Датчик постоянного и переменного тока Советский патент 1986 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть исполь зовано для преобразования сигналов, пропорциональных постоянному и переменному току, с обеспечением гальванической развязки. Цель изобретен 1я - повышение точности преобразования за счет исключения постоянной составляющей тока намагничивания трансформаторов и упрощения датчика за счет исключения дополнительных нелинейных элементов. На фиг.1 изображена блок-схема ус тройства; на фиг.2 - диаграммы, пояс няющие его работу. Устройство (фиг.1) содержит трансформатор t, начало вторичной обмотки которого соединено с выходом дифференциального усилителя 2 и одним выводом резистора 3, а конец - с началом вторичной обмотки трансформатора 4 и одновременно с инвертирующим вхоДом дифференциального усилителя 2 и с одним выводом резистора 5. Второй вывод резистора 3 соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 2 и с одним выводом резистора 6, второй вывод которого присоединен к общей шине, с которой также соединен второй вывод резистора 5. Конец вторичной обмотки трансформатора 4 соединен с инвертирующим входом дифференциального усили-теля 7 и с одним выводом резистора 8, второй вывод которого одновременно соединен с выходом дифференциального усилителя 7, выходным зажимом датчика и входом масштабного преобразователя 9, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 7 Первичные обмотки трансформатора 1 и 4, соединенные последовательно согласно, предназначены для включения в цепь контролируемого тока. Устройство работает следуюдим образом. При отсутствии контролируемого тока в первичных обмотках трансформаторов 1 и 4 напряжение на выходе датчика отсутствует. При этом генератор, образованный дифференциальным усилителем 2, вторичной обмоткой трансформатора 1, резисторами 3, 5 и 6, работает в автоколебательном режиме, и . на его выходе, образованном резистором 5, в этом режиме имеется лишь переменная составляющая напряжения, обусловленная протеканием через резистор 5 тока i,, намагничивания тран,сформатора 1 (фиг.26),, величина которого при насыщении магнитопровода трансформатора 1 достигает значения inop , после чего происходит переключение полярности напряжения, подводимого к вторичной обмотке трансформатора 1 с выхода дифференциального усилителя 2. Для этой переменной составляющей напряжения, формируемой на резисторе 5, вторичная обмотка трансформатора 4 представляет собой большое сопротивление, поскольку магнитопровод его ненасыщен. Поэтому ток во вторичной обмотке трансформатора 4 практически отсутствует, и напряжение на выходе дифференциального усилителя ,7 равно нулю, так тсак отрицательная обратная связь, осуществляемая посредством резистора 8, действует намного, сильнее, чем положительная через масштабный преобразователь 9. При протекании контролируемого постоянного или переменного тока через первичные обмотки трансформаторов1 и 4 появляется пропорциональная ему постоянная или переменная составляющая и в цепях вторичных обмоток трансформаторов . Для постоянной составляющей (или переменной, протекающей одновременно в первичной и вторичной обмотках) вторичная обмотка трансформатора 4 i представляет собой малое сопротивление, равное омическому (или активному) сопротивлению вторичной обмотки трансформатора 4 (если пренебречь индуктивностью рассеяния этойобмотки, очень малой для тороидального трансформатора) . При этом ток, протекающий через вторичную обмотку трансформатора 4 и резистор 8, обуславливает появление на выходе дифференциального усилителя 7 напряжения, равного сумме падений напряжений на резисторе 8 и на вторичной обмотке трансформатора 4 от тока, пропорционального контролируемому первичному току. Напряжение с выхода дифференциального усилителя 7 через масштабный преобразователь 9подается на его неинвертирующий вход, обеспечивая смещение напряжения на нем на величину, равную падению напряжения на вторичной обмотке трансформатора 4. Тем самым обеспечивается поддержание нулевого уровня среднего значения напряжения на резисторе 5. Результатом этого является симметричный режим автоколебаний генератора, независящий от выходного напряжения датчика (фиг.2 а и б) и величины кон тролируемого первичного тока. Поскольку питающее вторичную обмотку трансформатора 1 напряжение U генератора симметрично, в токе i намагничивания трансформатора 1 постоянная составляющая отсутствует, че исключается возможность подмагничива ния магнитопровода трансформатора 4 постоянной составляющей и повьшается точность преобразования контролируемого тока. В то же время обеспечение симметричного режима перемагничивания магнитопровода, трансформатора 1 позволя ет исключить имеющиеся в известном датчике -нелинейные элементы, что дополнительно упрощает предлагаемый датчик, Формула изобретения Датчик постоянного и переменного тока, содержащий два трансформатора с одинаковыми коэффициентами трансформации, первичные обмотки которых соединены последовательно согласно, два дифференциальных усилителя, выхо первого из которых соединен с первым I выводом вторичной обмотки первого трансформатора и через первый резистор подключен к собственному неинвертирующему вхоДу, второй вывод вторичной обмотки первого трансформатора присоединен к первому выводу вторичной обмотки второго трансформатора, инвертирукщему входу первого дифференциального усилителя и первому выводу второго резистора, второй вывод вторичнрй обмотки второго трансформа тора соединен с первым выводом третьего резистора, и масштабный преобразователь, вход которого подключен к выходу второго дифференхщального усилителя, присоединенному к выходному зажиму датчика, отличайщ и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования и упрощения, второй вывод вторичной обмот-, ки второго трансформатора подключен к инвертирующему входу второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого присоединен к выходу масштабного преобразователя, а выход соединен с вторым выводом третьего резистора, неинвертирующий вход первого дифференциального усилителя через дополнительно введенный четвертый резистор подключен к общей шине, к которой присоединен второй вывод второго резистора.

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для преобразования сигналов, пропорциональных постоянному и переменному току, с обеспечением гальванической развязки. Целью изобретения является поЁышение точности преобразования за счет исключения постоянной составляющей тока намагничивания трансформаторов и упрощения датчика за счет исключения дополнительных нелинейных элементов. Датчик постоянного и переменного тока содержит трансформаторы 1 и 4 с одинаковыми коэффициентами трансформации, дифференциальные усилители 2 и. 7, резисторы 3, 5, 6, 8. В устройстве обеспечивается симметричный режим автоколебаний генератора на дифференциальном усилителе 2, трансформаторе 1 и резисторах 3, 5, 6, не зависящий от выходного напряжения датчика и первичного тока, По(Л скольку питающее обмотку трансформатора 1 напряжение симметрично, в токе намагничивания отсутствуют постоянная составляющая и ошибка, обусловленная ею. Повышается точность измерения тока в первичной цепи и исключается . возможность подмагничивания второго трансформатора постоянной составляющей этого тока. 2 ил. ff