Измерительный преобразователь тока Советский патент 1988 года по МПК G01R19/00 

Вход

12

Sbfxaff О

оо ot

О5

со ел

1C

Изобретение может быть использовано для бесконтактного измерения постоянного и переменного тока в цепях. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Устройство содержит магнитный модулятор 1 с сердечником 2 с обмотками 3-6 - входной (компенсационной), возбуждения и выходной, пороговьш элемент 7 и интегратор 8. В преобразователь введены блок 9 выборки-хранения, усилитель 10 пастоянного тока, фильтр 11 ниж- них частот, генератор 14 возбуждения, блок 15 формирования управляющего сигнала и образованы новые функциональные связи. Это повьппает точность преобразования за счет уменьшения,, влияния ухода частоты генератора 14 возбуждения. 2 ил. i (Л

сри.1

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения постоянного и переменного токов в цепях радио- и электроустановок.

Целью изобретения является повышение точности преобразования путем уменьшения влияния ухода частоты генератора возбуждения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - временные диаграммы выходных напряжений блоков устройства.

Устройство содержит магнитный модулятор 1, включающий ферромагнитный сердечник 2 с входной 3, компенсационной 4, возбуждения 5 и выходной 6 обмотками, пороговый элемент 7,интегратор 8, блок 9 выборки-хранения, усилитель 10 постоянного тока, фильт 11 нижних частот, первьй 12 и второй 13 ограничительные резисторы, генератор 14 возбуждения, блок 15 формирования управляющего сигнала, содержащий, например, блок 16 выделения фронта, пороговый элемент 17.

Входная обмотка 3 магнитного модулятора соединена с входом преобразователя тока. Выходная обмотка 6 магнитного модулятора подключена к входу порогового элемента 7, его выход подключен к входу интегратора 8. Выход интегратора 8 соединен с входом блока 9 выборки-хранения, к выходу которого подключен вход усилителя 10 постоянного тока. Выход усилителя 10 соединен с входом фильтра 11 нижних частот, к выходу которого через ограничительный резистор 12 подключена компенсационная обмотка 4. Первый выход генератора 14 через первый ограничительный резистор 13 соединен с обмоткой 5 возбуждения, к второму выходу генератора 14 подключен вход порогового элемента 17, с выходом которого соединен вход блока 16 вьщеления переднего фронта импульса. Вход стробирования блока 9 выборки-хранения соединен с выходом блока 16 вьщеления фронта импульса.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала, т.е. тока во входной обмотке 3 (диаграмма а на фиг. 2) магнитного модулятора 1, скважность импульсов, снимаемых с выходной обмотки 6, равна двум (диаграмма б на фиг. 2).

Ь

0

5

0

5

0

5

0

5

Скважность выходного напряжения порогового элемента 7 также равна двум (диаграмма в на фиг. 2). Выходное напряжение интегратора 8 имеет треугольную форму и не содержит постоянной составляющей. Выходное напряжение на втором выходе генератора сдвинуто на 90° относительно напряжения возбуждения, которое снимается с первого выхода генератора 14 возбуждения (диаграмма д на фиг. 2). С выхода второго порогового элемента 7 снимается последовательность прямоугольных импульсов (диаграмма е на фиг. 2), скважность которых определяется порогами срабатывания и отпускания порогового элемента 7. Блок 16 вьщеляет передний фронт выходных импульсов блока 15 (диаграмма ж на фиг. 2), который поступает на вход стробирования блока 9 вы- борки-хранения. Так как входной сигнал преобразователя и постоянная составляющая в выходном напряжении интегратора 8 отсутствуют то на выходе блока 9 выборки-хранения в момент стробирования появляются импульсы помехи, сдвига выходного напряжения нет.

При появлении входного сигнала в цепи входной обмотки 3 магнитного модулятора 1 протекает ток и нарушается симметрия выходных разнополяр- ных импульсов .выходной обмотки 6 (диаграмма б - штриховая линия на фиг. 2). При этом изменяется скважность импульсов на выходе порогового элемента 7 (диаграмма в на фиг. 2). Изменение скважности выходного напряжения порогового элемента 7 приводит к появлению постоянной составляющей в выходном напряжении ин - тегратора 8. На диаграмме 2 (фиг.2) показано изменение выходного напряжения интегратора 8 в случае разомкнутой цепи обратной связи (разорвана цепь обмотки 4 компенсации). Благодаря наличию усилителя постоянного тока уровень постоянной составляющей в выходном напряжении интегратора незначителен и определяется величиной коэффициента усиления усилителя 10 постоянного тока. Благодаря .тому, что стробирование блока 9 выборки- хранения производится в моменты перехода через нуль треугольного напряжения (диаграмма ж на фиг. 2), то выходное напряжение блока 9 выборки-хранения (диаграмма з на фиг. 2) пропорционально огибающей треугольного напряжения. После фильтрации с выхода фильтра 11 нижних частот это напряжение поступает в цепь обмотки 4 компенсации магнитного модулятора 1.-Так как-все устройство охвачено глубокой отрицательной обратной связью, то результирующий магнитный поток в сердечнике магнитного модулятора 1 определяется в установившемся режиме суммой потока возбуждения и разностным потоком за счет протекания измеряемого тока во входной обмотке и тока компенсации. Величина разностного потока определяется глубиной обратной связи и (в основном) коэффициентом, усиления усилителя 10 постоянного тока. При коэффициенте усиления 1 величина разностного магнитного потока составляет доли процента от потока возбзгж- .дения.

Величина разностного магнитного потока определяет величину изменения скважности выходного напряжения магнитного модулятора 1 и является ошибкой статизма для контура регулирования, в который входят магнитный модулятор 1 как элемент сравнения, блоки 7, 8, 9, 10 и 11 как звенья цепи прямой передачи, резистор 12 как звено цепи отрицательной обратной связи. Изменение частоты возбуждения мало изменяет коэффициент преобразования предлагаемого устройства,который при большой величине коэффициента усиления К,, определяется стабильностью параметров резистора 12 и дрейфом коэффициента преобразования магнитного модулятора 1.

Формула изобретения Измерительный преобразователь то- ка, содержащий генератор возбуждения, пороговый элемент и магнитный модулятор, имеющий ферромагнитный сердечник, измерительную обмотку и

„ обмотку возбуждения, подключенную через ограничительный резистор к выходу генератора возбу:ждения, и выходную обмотку, о тли чающи й- с я тем, что, с целью повьш1ения

g точности преобразования, генератор возбуждения выполнен двухфазным, с фазовым сдвигом между выходными напряжениями, равным девяносто градусов, и дополнительно введены комQ пенсационная обмотка, нанесенная, на сердечник магнитного модулятора, блок формирования управляющего сигнала, второй ограничительный резистор, последовательно соединенные ин5 тегратор, блок выборки-хранения, усилитель постоянного тока, фильтр нижних частот, выходная обмотка модулятора соединена с входом порогового элемента, а к его вькоду подключен вход интегратора, второй выход генератора соединен с входом блока формирования управляющего сигнала, выход которого подсоединен к входу управления блока выборки-хранения,выход фильтра нижних частот подключен

к выходу устройства, а через второй ограничительный резистор к первому выводу компенсационной обмотки, второй вывод которой соединен с общей шиной преобразователя.

0