижной катушки и оси находится в зависимости от величины тока (измеряемого), протекающего по цепи катушек.

Согласно предлагаемому техническому решению ось подвижной катушки первичного преобразователя жестко скрепляют с подвижной обмоткой (перемещающийся короткозамкнутый виток) трансформаторного преобразователя 4 (см. Информационно-измерительная техника и электроника: учебник для студентов высш. учеб. заведений / [Г.Г. Раннев, В.А. Сурогин, В.И. Калашников и др.]; под ред. Г.Г. Раннева. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия» 2007. с. 418-419). Выход второго источника напряжения 3 соединяют с первой неподвижной обмоткой трансформаторного преобразователя. В данном случае во второй неподвижной обмотке трансформаторного преобразователя (взаимоиндуктивного), ввиду протекания переменного тока по первой неподвижной обмотке этого же преобразователя, индуцируется электродвижущаяся сила (ЭДС) Е2, величина которой функционально связана с положением подвижной обмотки (короткозамкнутого витка) в воздушном зазоре магнитопровода трансформаторного преобразователя. В рассматриваемом случае, так как короткозамкнутый виток жестко скреплен с осью подвижной катушки первичного преобразователя, то вращение этой подвижной катушки, приводящее к перемещению короткозамкнутого витка по воздушному зазору магнитопровода трансформаторного преобразователя, обусловит однозначную зависимость ЭДС Е2 от величины (угла) вращения подвижной катушки, т.е. от значения измеряемого тока. Следовательно, ЭДС Е2 может быть использована для вычисления измеряемого тока. В соответствии с этим вторую неподвижную обмотку трансформаторного преобразователя подключают к входу масштабного усилителя (преобразователя) 5. Здесь производится масштабирование (преобразование) поступившего на вход последнего электрического аналогового сигнала (напряжения), которое включает в себя, приведение в соответствие уровня входного согнала масштабного преобразователя с требуемым диапазоном изменения входного сигнала аналого-цифрового преобразователя 6, подключенного входом к выходу масштабного усилителя и подавление излишних помех, присутствующих его во входном сигнале. Поступивший на вход аналого-цифрового преобразователя сигнал (напряжение) в нем преобразуется в соответствующий двоичный цифровой код. В данном измерителе, так как выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом цифрового отсчетного устройства 7, то в цифровом индикаторе последнего отображается измеряемый ток в виде числового значения.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении вращение подвижной катушки первичного преобразователя с дальнейшим его преобразованием в электрический сигнал с учетом его масштабирования и цифрового кодирования, дает возможность произвести вычисление измеряемого тока в цифровом виде более высокой точности измерения.

Предлагаемый измеритель может быть применен не только для измерения токов, но и для измерения напряжений и мощностей.

Похожие патенты RU2680988C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ЗНАЧЕНИЙ ТОКОВ 2017
  • Ахобадзе Гурам Николаевич
RU2654911C1
Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания 1977
  • Загоруйко Валерий Тимофеевич
  • Педько Владимир Алексеевич
  • Пронкевич Анатолий Евгеньевич
  • Хайкис Виктор Евгеньевич
  • Даниленко Станислав Яковлевич
SU728026A1
Устройство для измерения температуры 1981
  • Скурихин Владимир Ильич
  • Кондратов Владислав Тимофеевич
  • Скрипник Юрий Алексеевич
SU993046A1
Индуктивный уровнемер 2022
  • Судариков Виктор Константинович
  • Жданова Иветта Всеволодовна
  • Мартынов Рауф Александрович
  • Резникова Надежда Борисовна
  • Есипов Михаил Николаевич
RU2799774C1
УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ С ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКОЙ 2017
  • Марценюк Сергей Игоревич
RU2648020C1
УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ИНДУКТИВНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 2000
  • Котов Н.П.
  • Валиуллин Ф.Х.
  • Сулаберидзе В.Ш.
RU2194242C2
СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ГИРОСКОП 2003
  • Плотников П.К.
RU2258908C2
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ 2009
  • Калихман Дмитрий Михайлович
  • Калихман Лариса Яковлевна
  • Полушкин Алексей Викторович
  • Садомцев Юрий Васильевич
  • Нахов Сергей Федорович
  • Ермаков Роман Вячеславович
  • Депутатова Екатерина Александровна
  • Молчанов Алексей Владимирович
  • Чиркин Михаил Викторович
  • Измайлов Евгений Аркадьевич
RU2403538C1
Трансформаторный мост переменного тока 1987
  • Тучин Роберт Дмитриевич
SU1472832A1
Измеритель выходных характеристик спиральных пружин 2016
  • Кравченко Николай Александрович
  • Шекриладзе Майя Давидовна
RU2623816C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 680 988 C1

Реферат патента 2019 года Цифровой измеритель электрического тока

Предлагаемое изобретение относится к области информационно-измерительной техники. Сущность заявленного решения заключается в том, что в цифровой измеритель электрического тока, содержащий первичный преобразователь в виде неподвижной катушки и подвижной катушки, расположенной на оси, регистратор и первый источник, введены второй источник, масштабный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, трансформаторный преобразователь, включающий в себя первую и вторую неподвижные обмотки и подвижную обмотку, жестко скрепленную с осью подвижной катушкой первичного преобразователя, регистратор выполнен в виде цифрового отсчетного устройства, причем выход первого источника подключен к неподвижной и подвижной катушкам первичного преобразователя, выход второго источника соединен с первой неподвижной обмоткой трансформаторного преобразователя, вторая неподвижная обмотка последнего подключена через масштабный усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового отсчетного устройства. Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение точности измерения. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 680 988 C1

Цифровой измеритель электрического тока, содержащий первичный преобразователь в виде неподвижной катушки и подвижной катушки, расположенной на оси, регистратор и первый источник, отличающийся тем, что в него введены второй источник, масштабный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, трансформаторный преобразователь, включающий в себя первую и вторую неподвижные обмотки и подвижную обмотку, жестко скрепленную с осью подвижной катушкой первичного преобразователя, при этом регистратор выполнен в виде цифрового отсчетного устройства, причем выход первого источника подключен к неподвижной и подвижной катушкам первичного преобразователя, выход второго источника соединен с первой неподвижной обмоткой трансформаторного преобразователя, вторая неподвижная обмотка последнего подключена через масштабный усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового отсчетного устройства.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2680988C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНОГО ПРОЗРАЧНОГО ИЛИ ПИГМЕНТИРОВАННОГО ПОКРЫТИЯ 0
  • А. В. Акинин, К. А. Алексеева Сулима, С. С. Вьюсов, В. Ф. Здор,
  • В. И. Каплан С. Н. Колесников
SU150386A1
Устройство для измерения электрического тока 2016
  • Ахобадзе Гурам Николаевич
RU2626387C1
ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 1994
  • Хайруллин И.Х.
  • Янгиров И.Ф.
  • Исмагилов Ф.Р.
RU2077107C1
СПОСОБ ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 2014
  • Ахобадзе Гурам Николаевич
RU2567441C1
Потенциальный зонд для измерения типа проводимости полупроводниковых материалов 1961
  • Левинзон Д.И.
SU150176A1
CN 20013962, 27.05.2009.

RU 2 680 988 C1

Авторы

Ахобадзе Гурами Николаевич

Даты

2019-03-01Публикация

2018-02-22Подача