Устройство для измерения постоянного тока Советский патент 1986 года по МПК G01R19/20 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве высокочувствительного измерителя постоянного тока с гальванической развязкой между цепью измеряемого тока и входом устройства.

Цель изобретения - снижение потребления мощности за счет введения управления звеном обратной связи, регулирующим длительность импульсов тока компенсации, а также расширение

динамического диапазона измерения за счет выведения из насьщения магнитных сердечников при больших значениях измеряемого тока.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства;: на фиг. 2 - временные диаграммы.

Устройство (фиг. 1) содержит магнитный преобразователь на двух тороидальных сердечниках 1 и 2 с входными обмотками 3 и 4, обмотками 5 и б возбуждения, соединенными с выходом генератора 7 затухающих колебаний, выходными обмотками 8 и 9, подключенными к входу ключа 10, выход которого через интегратор 11 подключен к входу запоминающего элемента 12. К выходу последнего через звено 13 обратной связи подключены компенсационные обмотки 14 ,и 15. Устройство содержит также синхронизатор 16 и блок 17 управления звеном обратной связи, причем к выходу синхронизатора 16 подключены управляющий вход генератора 7 затухающих колебаний и вход блока 17 управления звеном обратной связи, выход которого соединен с управляющим входом звена 13 обратной связи. Выход запоминающего элемента 12 связан с выходным зажимом устройства. Устройство может быть также снабжено блоком 18- поиска, вход которого подключен к выходу запоминающего элемента 12, а выход через выходные обмотки 8 и 9 связан с входом ключа 10, и пороговым блоком 19, вход которого подключен к среднему выводу выходных обмоток 8 и 9, а выход соединен с управляющим входом блока 18 поиска.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 16 периодически (фиг. 2а) запускает генератор 7 затухающих колебаний, вырабатывающи

2656342

пакеты затухаго1щ-1х колеба ий тока (фиг. 2б), протекающие по обмоткам 5 и 6 возбуждения и необходимые для осуществления безгистерезисного на5 магничивания сердечников 1 и 2.

Эти пакеты затухающих колебаний тока совместно с входным током (фиг. 2в) осуществляют безгистерезисное намагничивание сердечников 1 и 2, в которых устанавливается значение магнитной индукции, соотвьм импульсом следующего пакета затухающих колебаний тока оба сердечника 1 и 2 переводятся в режим насьш1;ения, т.е. осуществляется считывание ранее записанной информации, и на выходных обмотках 8 и 9 индуцируется импульс напряжения, площадь которого пропорциональна входному току ig . Последующие импульсы пакета затухающих колебаний тока вновь осуществляют безгистерезисное намагничивание сердечников 1 и 2. Ключ 10, управляемый синхронизатором 18 (фиг. 2а), открывается на время действия в выходных обмотках 8 и 9 импульса напряжения, площадь которого пропорциональна г

ех

и этот импульс напряжения поступает на вход интегратора 11, с его выхода напряжение, амплитуда которого пропорциональна igK, поступает на вход запоминающего элемента 12, что, ведет к появлению напряжения на его выходе (фиг. 2г). Все остальное время, когда ключ 10 закрыт, запоминающий элемент 12 сохраняет неизменным напряжение на своем выходе. Появление этого напряжения на выходе устройства ведет к тому, что по компенсационным обмоткам 14 и 15 начинает протекать импульсный компенсирующий ток (фиг. 2д), величина которого определяется параметрами звена 13 обратной связи и пропорциональна указанному выходному напряжению, а длительность импульса тока компенсации регулируется блоком 17 управления звеном обратной связи и равна длительности пакета затухающих ко лебаний тока на выходе генератора 7 затухающих колебаний.

В связи с тем, что магнитодвижущая сила, создаваемая компенсирующим током, направлена встречно магнитодвижущей силе, создаваемой входным током, происходит уменьшение ветствующее входному току Пермагнитодвижущей силы, действующей сердечниках 1 и 2, При осуществлен безгистерезисного намагничивания в сердечниках 1 и 2 устанавливается состояние, соответствующее разност между входным и компенсирующим ток ми. Поэтому при считывании первым импульсом очередного пакета затуха щих колебаний тока площадь первого импульса напряжения на выходных об мотках 8 и 9, соответствующая разности между входным и компенсирующим токами, будет меньше. При отпи рании ключа 10 этот импульс поступает на интегратор 11, а затем на вход запоминающего элемента 12, чт вызывает приращение напряжения на выходе устройства. Это ведет к уве личению компенсирующего тока (фиг.2д а следовательно, к уменьшению результирующего намагничивающего тока, воздействующего на сердечники 1 и 2. Поэтому при воздействии очередного пакета затухаюпщх колебаний тока площадь импульса напряжения, индуцируемая в выходных обмотках 8 и 9 уменьшается, что в свою очередь ведет к уменьшению при ращения напряжения на выходе устройства и, следовательно, к уменьшению приращения компенсирующего то ка. Динамическое равновесие устанав ливается при равенстве ампервитков компенсирующего и измеряемого токов Напряжение на выходе устройства при этом устанавливается пропорциональным входному измеряемому току ig, Если измеряемый ток i. достаточно велик, и при включении Vcтpoйcтва импульсы на выходе интегратора 11 отсутствуют, т.е. сердечники 1 и 2 глубоко насыщены и не перемагни чиваются пакетами затухающих колебаний тока, то импульсами со среднего вывода выходных обмоток 8 и 9 запускается пороговый блок 19 и включается блок 18 поиска, который представляет собой управляемый источник напряжения, выполненный, например, на основе триггера Шмитта. С помощью блока 18 поиска сердечники 1 и 2 выводятся из насыщения, и далее работа устройства происходит как описано. При наступлении динами ческого равновесия, т.е. при равенСтве ампервитков измеряемого и компенсирующего токов, импульсы на среднем выводе выхЪдных обмоток 8 и 6344 9 исчезан1Т, и пороговый блок 19 отключает бпок 18 поиска, что исключает внесение погрешности в выходное напрях ение. Предлагаемое устройство, благодаря введению блока управления звеном обратной связи, регулирующим длительность импульсов компенсирующего тока, имеет меньшее потребление мощности. Кроме того, при дополнительном использовании порогового блока и блока поиска, обеспечивающих выведение магнитных сердечников из насьщения при больших значениях измеряемого тока, расширяется динамический диапазон измерения в области больших токов. Формула изобретения 1. Устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитный преобразователь на двух тороидальных сердечниках, имеющих входные обмотки, соединенные с входными зажимами устройства, обмотки возбуждения, соединенные с выходом генератора затухающих колебаний, компенсационные обмотки, включенные встречно по отношению к входным обмоткам, подключенные к выходу звена обратной с связи, выходные обмотки, соединенные через ключ с входом интегратора, запоминающий элемент, вход которого присоединен к выходу интегратора, а выход одновременно подключен к входу звена обратной связи и выходному зажиму устройства, и синхронизатор, соединенный своим выходом одновременно с управляющим входом ключа и управляющим входом генератора затухающих колебаний, отличаю-, щ е е с я тем, что, с целью снижения потребления мощности, дополнительно введен блок управления звеном обратной связи, вход которого подключен к выходу синхронизатора, а выход соединен с управляющим вхоом звена обратной связи. 2. Устройство по п. 1, отлиающееся тем, что, с целью асширения динамического диапазона змерения, дополнительно введены пороговый блок и блок поиска, вход оторого подключен к выходу запомиающего элемента, выход через выходые обмотки связан с входом ключа. S a управляющий вход соединен дом порогового блрка, вход с вько- подключен к среднему выводу пыходпых которого обмоток. 1265634

Изобретение может быть использовано в качестве высокочувствительного измерителя постоянного тока с гальванической развязкой между цепью измернемого тока и входом устройства. Цель изобретения - снижение потребляемой мощности. Устройство содержит магнитный преобразователь на двух тороидальных сердечниках1 и 2 с обмотками 3-6, генератор 7 затухающих колебаний с обмотками 8 и 9, ключ 10, интегратор 11, запоминающий элемент 12, звено 13 обратной связи, компенсационные обмотки 14 и 15,синхронизатор 16, блок 18 поиска и пороговый блок 19. Введение блока 17 управления звеном обратной связи позволяет регулировать длиС 3 тельность диапазона измерения импульсов тока компенсации, а также расширить динамический диапазон измерения за счет выведения из насыщения магнитных сердечников 1 и 2 при больших значениях измеряемого тока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг.