Устройство для бесконтактного преобразования инфранизкочастотных электрических сигналов Советский патент 1989 года по МПК G01R19/20 

v;

09

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного преоразования и вьщеления квазистатичес- ких имфранизкочастотных электрических сигналов в полосе частот от нуля до долей герца, в частности слабых постоянных токов, на фоне превьшаю- П1ИХ по уровню периодических помех.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости бесконтактного преобразования слабых постоянных токов за счет уменьшения влияния на результат преобразования периодической помехи.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для бесконтактного преобразования инфранизкочастотных электрических сигналов; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит магнитный преобразователь на ферромагнитных сердечниках 1 и 2 с входными 3 и 4 и выходными 5 и 6 обмотками,обмоткам 7 и 8 возбуждения, соединенными с первьЕм выходом генератора 9 затухающих колебаний, интегратор 10, вход которого соединен с выходными обмотками 5 и 6, синхронизатор 11, пер- вый, второй-выходы и вход которого соединены с первым, вторым управляющими входами и вторым выходом генератора 9 затухающих колебаний соответственно, управляющий вход интегратора 10 соединен с вторым выходом синх ронизатора 11.

Генератор 9 затухающих колебаний содержит полевой транзистор 12, исто которого соединен с одним выводом источника 13 переменного напряжения, а сток является первым выходом генератора 9 затухаюпщх колебаний, резисторы 14-16, первые выводы которых соединены соответственно с истоком, подложкой и стоком полевого транзистора 12, а вторые выводы резисторов 14-16 объединены, резистор 17, один вывод которого соединен с истоком транзистора 12, а другой - с затво- ром транзистора 12 и вторым выводом резистора 18, конденсатор 19 и резистор 20, первые выводы которых объединены и являются управляющим входом синхронизатора 11, второй вьшод конденсатора 19 заземлен, а второй вывод резистора 20 соединен с выходами ключей 21 и 22, входы которых соединены соответственно с первыми

5

5 о

0 5 Q

выводами источников 23 и 24 постоянного напряжения, управляющие входы ключей 21 и 22 являются первым и вторым управляющими входами генератора 9 соответственно, вторые выводы источников 13, 23 и 24 заземлены. Синхронизатор 11 содержит генератор 25 тактовых импульсов, выход которого соединен с входом первого счетчика 26 и первым входом схемы 27 совпадения,выход первого счетчика 26 соединен с входом первого дешифратора 28, первый и второй выходы которого соединены с входами схемы 29 совпадения, соответственно, третий и четвертый выходы дешифратора 28 соединены с входами схемы 30 совпадения, пятый выход дешифратора 28 соединен с первым входом элемента ИЛИ 31, выход схемы 29 совпадения соединен с входом установки в 1 триггера 32, выход схемы 30 совпадения соединен с первым входом элемента ИЛИ 33, выход которого соединен с входом установки в О триггера 32, выход которого является первым выходом синхронизатора 11, второй вход элемента ИЛИ 31 соединен с выходом элемента НЕ 34,выход элемента ИЛИ 31 соединен с установочными входами счётчика 26 и вторыми входами элементов ЯЛИ 33 и 35, компаратор 36, первьал вход которого является управляющим входом синхронизатора 11, второй вход компаратора 36 соединен с источником опорного напряжения (не показан), а выход - с входом установки в 1 триггера 37,выход триггера 37 является вторым выходом синхрониза- - тора 11 и соединен с вторым входом схемы 27 совпадения, выход которой через счетчик 38 соединен с входом дешифратора 39, два выхода которого соединены с двумя входами схемы 40 совпадения, выход которой соединен с первым входом элемента ИЛИ 35, входы установки в О триггера 37 и установочный вход счетчика 38 соединены с выходом элемента ИЛИ 35, вход элемента НЕ 34 соединен с первыми выводами резистора 41 и конденсатора 42, второй вывод которого заземлен, а второй вывод резистора 41 соединен с источником Up питания (не показан) синхро- 5 низатора 11.

Входные обмотки 3 и 4 соединен с входными зажимами 43 и 44, соответственно, выход интегратора соединен с выходным зажимом 45.

Устройство работает следующим образом.

После подачи напряжения питания и на схему устройства на выходе элемента НЕ ЗА формируется импульс, устанавливающий в исходное состояние счетчики 26 и 38 и триггеры 32 и 37 На обоих выходах синхронизатора 11 устанавливается напряжение логического О, ключи 21 и 22 закрыты. Конденсатор 19 разряжен, и полевой транзистор 12 генератора 9 закрыт.

Через время Лt, равное длительности установочного импульса, на выхде элемента НЕ 34 появляется напряжение логической 1, которое поступае на установочный вход счетчика 26. Тактовые импульсы с выходы генератор 25 начинают поступать в счетчик 26

и через время t (фиг.2) триггер 32 от дешифратора 28 через схему 29 совпадения устанавливается в единичное состояние - ключ 21 открывается и напряжение от источника 23 постоянного напряжения поступает на затвор полевого транзистора 12 и открывает его. Под действием источника 13 переменного напряжения (фиг. 2 а, t t t t) точка, характеризующая магнитное состояние сердечников 1 и 2 магнитного преобразователя переходит на предельную петлю гистерезиса и перемещается по ней в течение времени Atq t (фиг.2а), достаточного для размагничивания сердечников 1 и 2. При этом среднее значение индукции Bj,pB сердечниках равно нулю (фиг. 26. в, г при t сг ;t2).4epe3 ulq ,, достаточное для размагничивания Сердечников 1 и 2, дешифратор 28 через схемы 30 совпадения и элемент ИЛИ 33 переключает триггер 32 в нулевое состояние - ключ 21 закрывается и конденсатор 19 начинает разряжаться через резисторы 17 и 18 и источник 13 с постоянной времени i}p С19 (R17 + К18),где С19, R17 и R18- величины емкости и сопротивления конденсатора 19 и резисторов 17 и 18 соответственно. Величина тока через транзистор 12, а следовательно амплитуда переменного поля К сердечниках 1 и 2 намнет уменьшаться и через время Л1: j t з i достигнет значения коэрцитивной силы Н сердечников 1 и 2 (фиг. 2а,

Н„,

Н при

t tJ), когда они начнут перемагни- чиваться по ненасьпценньм частым циклам. В момент времени t t, когда напряжение на затворе транзистора 12 достигнет такого значения, при котором амплитуда переменного поля в сердечниках 1 и 2 достигнет значения Н„ HC, срабатывает компаратор 36 и устанавливает триггер 37 в единичное состояние - ключ 22 открьтается и напряжение от источника 24 постоянного напряжения поступает на затвор транзистора 12, поддержанная через него ток, при котором амплитуда переменного поля в сердечниках 1 и 2 равна коэрцитивной силе Ь Нс(Лиг.2а при tj t Совместное действие воз- буяадающего поля Ни поля Н (t),

создаваемого измеряемым током, начинает вызывать безгистерезисное намагничивание сердечников 1 и 2.

Через время t - t 3 . обеспечивающее необходимую помехоустойчивость преобразования, дешифратор 39 через схему АО и элемент ИЛИ

35 переключает триггер 37 в нулевое состояние - ключ 22 закрьгоается и конденсатор 19 разряжается до нуля, при этом амплитуда возбуждающего переменного поля Н постепенно уменьща- ется от Hj Н J. до нуля (фиг.2а при t t t) . Одновременно с закрытием ключа 22 интегратор 10 переводится

из режима Интегрирование в режим Хранение : напряжение на выходе интегратора 10 пропорционально постоянной составляющей входного токового сигнала.

Формула изобретения

1. Устройство для бесконтактного преобразования инфранизкочастотных электрических сигналов, содержащее магнитный преобразователь на двух ферромагнитных сердечниках, имеющий входные обмотки, соединенные с входными зажимами, обмотки возбуждения, соединенные с первым выходом генератора затухающих колебаний, и выходные обмотки, соединенные с информационным входом интегратора, синхронизатор, первый выход которого соединен с управляющим входом генератора затухаюих колебаний, выход интегратора соеинен с выходным зажимом устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения помехоустойчивости

преобразования, второй выход синхронизатора соединен с первым управляющим входом интегратора, третий выход синхронизатора соединен с вторым уп- равляющим входом генератора затухающих колебаний, а управляющий вход синхронизатора соединен с вторым выходом генератора затухающих колебаний.

2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что генератор затухающих колебаний содержит полевой транзистор, исток которого соединен с первым выводом источника пере- менного напряжения, а сток является первым выходом генератора затухающих колебаний, первый, второй и третий резисторы, первые выводы которых соединены с истоком, подложкой и стоком полевого транзистора соответственно, а вторые их выводы объединены, четвертьй резистор, один вывод которого соединен с истоком транзистора, а другой - с затвором и вторым выводом пятого резистора, первые выводы пятого и шестого резисторов и конденсатора объединены и являются вторым выходом генератора затухающих колебаний, второй вывод конденса тора заземлен, а второй вывод шестог резистора соединен с выходами первого и второго ключей, входы которых соединены с первым выводом первого и второго источников постоянного

напряжения соответственно, а управляющие входы .обоих ключей являются первым и вторым управляющими входами генератора затухающих колебаний, вторые выводы обоих источников постоянного напряжения и источника переменного напряжения заземлены.

3. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что синхронизатор содержит генератор тактовых им- пульсов, выход которого соединен с входом первого счетчика и первым входом первой схемы совпадения И, выход

0 5 о

5

0

г

первого счетчика соединен с входом первого дешифратора, первый и второй выходы которого соединены с входами второй схемы совпадения соответственно, третий и четвертый выходы дешифратора соединены с входами третьей схемы совпадения соответственно, а пятый выход дешифратора соединен с одним из входов первого элемента ИЛИ, выход второй схемы совпадения соединен с входом установки в 1 первого триггера, а выход третьей схемы совпадения соединен с первьм входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в О первого триггера, выход которого является первым выходом синхронизатора, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом элемента НЕ, а выход первого элемента ИЛИ соединен с установочными входами первого счетчика, вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, компаратор, первый вход которого является управляющим входом синхронизатора, а второй вход соединен с источником опорного напряжения, выход компаратора соединен с входом установки в 1 второго триггера, выход которого является вторым выходом синхронизатора и соединен с вторым входом первой схемы совпадения, выход которой соединен с входом второго счетчика, выход которого соединен с входом второго дешифратора, два выхода которого соединены с соответствующими входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в О второго триггера и установочным входом второго счетчика, вход элемента НЕ соединен с первыми выводами резистора и конденсатора, второй вывод которо-. го заземлен, а второй вывод резистора соединен с шиной питания синхронизатора.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники бесконтактного преобразования квазистатических инфранизкочастотных электрических сигналов, в частности слабых токов на фоне превышающих по уровню периодических помех. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости бесконтактного преобразования слабых токов. Для этого в устройстве второй выход генератора 9 затухающих колебаний соединен с управляющим входом синхронизатора 11, второй выход которого соединен с управляющим входом генератора 9. Входной ток во входных обмотках 3,4 изменяет магнитное состояние ферромагнитных сердечников 1 и 2, а в обмотках 7, 8 возбуждения генератор 9 за счет источников 13, 23 и 24, полевого транзистора 12, резисторов 14 - 18 и 20, конденсатора 19 и ключей 21 и 22 создает сигнал размагничивания сердечников 1, 2. Генератором 9 управляет синхронизатор 11, в котором генератор 25 тактовых импульсов создает управляющие сигналы. При этом счетчик 26 и дешифратор 28 с логическими элементами ИЛИ 31 и 33, схемами совпадения 29 и 30 и триггером 32 создает определенные временные задержки. Компаратор 36 по состоянию генератора 9 вырабатывает с помощью элементов ИЛИ 40 и 35, триггера 37, схемы совпадения 27, счетчика 38 и дешифратора 39 сигнал перевода интегратора 10 из режима интегрирования сигнала с выходных обмоток 5, 6 в режим хранения. Резистор 41, конденсатор 42 и элемент НЕ 34 дают сигнал начальной установки. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Фиг. 2