Измеритель постоянного тока без разрыва электрической цепи Советский патент 1985 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянного тока без разрьша электрической цепи.5

Известен измеритель постоянного тока без разрьша электрической цепи, содержащий генератор импульсов тока с выходными зажимами для подключения к участку проводника с измepяe alIм О оком, датчик Холла, усилитель, выод которого подключен к входам двух реобразователей амплитуды импульсов в постоянное напряжение, измеритель отношения двух напряжений, входы ко- ts торого подключены к выходам преобразователей амплитуды импульсов в постоянное напряжение, а выход соединен с измерительным прибором Ш .

Известный измеритейь имеет сущест-20 венную погрешность, обусловленную влиянием посторонних источников магнитных полей, например трками, протекающими в соседних проводниках.

Наиболее близким по технической 25 сущности к изобретению является измеритель постоянного тока без разрыва электрической цепи, содержащий генеатор прямоугольных импульсов тока с выходными зажимами для подключения зо к участку проводника, с измеряемым током, усилитель постоянного тока с входными зажимами для подключения к участку проводника с измеряемым током меяиу выходными зажимами генера-,. тора гфямоугольных импульсов тока, азовый детектор, измерительный вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, а управляющий вход подключен к синхронизирующему Q выходу генератора прямоугольных импульсов тока, два преобразователя амплитуды импульсов в постоянное напр яжение входы которых раздельно связаны с двумя выходами фазового д. детектора, измеритель отношения двух , напряжений, выход которого подключен к измерительному прибору, а входы раздельно присоединены к выходам преобразователей импульсов в постоянное , напряжение 2.

Недостатком известного измерителя является нелинейность передаточной характеристики, обусловленная тем, что связь между измеряемым током и 55 вьЬсодным сигналом измерителя носит гиперболический характер и описывается зависимостью

ген

I

гд.е m - выходной сигнал измерителя 1„ - амплитуда импульсов тока генератора прямоугольных импульсов.

В связи с этим шкала измерительного прибора оказывается нелинейной и неудобной для отсчета показаний, так как численные значения измеряемого тока Хцжд уменьшаются слева направо по длине пасалы. При этом пог, грешность измерения велика в- наиболее информативной части щкалы измерительного прибора, т.е. при значениях измеряемого тока , больвмх «(, . Погрепшость измерения непостоянна по шкале прибора и является функцией величины выходного сиШа ла т.

Кроме того, подобная обратно пропорциональная зависимость меязду измеряемым током и выходным сигналом измерителя ограничивает возможность его использования в качестве датчнка тока в системах автоматического регулирования.

Целью изобретения является линеаризация передаточной характеристики измерителя постоянного тока.

Поставленная цель достигается тем что в измеритель постоянного тока без разрьша электрической цепи, содержащий генератор прямоугольных импульсов тока с выходными зажимами для подключения к участку проводника с измеряемым током, усилитель постоянного тока с входными зажимами дпя подключения к участку проводника с измеряемым током между выходными зажима ии генератора прямоугольных импульсов тока, фазовый детектор, измерительный вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока а управляющий вход подключен к синхронизирующему выходу генератора прямоугольных импульсов тока, два преобразователя амплитуды импульсов в постоянное напряжение, входы которых раздельно связаны с двумя выходами фазового детектора, измеритель отношения двух напряжений, выход которого подключен к измерительному прибору, а первый вход присоединенчК выходу первого преобразователя импульсов в постоянное напряжение, дополнительно введен измеритель разности двух напряжений, входы которого раздельно подключены к выходам преобразователей амплитуды импульсов в постоянное напряжение, а выход соединен с вторым входом измерителя отношения двух напряжений. На чертеже изображена блок-схема измерителя постоянного тока. Измеритель постоянного тока содер жит генератор 1 прямоугольных и етyль ,сов тока, который выходными зажимами подключают к участкупроводника 2 с измеряемьв4 током усилитель 3 постоянного тока и связанный с ним измерительн|Д4 входом фазовый детектор, совмещенный с усилителем 3, преобразователи 4 и 5 амплитуды импульсов в постоянное напряжение, измеритель 6 разности двух напряжений, входы которого подключены к выходам преобразователей 4 и 5 амплитуды импульсов в постоянное напряже вне, измеритель 7 отношения двух напряжений, один вход которого соединен с выходом преобразователя 4 амп|литуды импульсов в постоянное напряжение, второй подключен к выходу измерителя 6 разности двух напряжений, а выход связан с измерительным прибороы 8. В качестве усилителя 3 постоянного тока с фазовым детектором может быть использован усилитель постоянного тока, выполненный по схеме ИЦМ с двумя раздельными выходными демодуляторами, выхода которых, обра зующие выходы фазового детектора, подключены к входам преобразователей 4 и 5 амплитуды импульсов в постоянное напряжение, а управляющие входы ; демодуляторов, образующие управляюП91Й вход фазового детектора, соединены с синхронизирующим выходом гене ратора t прямоугольных импульсов Ток При этом усилитель 3 постоянного ток своиьда входными зажимами подключают к участку проводника 2 с измеряемым током, причем между точками присоеди нения к этому проводнику 2 выходных зажимов генератора 1 прямоугольных импульсов тока. Устройство работает сл-едующим образом. Через точки А и S участка: проводника 2 с измеряемым током от ге нератора 1 прямоугольных импульсов тока в одном направлении и измеряемым током пропускают прямоугольные импульсы тока, амплитуду Ifg, которы устанавливают перед измерениями. При этом в первый полупериод суммарный ток I, протекающий между точками Д и в проводника 2 с измеряемым током 1,дд , к которым подключены входные зажимы усилителя 3 постоянного тока, равен , а во второй полупериод, когда ток I ц, генератора 1 прямоугольных импульсов тока равен нулю, суммарный ток I составляет При этом напряжение, поступающее на вход усилителя 3 постоянного тока, пропорционально сопротивлению R участка А В проводника 2 (см.чертеж) и току,протекающему по этому участку. Это напряжение усиливается усилителем 3 постоянного тока, имеющим коэффициент усиления К. Усилитель 3 постоянного тока работает в линейном ключевом режиме, который обеспечивается путем подали на управляющие входы его демодуляторов сигнала с синхронизирующего выхода генератора 1 прямоугольных импульсов тока. При наличии такого сигнала на управляющем входе демодулятора его выходное напряжение равно нулю, при его отсутствии выходное напряжение равно входному напряжению усилителя 3, умноженному на коэффициент усиления К . В соответствии с этим в первый полупериод напряжение на выходе первого демодулятора усилителя 3 постоянного тока равно нулю, а на выходе второго демодулятора составляет и,-1,-Я-К-(1,м-мен а.енУк-. Во второй полупериод, когда сигнал на синхронизирующем выходе генеатора 1 прямоугольных импульсов тока меняет знак на обратный, уже напряжение на выходе второго демодулятора становится равным нулю. При этом напряжение на выходе первого емодулятора имеет значение, равное Uj-I..-R К . силитель 3 постоянного тока, таким бразом, одновременно выполняет функии фазового детектора. На вход преобразователя 4 амплиуды импульсов в постоянное напряжеие поступает импульсное напряжение амплитудой U«, а на вход преобраователя 5 импульсное напряжение амплитудой Uj(.B преобразователях и 5 эти импульсные напряжения преобразуются в равные им по величине напряжения постоянного тока. Напряжения постоянного тока Ujr и и j поступают на входы измерителя 6 разности двух напряжений, в отором из напряжевия l вьгаитается ; напряжение Uj , а их разность - U, U,-Uj lre«-R К

UL

является выходньа4 сигналом измерителя б разности двух напряжений.

Напряжение U с выхода преобразователя 4 амплитуды импульсов в постоянное напряжение и напряжение Uj с выхода измерителя 6 разности двух напряжений поступают на входы измерителя 7 отношений двух напряжений, в котором напрйжение Ug делится на напряжение Пл. При этом на выходе измерителя 7 отношения двух напряжений формщ)уется выгодной сигнал, равный

Ua 1

изм

т

U:

ген25

Сигнал, равный по величине т, поступает на вход измерительного прибора 8, показания которого с масштабным коэффициентом, равным 1„ц, пропорциональны измеряемому току

I HIM ин.т, . Таким образом, предлагаемь1й измеритель постоянного тока имеет линейную передаточную характеристику, описьшаёмую прямо пропорциональной зависимостью.Это позволяет снизить погрешность измерения в большей части диапазона измеряемых токов, что особенно важно при измерении больших токов, существенно превышающих ток генератора прямоугольных импуЛьсов. Кроме того, в предложенном измерителе отпадает необходимость в градуировке шкалы измерительного прибора по сложному закону гиперболической зависимости цены деления шкалы от координаты ее длины и становится возможным использование в качестве из ерительного прибора высокоточных и удобных в эксплуатации цифровых измерительных приборов. Одновременно расширяется область применения измерителя, так как он может быть использован и в качестве датчика тока для систем автоматического регулирования тока.

ИЗМЕРШЕЛЬ ПОСТОЯННОГО Т.ОКА БЕЗ РАЗРЫВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ, со- . держащий генератор прямоугольных импульсов тока с выходными зажимами .для подключения к участку проводника с измеряемым током, усилитель постоянного токас входными зажимами для подключения к участку проводника с измеряемым током между выходными . - л-з, . . -JLj, жимами генератора прямоугольных импульсов тока, фазовый детектор, из мерительный вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, а управляющий вход подключен к синхронизирующему выходу генератора прямоугольных импульсов тока, два преобразователя амплитуды импульсов в постоянное напряжение, входы кочорык раздельно связаны с двумя выходами фазового детектора, измеритель отношения двух напряжений, выход крторо- го подключен к измерительному прибору, а первый вход присоединен к выходу первого преобразователя инпуяьсов в постоянное напряжение, отли(Л чающийся тем, что, с целью линеаризации передаточной характерисс тики, дополнительно введен измеритель разности двух напряжений, входы которого раздельно подключены к выходам преобразователей амплитуды импульсов в постоянное напряжение, а выход соединен с вторым входом измерителя отношения двух напряжений. СП tc