Устройство для определения величины и полярности постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения постоянного тока. Известно устройство для бесконтактного измерения постоянного тока содержащее магнитопровод, охватывающий проводник с измеряемым током и подвижный сердечник из магнитомягкого материала, укрепленный на вращающейся оси, расположенной в зазоре магнитопровода ij . К недостаткам данного устройства относится то, что знак угла отклонения измерительного механизма не зависит от полярности измеряемого тока, а также нелинейность шкалы и невысокая чувствительность. Кроме того, для выполнения измерения необходим охват проводника с измеряемым током, что снижает область применения устройства. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения постоянйого тока, содержащее астатический магнитный элемент, который расположен в зазоре реактивного элемента колебательного контура полупроводникового генератора, причем генератор с колебательным контуром размещен в выносном зонде-щупе, а выход генератора подключен к регистрирую щему блоку, выполненному в виде измерителя частоты 2 , Астатический магнитный элемент может быть расположен в зазоре сердечника катушки индуктивности или между пластинами конденсатора колебательного контура генератора. При этом в случае использования в устройстве ПОДВИЖНОГ9 сердечника катуш ки индуктивности возникают трудности с балансировкой сердечника, а вследствие его инер ционности устройство имеет низкую чувствительность. Если астатический магнитный эле мент располагают между обкладками конденсатора, точность и линейност измерения снижаются за счет притяг вания разноименных заряженных пове ностей астатического магнитного эле мента и обкладок конденсатора. В обоих случаях частота генератора нелинейно зависит от величины тока в устройстве с подвижным сердечником - за счет нелинейности зависимости положения сердечника в зазоре и индуктивности катушки, а в устро стве с подвижной обклсщкой конденс тора - из-за нелинейности зависимо ти между углом поворота астатического магнитного элемента и величино емкости конденсатора. Кроме того, обе разновидности устройства не позволяют определять полярность иэ меряемого тока, что снижает функциональные возможности устройства. Цель изобретения - повышение чувствительности линейности характеристики и расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения величины и полярности постоянного тока, содержащее астатический магнитный элемент и регистрирующий блок, дополнительно введены барабан, внутри которого размещен указанный астатический магнитный элемент, фотодатчики, вставленные в боковые стороны барабана, корпус, покрытый изнутри светопоглощающим веществом, источник световой энергии и фотоприемник, расположенные на противоположных концах корпуса, и индикаторный блок, причем барабан с астатическим магнитным элементом размещен внутри корпуса, астатический магнитный элемент имеет зеркальную поверхность, обращенную к источнику световой энергии, выходы фотодатчиков связаны с индикаторным блоком, а выход фотоприемника соединен с регистрирующим блоком. На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит корпус 1, выполненный из изоляционного материала и покрытый изнутри светопоглощающим веществом, астатический магнитный элемент 2, выполненный в виде пластин, два фотодатчика 3, источника 4 световой энергии, фото приемник 5, представляющий собой половину цилиндра с высотой;равной высоте корпуса 1 устройствами диаметром равным длине астатического магнитного элемента 2, повернутую вогнутой стороной внутрь корпуса 1, барабан 6, не препятствующий свободному вращению пластин астатического магнитного элемента 2, спиральную пружину 7, удерживающую элемент 2 в перпендикулярном относительно оси устройства положении, индикаторный блок 8 и регистрирующий блок 9, Астатический магнитный элемент 2 имеет зеркальную поверхность со стороны, обращенной к источнику световой энергии. Устройство работает следующим образом. Корпус 1 располагают непосредственно на проводнике с измеряемым током так, чтобы ос.и проводника и устройства были перпендикулярны (не показано). При появлении тока в проводнике на астатический магнитный элемент 2 начинает действовать пара сил, поворачивающая его вокруг оси на угол, пропорциональный величине тока, протекающего по проводнику. причем элемент 2 поворачивается в одну из сторон в зависимости от на правления тока Bt проводнике. При повороте его зеркальная поверхность отбрасывает часть светового потока источника 4 световой энергии на один из фотодатчиков 3, По сигналу с определенного фотодатчика 3 инди каторный блок 8 показывает полярность измеряемого тока. В зависимости от величины тока астатический магнитный элемент 2 поворачивается на определенный угол пропуская световой поток на фотопри емник 5. Сигнал, снимаемый с фотоприемника 5, пропорционален площади освещения фЬтоприемника 5, которая линейно зависит от угла поворота астатического магнитного элемента и определяется выражением 5 H-L-e6, где 5j - площадь освещения фото приемника 5; L, .6li - соответственно длина и угол поворота астати ческого магнитного эле мента 2; Н - высота корпуса 1 устройства. Фотоприемник 5 соединен с регистрирующим блоком 9, в котором выходной сигнал фотоприемника 5, пропорциональный измеряемому току, преобразуется к виду, удобному для отсчета. Регулировку диапазона измерения тока осуществляют с помощью закрутки и изменения жесткости спиральной пружины 7, которая при отсутствии Тока в проводнике удерживает пластину астатического магнитного элемента 2 перпендикулярно оси корпуса 1 и параллельно оси проводника с измеряемым током. Таким образом, введение корпуса, барабана, з еркадьной поверхности астатического магнитного элемента, фотодатчиков, источника световой энергии, -фотоприемника и индикаторного блока позволяет повысть чувствительность, улучшить линейность выходной характеристики устройства и расширить его функциональные возможности за счет дополнительного определения полярности измеряемого постоянного тока.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ И ПОЛЯРНОСТИ ПОСТОЯННОГО TOKAV содержащее астатический магнитный элемент и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствитель ности линейности характеристики и расширения функциональных возможноетей, в него дополнительно введены барабан, .внутри которого размещен указанный астатический магнитный элемент, фотодатчики, вставленные в боковые стороны барабана, корпус, покрытый изнутри светопоглощающим веществом, источник световой энергии и фотоприемник, расположенные на противоположных концах корпуса, и индикаторный блок, причем барабан с астатическим магнитным элементом размещен внутри корпуса, астати1еский магнитный элемент имеет зеркальную поверхность, обращенную к источнику световой энергии, выходы фотоi датчиков связаны с индикаторным блоком, а выход фотоприемника соеСП динен с регистрирующим блоком.