Преобразователь плотности электрического тока в электролите Советский патент 1988 года по МПК G01R19/08 

dj№

wj ц

oci17 Ч-мл.

И/5 /5

1чЭ

Изобретение может быть использовано в измерительной технике и автоматике и позволяет повысить точность преобразования и упростить устройство. Преобразователь содержит истон- ник 1 сигнала возбуждения, компаратор 2, измеритель 3 тока, преобразователь 4 напряжение - ток, фильтр 5 низких частот, преобразователь 6 ток - напряжение. В схему преобразователя введены конденсаторы 7, 12 и 13, диоды 8 и 9, резисторы 10, 11, Это позволило искотючить из схемы фа- зочувствительный выпрямитель и узлы, необходимые для управления ИМ5 что, в свою очередь, позвол1-шо использовать весь спектр выходного сигнала датчика, облегчить настройку преобразователя и уменьшить зависимрсть результатов от параметров магнитного компаратора и режима его работы,2 ил. U 1

Фие. 7

Изобретение может быть использовано в измерительной технике и автоматике для контроля и управления плотностью тока в гальванической ванне.

Цель изобретения - повьшение точности преобразования и упрощения устройства путем уменьшения влияния эле тропроводной среды, окружающей магнитный компаратор, на аддитивную по- грешность, а также вследствие упро- щения управления путем исключения фазочувствительного выпрямителя.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя плотности тока; -на фиг. 2 - диаграмма токов и напряжений.

Преобразователь содержит источник

1 сигнала возбуждения, выход которого 2Q ние имеется нулевое напряжение. } ток

подключен к первому входу дифференциального магнитного компаратора 2, второй вход которого через измеритель 3 тока подключен к выходу преобразоизмерителя 3 тока равен нулю (при идентичности половин магнитного ком паратора) .

При появлении измеряемого тока.

вателя 4 напряжение - ток, вход кото- 25 протекающего через внутреннее окно

30

35

40

рого соединен с выходом фильтра 5 нижних частот, выходы дифференциального магнитного компаратора подключены к соответствующим входам преобразователя 6 ток - напряжениеJ выход которого через первый дополнительный конденсатор 7 подключен соответственно к катоду первого дополнительного диода 8, аноду второго дополнительного диода 9 и первому выводу дополнительного постоянного резистора 10, второй вывод которого подключен к общей шине, анод первого дополнительного диода 8 соединен с первым выводом дополнительного переменного резистора 11 и через второй дополнительньш кон- денсатор 12с общей шиной, катод второго дополнительного диода 9 соединен с вторым выводом Дополнительного пе-- ременного резистора 11 и через третий дополнительный конденсатор 13 с общей шиной, третий (подвижный) вывод дополнительного переменного резистора 11 подключен к входу фильтра 5 низкой частоты, причем дифференциальный магнитный компаратор вьшолнен на двух тороидальных магнитопроводах, на каждом из которых намотаны обмотки 14 и 15 возбуждения, включенные параллельно, первые выводы которых объединены и подключены к первому входу 55 магнитного компаратора 2, а вторые их, выводы подключены соответственно к выходам магнитного компаратора.

50

тороидального компаратора, который создает магнитный поток подмагничи- вания, в одном магнитопроводе в оди полупериод магнитные потоки возбужд ния и подмагничивания суммируются. другом магнитопроводе они вычитаютс

В следующий полупериод воздейств тока возбуждения магнитопроводы, в которых происходит суммирование и в читание магнитных потоков, меняются местами.

Из-за нелинейности кривой намагничивания ферромагнитных магнитопро водов в составе тока обмоток 14 и 1 возбуждения появляются постоянные с составляющие, имеюш 1е разньй знак, а сами токи имеют вид, показанный на фиг. 2а,5. При вычитании этих то ков в преобразователе 6 ток - напря жение на его выходе появится напряжение, пропорциональное разности то ков возбуждения i и i :

U. Kn(ib. - Ч,).

где K j, - коэффициент преобразовани преобразователя 6 ток - н пряжение.

Это напряжение показано на фиг.2 В его составе есть постоянная соста ляющая и несинусоидальное пер менное напряжение. Амплитуды этого напряжения равны . Разнос йт, ьт определяется значением

0

5

Кроме того, на этих же магнитопрово- дах встречно по отношению к обмоткам возбуждения намотаны обмотки 16 и 17 обратной связи, включенные последо- , вательно и встречно, первьй вывод первой 16 обмотки обратной связи подключен к второму входу магнитного компаратора 2, второй вывод второй 17 обмотки обратной связи соединен с общей шиной.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии электрического тока, протекающего через внутреннее окно магнитного компаратора 2, помещенного в электролит, токи обмоток 14 и 15 возбуждения равны. Поэтому на выходе преобразователя 6 ток - напряжение имеется нулевое напряжение. } ток

измерителя 3 тока равен нулю (при идентичности половин магнитного компаратора) .

При появлении измеряемого тока.

тороидального компаратора, который создает магнитный поток подмагничи- вания, в одном магнитопроводе в один полупериод магнитные потоки возбуждения и подмагничивания суммируются. В другом магнитопроводе они вычитаются.

В следующий полупериод воздействия тока возбуждения магнитопроводы, в которых происходит суммирование и вычитание магнитных потоков, меняются местами.

Из-за нелинейности кривой намагничивания ферромагнитных магнитопро- водов в составе тока обмоток 14 и 15 возбуждения появляются постоянные с составляющие, имеюш 1е разньй знак, а сами токи имеют вид, показанный на фиг. 2а,5. При вычитании этих токов в преобразователе 6 ток - напряжение на его выходе появится напряжение, пропорциональное разности токов возбуждения i и i :

U. Kn(ib. - Ч,).

где K j, - коэффициент преобразования, преобразователя 6 ток - напряжение.

Это напряжение показано на фиг.2 . В его составе есть постоянная составляющая и несинусоидальное переменное напряжение. Амплитуды этого напряжения равны . Разность йт, ьт определяется значением

3

входного сигнала. Так, при его отсутствии, если магнитйпроводы магнитного компаратора 2 не идентичны, и на выходе преобразователя 6 ток - напряжение имеется не нулевой сигнал, постоянная составляющая равна нулю, а Ufem 6m При появлении преобразуемого сигнала появляется постоянная

142

составляющая и Ug становится не раз- Q дифференциального магнитного компаным и.

Причем знак этой разности с изменением направления измеряемого тока

fimj

меняется

ратора подключены к входам преобразователя ток - напряжение, причем дифференциальный магнитньш компарато вьшолнен в виде двух тороидальных

и.

Kn(ib,- Hj.

Первый дополнительный конденсатор 7 заряжается до величины (U К„) + U дрейфа преобразователя ток - напряжение. Постоянная времени выбирается достаточно малой, чтобы исключить влияние изменения напряжения на выходе преобразователя ток -.напряжение, вследствие временного и температурного дрейфа.

Конденсаторы 12 и 13 через диоды 8 и 9 заряжаются до величин и., , V каждый своей полярностью.

Постоянная составляющая, пропорциональная входной величине, выделяется как разность напряжений U и на переменном резисторе 11, с подвижного контакта которого сигнал поступает на фильтр 5 низких частот, в котором сглаживаются пульсации. Использование резистора 11 в виде потенциометра необходимо для подстройки схемы. С фильтра 5 низких частот напряжение подается на преобразователь 4 напряжение ток, выходной ток которого компенсирует входной сигнал. При этом разность напряже- жений и и и уменьшается до ничтожно малой величины. Ток компенсации, пропорциональньй измеряемому сигналу, измеряется измерителем 3 (гока. Формула изобретения

Преобразователь плотности электрического тока в электролите, со0539

держащий источник сигнала возбуждения, выход которого подключен к первому, входу дифференциального магнитного компаратора, второй вход которого через измеритель тока подключен к выходу преобразователя напряжение - ток, вход которого подключен к выходу фильтра нижних частот, выходы

ратора подключены к входам преобразователя ток - напряжение, причем дифференциальный магнитньш компаратор вьшолнен в виде двух тороидальных

ферромагнитных магнитопроводов, на каждом из которых намотаны по обмотке возбуждения, соединенные параллельно, первые объединенные выводы которых подключены к первому входу

дифференциального магнитного компаратора, к выходам которого подключены вторые вьшоды обмоток возбуждения, и по обмотке обратной связи, которые включены между собой последовательно и встречно, причем первый вывод первой обмотки обратной связи подключен к втором входу дифференциального магнитного компаратора а второй вывод второй обмотки обратной

связи подключен к общей шине, о т - личающийся тем, что, с целью повьшгения точности преобразования и упрощения устройства, в него введены дополнительно три конденсатора, два диода, постоянньш и переменный резисторы, причем первый вывод первого конденсатора подключен к выходу преобразователя ток - напряжение, а второй вывод соединен с ка

40

45

50

тодом первого диода, с анодом ,VBTO- рого диода и через постоянный резистор с общей шиной, анод первого диода соединен с первым выводом переменного резистора и через второй конденсатор с общей шиной, катод второго диода соединен с вторым выводом пере- |Менного резистора и через третий .конденсатор с общей щиной, подвижный .вывод переменного резистора подключен к входу фильтра нижних частот.

4i 1

а

А

Y

л л

V V

B f nii-Bj-hz}

-M-MI

Jm J/n

Jm J/n