Устройство для измерения постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК G01R19/25 

.; Изобретение относится к элекгроизмерительной технике и предназначе но для -использования при контроле и регулировании тока в электроприво дах постоянного тока с числовым программным управлением, а также в установках автоматической сварки и электродуговой наплавки. Известно устройство для измерени постоянного тока, содержащее расположенный вокруг шины с измеряемым током магнитопровод, на который нан сены во взаимно перпендикулярных плоскостях рабочая обмотка и обмотка смещения, вспомогательный источн тока, выход которого соединен с обмоткой смещения, конденсатор, подключенный параллельно рабочей обмот -генератор периодических колебаний, выход которого соединен с образован ным резонансным LC-контуром, фазочувствительный детектор, входы кото рого подключены к указанному LC -ко туру и выходу генератора, регистрирующий прибор , вход которого соединен с выходом фазочувствительного детектора C1J . Недостатки известного устройства связаны с низкой чувствительностью, обусловленной одновитковым исполнением обмотки управления (шины с измеряемым током), а также с низкой точностью измерения, предопределенной аналоговой формой представления информации. При применении устройства в системах с числовым программньш управлением требуется уста новка дополнительного аналого-цифро вого преобразователя, что в итоге приводит к еще большим погрешностям измерения. Наиболее близким к данному изобретению является устройство для измерения постоянного тока, содержаще дроссель насыщения с двумя магнитопроводами, .общей обмоткой управления, соединенной с клеммами для подключения источника измеряемого тока, и рабочими обмотками, располо женными на разных магнитопроводах и включенными между собой согласно последовательно, генератор прямоугольных импульсов, выход которого подключен к рабочим обмоткам дрос9е ля насьпцения через сигнальный резистор и диоды.полярного разделения регистрирующий прибор, вход которог через фильтр соединен с выводами сигнального резистора С21. Основной недостаток yKasaHfioro устройства также проявляется в невысокой точности измерения вследствие аналоговой формы представления информации и, кроме того, нестабильности харакГеристик фильтра, высоких уровней пульсаций выходного напряжения. Другой недостаток заключается в невозможности определения направления протекания тока. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей путем фиксации знака измеряемого тока. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения постоянного тока, содержащее дроссель насьш(ения с дву|1Я магнитопроводами, общей обмоткой управления, соединенной с клеммами для подключения источника измеряемого тока, и рабочими обмотками, расположенными на разных магнитопроводах и включенными между собой согласно последовательно, генератор двухполярных симметричных прямоугольных импульсов, выход которого подключен к рабочим обмоткам дросселя насыщения через сигнал5 ный резистор и диоды полярного разделения, и регистрирующий прибор, введены вспомогательный источник тока, преобразователь фазового сдвига в параллельньй двоичный код с вычитающим счетчиком импульсов, выполненным с возможностью предварительной записи опорного кода, регистр и индикатор знака, а дроссель насыщения снабжен общей обмоткой смещения, причем выход вспомогательного источника тока соединен с обмоткой смещения дросселя насыщения, вход указанного преобразователя подключен к выводам сигнального резистора, кодовый выход счетчика импульсов преобразователя через регистр соединен со входом регистрирующего прибора, а знаковый выход подключен ко входу индикатора знака. На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного устройства для измерения постоянного тока на фиг. 2 - временнь1е диаграммы сигналов на выходах отдельных блоков, иллюстрирующие его работу (индексы сигналов, f(T- соответствую т цифровым позициям блоков на фиг. 1). Устройства содержит дроссепь 1 насыщения с магнитопроводами 2 и 3, общей обмоткой 4 управления, общей

31

бмоткой 5 смещения и рабочими обмотами 6 и 7, расположенными соответ- i твенно на магнитопроводах 2 и 3, генератор 8 двухполярных симметричных прямоугольных импульсов, сигнальный резистор 9, диоды 10, 11 полярного разделения, вспомогательный источник 12 тока, преобразователь .13 фазового сдвига в параллельный двоичный код с генератором 14 тактовых импульсов, формирователями 15 и 16 импульсов, триггером 17, логическим элементом И 18 и вычитающим счетчиком 19 импульсов, выполненным с возможностью предварительной записи опорного кода, регистр 20, регистрирующий прибор и индикатор знака (не показаны)..Обмотка 4 управления дросселя насыщения соеинена с клеммами для подключения сточника измеряемого тока J (на хеме не показан), обмотка 5 смещения - с выходом вспомогательного сточника 12 тока, рабочие обмотки 6 и 7.включены между собой согласно последовательно и через сигнальный резистор 9 и диоды 10 и 11 олярного разделения подключены к выходу генератора 8 двухполярных

симметричных прямоугольных импульсов.

Входным звеном преобразователя

фазового сдвига в параллельный двоичный код является формирователь 15 импульсов, вход которого подключен к выводам сигнального резистора 9. Вход формирователя 16 импульсов.соединен с выходом.генератора 8 двух- полярных симметричных прямоугольных импульсов. Выходы формирователей 15 и 16 импульсов подключены ко входам триггера 17. Входы логического элемента И 18 соединены с выходами триггера 17 и генератора .14 тактовых импульсов. Управляющий вход счетчика 19 импульсов для записи опорного кода подключен к выходу формирователя 16 импульсов, сигнальный вход - к выходу логического элемента И 18, а кодовый выход ко входу регистра 20. Информация о величине тока, подаваемая на ре- гистрирующий прибор, снимается с выхода регистра 20, а информация о знаке тока, подаваемая на индикатор знака, - со знакового выхода счетчика 19 импульсов,

Работа устройства осуществляется следующим образом.

245.д

По переднему фронту напряжения Ug (фиг. 2, а ) с выхода генератора 8 в момент времени to формирователь 16 формирует короткий импульс, который подается на вход триггера 17 и переключает его. Одновременно этот импульс поступает на управляющий вход счетчика 19, в который по этому сигналу записьгоается чиспо , соответствующее опорному коду. (Подобная запись производится перед каждым полупериодом Ug ). Триггер 17, переключившись, открывает логический элемент И 18, и по-.

следовательность тактовых импульсов с частотой irii от генератора 14 поступает на вход счетчика 19, где вычитается из предварительно записанного числа NO . Через время Т,н

когда происходит насыщение одного

из магнитопроводов дросселя 1 насьщ1ения, скачком возрастает ток через сигнальный резистор 9 и напряжение Ug (фиг. 28) на нем. По переднему

фронту этого скачка формироватеаь 15 формирует короткий импульс, который устанавливает триггер 17 в исходное состояние (фиг. 2Ь ) и тем самым, , закрывает логический элемент И 18.

Таким образом, за время LH в счетчик 19 с выхода логического элемента И 18 поступает (фиг. 2 f ) импульсов 5 причем . .

Ni f -tHК концу интервала измерения в счетчике 19 оказывается код числа

Ni-No-l l f,Jto-tH),

где LO - время, равное четверти

периода Ug.

.Сформированный код, пропорциональгаш времени (фазовому сдвигу) Тн , и, следовательно, измеряемому току

1, переписывается в регистр 20,

где хранится до окончания следующего интервала измерения. -Одновременно в зависимости от того больше или меньше число NT числа NO счетчик

19 формирует сигнал, характеризующий знак тока I.

Предложенное устройство обеспечивает измерение т-ока в течение каждого полупериода. Цифровая форма

представления информации о величине тока и наличие информации о его направлении предопределяют повьппенную точность измерения и дают возможность использовать данное устройство в системах с числовым программным управлением. Дополнительное повышение точности измерения может быть достигнуто за счет формирования двухполярных симметричных прямоугольных импульсов, подводимых к рабочим

обмоткам 6 и 7 дросселя 1 насыще- ния непосредственно из тактовых импульсов с выхода генератора 14 путем их деления. В этом случае начало каждого полупериода измерения синхронизировано с началом поступления заполняющих импульсов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее дроссель насыщения с двумя магнитопроводами, общей обмоткой управления, соединенной с клеммами для подключения источника измеряемого тока, и рабочими обмотками, расположенными на разных магнитопроводах и включенными между собой согласно последовательно, генератор двухполярных симметричных прямоугольных импульсов. выход которого подключен к рабочим обмоткам дросселя насыщения через сигнальный резистор и диоды полярного разделения, и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей путем фиксации знака измеряемого тока, в него введены вспомогательный источник тока, преобразователь фазового сдвига в параллельный двоичный код с. вычитающим счетчиком импульсов, выполненным с возможностью предварительной записи опорного кода, регистр и индикатар знака, а дроссель насыщения снабжен общей обмоткой смещения, причем выход вспомогательного источника тока соединен с обмоткой смещения дросселя насыщения, вход указанного преобразователя подключен к вьтодам сигнального резистора, кодовый выход счетчика импульсов преобразователя через регистр соединен со ВХОД9М регистрнрунзщего прибора, а знаковый выход подключен ко входу индикатора знака.