Датчик постоянного и переменного тока Советский патент 1989 года по МПК G01R19/20 

сд

8ы

3151

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть . использовано в силовых регуляторах тока или напряжения, в преобразователях электроприводов постоянного или переменного тока для измерения г-ока в контролируемых цепях,

Цель изобретения - повьшение точности передачи сигнала за счет снижения в тракте преобразования помех вы зьюаемых конечной шириной петли гис- тереэйса и насыщением магнитных сердечников трансформаторов датчика.

На фиг, I из ображена электрическая схема устройства; на фиг. 2- временные диаграг Шы, поясняющие его работу.

Устройство содержит (фиг. 1) днф- ференци ьные усилители 1 и 2, измерительные трансформаторы 3 и 4, резисторы 5-9 и двухполюсники 10-13, каждый из которых вьшолнен в виде резистора и конденсатора, соединен- наых параллельно, Выкод дифференциального усилителя I у резистор 5, яв лякяцийся токоограничивакщим, и вторичная обмотка трансформатора 3, соединенные последовательно, присоединены к инвертирующему входу дифференциального усилителя 2, выход которого через Етсри чную обмотку трансформатора 4 соединен с выходом устройства,, Резистор 6, являющийся нагрузочным, одним выводом подключен к выходу устройства, а другим своим выводом присоединен к общей вшне устройства. Инвертирующий и некнверти- рующий входы дифференциального усилителя 1 соединены с общей шиной соответственно через двухполюсник J3 и резистор 8 и одновременно через резистор 7 и двухполюсник 10, соответственно подключены к выводу резистор 5j соединенному с выводом вторичной обмотки трансформатора 3, Выход дифференциального усилителя 2 через двухполюсник 11 соединен с собствен- ным инвертирующим входом, а неинвер- тируюпщй вход дифференциального усилителя 2 через двухполюсник 12 сое- динен с общей шиной устройства и одновременно через резистор 9 связан с выходом дифференциального усилителя I, Первичные обмотки трансформаторов 3 и 4 соединены последовательно встречно, а их свободные вьшоды раздельно подключены к входным за

96

5

5

0

жимам устройства.Одни одноименные выводы вторичных обмоток трансформаторов 3 и 4 подключены соответственио к инвертирующему входу и выходу дифференциального усигштеля 2, а другие- соответственно к выводу резистора 5 и выходу устройства.

Устройство работает следующим об-

Q разом

Первичные обмотки трансформаторов 3 и 4 посредством входных зажимов (фиг. 1) включают в цепь контролируемого тока Ig. Дифференциальный уси5 литель 1 совместно с резисторами 5, 7, 8 и 9, двухпо.шосниками 10 и 13 и вторичной обмоткой трансформатора 3 образуют автогенератор с задержанной отрицательной обратной связью,

0 форМЕфующий импульс, близкие по форме к прямоугольным. При зтом магнит- ньй сердечник трансформатора 3 пере- 1«загничивается по предельной петле гистерезиса независимо от величины

5 и направления контролируемого тока Ig,s5 протекающего по первичной обмотке трансформатора 3, а сигналом к переключению дифференциального уси- - штеля I автогенератора служит вход

0 магнитного сердечника трансформатора 3 3 насыщение. Задержка отрицательной обратной связи в автогенераторе осуществляется конденсатором двухполюсника 13, а кон,ценсатором двух- nojaocHHKa 10 обеспечивается форси- ровка положительной обратной связи в момент переключения. Сопрот; вление двухполюсника 13 и сопротивлекие ре- .зистора 85 а также сопротивление

Q двухпохлосника 10 и сопротивление резистора 7 выбирают попарно равными по величине,

ЕслИу например5 сопротивление двухполюсника 10 будет больше сопротивления резистора 7з. то перемагничивание магнитного сердеч шка трансформатора 3 будет происходить по неполной петле гистерезиса со смещением в одну из сторон. При этом характеристика вход-выход датчика станет нелинейной .

Если соотношение сопротивлений зтих же элементов изменить на противоположное, то перемагничивание маг нитного сердечника трансформатора 3 будет происходить по полной петле, но будет иметь место вход магнитного сердечника в режим глубокого насыще- ния., который вызьшает значительные

5,5

выбросы тока во вторичной обмотке трансформатора 3 (фиг, 2а, кривая 1 .., что существенно снижает точность передачи входного сигнала 1. И только при указанном выше равенстве сопротивлений двухполюсника 13 и резистора 8 и сопротивлений двухполюсника 10 и резистора 7 будет обеспечиваться перемагничивание магнитного сердечника трансформатора 3 по полной петле гистерезиса с минимальным входом его в область насыщения, что значите-чьно снижает выбросы тока во вторичной обмотке трансформатора 3 (фиг. 26, кривая (« и существенно повьппает точность передачи .входного сигнала

Сведя к минимуму уровень помех от выбросов тока при входе магнитного сердечника трансформатора 3 в насыщенное состояние, следует также уменьшить до минимума уровень помех, обусловленный конечной шириной петли гистерезиса магнитного сердечника трансформатора 3. В токе вторичной обмотки трансформатора 3 ширина петли гистерезиса отражается величиной &1 (фиг. 2б), Компенсацию влияния ширины петли гистерезиса обеспечивает введением обратной связи с выхода дифференциального усилителя 1 на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 2 через резистор 9, который с двухполюсником 12 образует делитель напрялсения. Одновременно с этим конденсатор двухполюсника 12 и конденсатор двухполюсника 11 уменьшают выбросы в выходном напряжении ,. дифференциально го усилителя 2 (фиг. 2в). Величина сопротивления резистора двухполюсника 11 определяет при этом коэффициент усиления устройства и выбирается равной величине сопротивления резистора 6, что обеспечивает работу трансформатора 4 в линейной зоне петли гистерезиса его магнитного сердечника. При этом изменением величины сопротивления резистора 6 магнитный сердечник трансформатора 4 может быть достаточно легко введен в линейную зону петли гистерезиса в, случае наличия неиден- тичностй используемых магнитных сердечников и вторичных обмоток трансформатора А, Выходное напряжение Uj дифференциального усилителя 2 фильтруется вторичной обмоткой трансформатора 4, имеющей большое индук1696

тинное сопротивление, и на выходе цйтчика. форм руйтся напряжение Uet,fx (фиг. 2г). При этом уровень паразит- , ных составляющк-х. в выходном напряжении Ugy датчика существенно меньше, что обеспечивает повьтение точности передачи входного сигнала, Указаннре преимущество предлагаемого датчика IQ позволяет, например, в использования датчика в электроприводеj расширить диапазон регулирования, что в свою очередь способствует улучшению качества обработки деталей.

15

Фррмула изобретения

Датчик постоянного и переменного

тока, содержащий первый и второй

трансформаторы, первичные обмотки которых, соединенные последовательно, подключены к вторым зажимам датчика, первый дифференциальный усилитель,

к инвертирующему и неинвертирующему входам которого первыми выводами присоединены соответственно первый и второй резисторы, и второй дифференциальный усилитель, к неинвертирующему

входу которого подк.пючея первый вывод третьего резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности передачи сигнала} дополнительно введены четвертый и

пятый резисторы и четыре двухполюсни- ка, выполненные каждый в виде резис-г тора и конденсатора, соединенных параллельно, причем первые выводы первого и второго двухполюсников подключены соответственно к инвертирующе-i- му и неинвертирутащему входам первого дифференциального усилителя, к выходу которого одновременно присоединены второй вывод третьего и первый вывод

четвертого резисторов, вторые выводы первого двухполюсника и второго резистора и первые выводы третьего двухполюсника и пятого резистора соединены с общей шиной, второй вывод третьего двухполюсника присоединен к неинвертирующему входу второго дифференциального усилителя, к инвертирующему входу и выходу которого раздельно подключены первый и второй выводы

четвертого двухполюсника, одноименные выводы вторичных обмоток первого и второго трансформаторов соединены соответственно с инвертирующим входом и выходом в -орого дифференциаль-..

но го усилителя, их другие одноимен-роге двухполюсника, и к выходному заные выводы подключены соответственножиму датчика, coaдинeннo fy с вторым

к второму выводу четвертого реэисто-выводом пятого резистора, а первичра, соединенному одновременно с вто- ные обмотки трансформаторов включены

рыми выводами первого резистора и вто-одна по отношению к другой встречно.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения тока. Цель изобретения - повышение точности передачи сигнала. Устройство содержит дифференциальные усилители 1, 2, измерительные трансформаторы 3, 4 и двухполюсники 10-13, выполненные каждый в виде резистора и конденсатора, соединенных параллельно. В результате введения двухполюсников 10-13 и новых функциональных связей обеспечивается снижение в тракте преобразования помех, обусловленных конечной шириной петли гистерезиса и насыщением магнитных сердечников измерительных трансформаторов, что повышает точность передачи входного сигнала. 2 ил.