Оптоэлектронное устройство для измерения тока Советский патент 1990 года по МПК G01R19/00 G01R15/24 

СП

со -J

4 СП

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в тех случаях, когда необходима гальваническая развязка регистрирую- щего элемента с токочувствительным.

Цель изобретения - расширение области применения устройства при воздействии интенсивных электромагнитных помех и источников ионизирующего из-

.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - оптическая схема электропитания.

Устройство содержит фотоэлектри- ческий преобразователь 1, преобразователь 2 напряжения , масштабирующий первичный преобразователь 3, преобразователь 4 аналогового сигнала в кодированный оптический сигнал со CBB тоизлучателем, первый ветвитель 5, светофильтр 6, волоконно-оптический канал 7, второй ветвитель 8, светофильтр 9, источник 10 света с освети- тельно-проекдионной системой, фото- приемник 11, регистратор 12, источни 13 питания, опторазъемы 14.1 - 14.6 и светофильтры 15 и 16.

Насштабирукячий,первичный преобразователь 3, помещенный в магнитное поле измеренного -тока, соединен с входом преобразователя 4 аналогового сигнала в кодированньп оптический со светоизлучателем, выход которого через светофильтр 6 и опторазъем 14.1 связан с входом ветвителя 5, вт рой вход которого через опторазъем 14 3 и светофильтр 15 связан с входо фотопреобразователя 1, выход которог через преобразователь 2 напряжения соединен с входом питания преобразователя аналогового сигнала в кодированный оптический сигнал со светоизлучателем. Выход ветвителя 5 через . опторазъем 14.6 и волоконно-опти- ческий канал 7, опторазъем 14.5 свя зан с ветвителем 8, первый выход ко торого через опторазъем 14.2 и светофильтр 9 связан с входом фотоприемника 11, выход которого соединен с входом ре№стратора 12. Второй вы- ход ветвителя 8 через опторазъем 14 и светофильтр 16 соединен с выходом источника света с осветительно-про- екционной системой, входы питания которой, а также входы питания фот-о приемника 11 и регистратора 12 соеднены с соответствующими входами истника 13 питания.

Схема электропитателя содержит источник 17 света, связанный через конденсор 18.- с помощью сферического зеркала 19 и второго ветвителя 8 с волоконно-оптическим каналом о и через первьй ветвитель 5, опторазъемы 14.5 и 14.6, светофильтры 15 и 16, селективное зеркало 20 - с фотоэлементом 21 на основе GaAs и фотоэлементом 22 на основе селена.

Устройство работает следукхцим

образом.

В статическом состоянии, когда источник 13 .электропитания устройства обесточен, отсутствует световой поток на фотоэлектрическом преобразователе 1 и, как следствие, обесточена . передакячая часть всего измерительного устройства. В этом случае сигналы, поступающие с масштабирующего первичного преобразователя 3, не фиксируются регистратором 12, и его показания соответствуют нулевым показаниям. Аналогично при включении источника 13 электропитания, но при отсутствии сигнала на первичном преобразователе 3,показания регистратора также нулевые

В случае включения источника 13 электропитания световой поток от источ.- ника 17 света через конденсатор 18 поступает во второй конец второго ветвителя 8 и через него - в волоконно-оптический канал 7, затем на второй канал первого ветвителя 5. По тому же пути поступает свет от источника света, отраженный от сферического зеркала 19. Его назначение - увеличить яркость источника в направлении световода.

Свет с выхода первого ветвителя попадает на селективное зеркало 20. Световой поток, соответствующий части спектра излучения источника света попадает на первьт фотоэлемент 21, а световой поток другой части спектра на второй фотоэлемент 22. Учитывая, что области спектральной чувствительности фотоэлементов 21 и 22 различны, повьпиается до 35-40% КПД всего фотоэлектрического преобразовател Для более эффективного разделения спектра покрытие зеркала 20 выполнен селективным. В Лотоэлементах происхо ,дит преобразование оптического излу- чения в злектрический ток; они соединены последовательно. С выхода фотоэлектрического преобразователя 1 электрический ток поступает на преобразователь 2 напряжения, где напряжение фотоэлектрического преобразователя преобразуется в напряжение, необходимое для работы передающей части всего устройства.

Таким образом обеспечивается электропитание преобразователя аналогового сигнала в кодированньй оптический со светоизлучателем. В этом случае Q при поступлении информации с мас- щтабируемого первичного преобразовате- ля информация будет зафиксирована регистратором f2.Для оптической развязки информационных световых сигналов с опти-| ческим излучением, предназначенным дпя обеспечения электропитания передатчика .измерительного устройства используются светофильтры О, 9 и 15, 16,, а еветоизлучатель и фотодетектор 20 преобразователя 4 аналогового сигнала в кодированный оптический сигнал и фотоприемника 11 соответственно выбраны в области 1,3 мкм. Фильтры 15 и 16 ограничивают- спектр источ- 25 ника 17 света областью 1 мкм. Таким образом, учитьшая, что область спектральной чувствительности селенового фотоэлемента 0,3-0,7 мкм, область спектральной чувствительности фото- о элемента на основе ОаЛз 0,5-0,9 мкм, а обмен информацией между передающей и приемной частями осуществляется в области 1,3 мкм, взаимного влияния информационного и питающего ния не происходи. Ограничение спокт- .ра источника 17 света не вызывает также уменьшение КПД фотопреоОразова- теля 1, а наоборот,создает более благоприятный режим его работы.

Устройство имеет более широкую область применения ,допускает возможность . использования его в условия-х электромагнитных помех, а также атмосферных

рительных. Присутствие наряду с информационным оптическим сигналом в волоконно-оптическом канале питающего оптического излучения, интенсивность которого может быть достаточно высока, п.зволяет защитить волоконно- оптический канал от нестабильных полос наведенного ионизирующим излучением поглощения, т.е. появляется возможность использовать измерительное устройство при измере шях в условиях ионизирую1чей радиа р и. Формула изобретения

Оптоэлектронное устройство для измерения тока, содержащее помещенный в магнитное поле- измеряемого тока первичяый мacштaбиpy oгxIiй преобразователь, выход которого соединен с входом преобразователя аналогового сигнала в кодированный, оптический фотоприемник, электрический выход которого соединен с входом-регистратора, входы питания фотоприемника и регистратора соединены с выходом источника питания, фотоэлектрический преобразователь, электрический выход которого соединен с входом преобразователя напряжения, выход которого сое,тинен с входом питания преобразователя аналогового сигнала в кодированный оптический, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства при воздейстшш интенсивных электромагнитных помех и источников ионизирующего излучения, в него введены два оптических вет- вителя, четыре светофильтра, источник света с осветительно-проекцион- .нпй системой, шесть опторазъемов, волоконно-оптическим канал, причем фотоэлектрический преобразователь содержит два фотоэлемента с несовггд- даюпр1ми диапазонами чувствительности.

воздействий, так как передаю1чая . -,--.

часть измерительного устройства совме- . которые подключены к входам преобрапена с фотопреобразочателем в один

герметизированной металлический корпус,

обеспечивакячий надежную защиту от

зователя напряжения, оптический вход Фотоэлектрического преобразователя через первые светофильтр и опторазъем оптически связаны с пг.рвьм входом первого ветвителя, второй вход которого через вторые опторазъем и светофильтр оптически связаны с выходом преобразователя аналогового сигнала

электромагнитных помех на энерго- JQ физических объектах, а также от загрязнения и других атмосферных воздействий. Кроме этого, подобное

совмещение дает возможность исполь- ... .попзовать устройство не только п открытых в кодированный оптический, выход пер .объемах но даже при измерении мальос вого ветпителя через третий опторазъ- токов в замкнутых затемненных объемах. Цепи питания измерительного устройства полностью отведены от, измеем, волоконно-оптический канал и четвертый опторазъем о птически связан с входом второго ветвителя, первьй вько

97745

Q -| я 20 25 о

. рительных. Присутствие наряду с информационным оптическим сигналом в волоконно-оптическом канале питающего оптического излучения, интенсивность которого может быть достаточно высока, п.зволяет защитить волоконно- оптический канал от нестабильных полос наведенного ионизирующим излучением поглощения, т.е. появляется возможность использовать измерительное устройство при измере шях в условиях ионизирую1чей радиа р и. Формула изобретения

Оптоэлектронное устройство для измерения тока, содержащее помещенный в магнитное поле- измеряемого тока первичяый мacштaбиpy oгxIiй преобразователь, выход которого соединен с входом преобразователя аналогового сигнала в кодированный, оптический фотоприемник, электрический выход которого соединен с входом-регистратора, входы питания фотоприемника и регистратора соединены с выходом источника питания, фотоэлектрический преобразователь, электрический выход которого соединен с входом преобразователя напряжения, выход которого сое,тинен с входом питания преобразователя аналогового сигнала в кодированный опти ческий, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства при воздейстшш интенсивных электромагнитных помех и источников ионизирующего излучения, в него введены два оптических вет- вителя, четыре светофильтра, источник света с осветительно-проекцион- .нпй системой, шесть опторазъемов, волоконно-оптическим канал, причем фотоэлектрический преобразователь содержит два фотоэлемента с несовггд- даюпр1ми диапазонами чувствительности.

. -,--.

- . которые подключены к входам преобракоторые подключены к входам преобразователя напряжения, оптический вход Фотоэлектрического преобразователя через первые светофильтр и опторазъем оптически связаны с пг.рвьм входом первого ветвителя, второй вход которого через вторые опторазъем и светофильтр оптически связаны с выходом преобразователя аналогового сигнала

... .попв кодированный оптический, выход пер вого ветпителя через третий опторазъ-

в кодированный оптический, выход пер вого ветпителя через третий опторазъ-

ем, волоконно-оптический канал и четвертый опторазъем о птически связан с входом второго ветвителя, первьй вькод

которого связан с огсгическим входом фотоприемника черрз пятый опторазъем и третий светофильтр, источник света : с осветительно-проек11ионной системой. через четвертый светофильтр и шестой

опторазъем оптически связан с вторым выходом второго ветвителя, вход питания источника света соединен с выходом источника питания.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в тех случаях, когда необходима гальваническая развязка регистрирующего элемента с токочувствительным. Цель изобретения - расширение области применения устройства в условиях воздействия электромагнитных помех, ионизирующих излучений, а также атмосферных воздействий. Масштабирующий первичный преобразователь 3 через преобразователь 4 аналогового сигнала в кодированный оптически, светофильтры 6, 9, опторазъемы 14.1, 14.2, 14.5, 14.6 передает информацию в фотоприемник 11, связанный с регистратором 12 и источником 13 питания. Этот же источник 13 питания питает источник 10 света, который через светофильтры 15 и 16, опторазъемы 14.3 - 14.6, ветвители 5 и 8, волоконно-оптический канал 7 связан с фотоэлектрическим преобразователем 1, обеспечивающим через преобразователь 2 напряжения питание высоковольтной части устройства. 2 ил.

Фиг.1

Составитель В.Ътепанкин Редактор Н.Яцола Техред М.Дидык- Корректор В.Гирняк

Заказ 3050

Тираж 557

ВНЙИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. А/5

.в.и.в«-- ---------- ™ ™

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Подписное