Датчик постоянного и переменного тока Советский патент 1991 года по МПК G01R19/00 

сл

с

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для передачи гальванически развязанных сигналов, пропорциональных постоянному или переменному току, в различных системах защиты, регулирования, контроля, в частности в регулируемых автоматизированных электроприводах постоянного и переменного тока. Цель изобретения - повышение точности измерения в широком диапазоне изменения тока без увеличения потребляемой мощности - достигается применением интегратора 5, дифференциального усилителя 11 и резисторов 10, 12 и 13. Датчик содержит также трансформатор 1, дифференциальный усилитель 2, резистор 3, трансформатор 4, резисторы 6, 7, дифференциальный усилитель 8, резистор 9, выходной зажим 14, входные зажимы 15, 16. 2 ил.

О 5

Фм.

/3

о

vj CJ О О 00

Изобро-рнир относится к зпектротехни ке и мо ет бь Тг не польз о Ran о для передачи гальванически развязанных сигналов про порционлпьны ю гоянному или перемен ному ть в системах за1циты peiулирования контроля в частности в ре гулируемыл автоматизированных электро приводах постоянно о и переменного тока Цело изобретения повышение точности измерения в широком диапазоне изме- чения ока 6f увг /имения потребляемой моидности

На фиг 1 представлена блок схема дат чика постоянного и переменного тока на фиг 2 временные диаграммы его работы

Датчик (фиг ) содержит трансформа тор 1 начтло вторичной обмотки которого соединено , дифференциального усилителя 2 и через резистор 3 с его неин- вертируктцим п одом а конец соединен с началом вторичной обмотки трансформато ра 4 ртирующим входом дифференци ального усилителя 2 с входами интегратора 5 а через резистор 6 соединен с общей шиной к которой ерез резистор 1 соеди нен также не инвертирующий вход диффе ренциальноги усилителя 2 Конец вторичной обмотки трансформатора -1 соединен с ин вертирующим дифференциального усилителя 8 а через резистор 9 соединен с его выходом /оторый через резистор 10 соединен с инвертирующим входом диффе ренциального у илителя 11 через резистор 12 соединрчмыи с интегратора 5 Вы хот диф н ииа л ьного усилителя 11 че рез р зистср Т1 соединен со своим инвер тирующим входом а также соединен с вы.),, ныл. зажимом 14 Начало первичной обмотки тра форматора 1 и конец первич мои oDMom трат форматора 1 стединен ных norледг Вс1тстьь о or /таено соединены соответственно с видными зажимами 15 и 16

Нрипвептичующие входы дифференци эпьны усилите 8 и 11 соединены с об щей шит и

Уси оисгво uifioiriPT следук 1цим обра том

При отс тпгвии и (меряемого (или копт ролируемсг 1 ч л в первичти обмоткал трчпсформаю()ов 1 и 4 напряжение на вы ходе дчт ика L тс, ген ус т При этом генера тор o6pd3i4 riHh L и дифференциа л h ым усилителем 2 вторичной обг оч-гч4 ране форматора v L г)ми Ь и рзбота в авто f IT n ном режим i }ни 2 а) и на ре s.к if чк и i ч ь i ( v ч г рне

n-iopa имет ц ниш i ((мг.(1нтя гг i с Q i н п , « ч о ч и «ч 11 i Р н н а я

протеканием черрз резистор 6 тока ц на- м 1гничивания трансформатора 1 величина которого после насыщения магнитопровода трансформатора достигает значения Пор, а напряжение на резисторе 6 значения Vnop (фиг 26) определяемого резисторами 3 и 7, после чего происходит переключение полярности напряжения подводимого к вторичной обмотке трансформатора 1 с выхода дифференциального усилителя 2

Для этой переменной составляющей напряжения формируемой на резисторе 6 вторичная обмотка трансформатора 4 представляет собой большое сопротивление поскольку его магнитопровод ненасыщен и напряжение на выходе дифференциального усилителя 8 при нулевой постоянной составляющей будет содержать пульсации (фиг 2в) с частотой, равной частоте переключения автогенератора и амплитудой определяемой значением напряжения Vnop, параметрами вторичной обмотки трансформатора 4 и резистора 9

Переменная составляющая напряжения на резисторе 6 (фиг 26) одновременно поступает на вход интегратора 5 на выходе которого формируется напряжение с пульсациями по форме аналогичными пульсаци- ям на выходе дифференциального усилителя 8 (фиг 2г) но имеющие противоположную фазу и отличающиеся по амплитуде Пульсирующие сигналы с выходов дифференциального усилителя 8 и интегратора 5 через резисторы 10 и 12 соответственно подаются на инвертирующий вход дифференциального усилителя 11 Сопротивления резисторов 10 и 12 а также резистора 13 обратной связи выбираются так, чтобы пульсирующие сигналы на инвертирующем входе дифференциального усилителя 11 взаимно компенсировали друг друга При этом выходной сигнал дифференциального усилителя 11 а следовательно и сигнал на выходном выводе 14 устройства не будет иметь пульсаций с частотой, соответствующей частоте колебаний автогенератора на дифференциальном усилителе 2 (фиг 2д)

При протекании через первичные об мотки трансформаторов 1 и 4 постоянного или переменного тока в цепях вторичных обмоток появляется пропорциональная ему постоянная или переменная составляю щая напряжения которая через вторичную обмотку трансформатора 4 и резистор 9 обуславливает появление на выходе диффе ренциального усилителя 8 напряжения про порциочального измеряемому току которое т ж же содержит пульсации с частотой юле бания автогенератора(Фиг 2в)

Аналогичные пульсации, но в противо- фазе, снимаются с выхода интегратора 5 (фиг. 2г).

Таким образом, на выходе дифференциального усилителя 11 и соответственно на выходном выводе 14 появляется напряжение, пропорциональное измеряемому току, но не содержащее пульсаций с частотой колебаний автогенератора ( фиг. 2д).

Поскольку активное сопротивление вторичных обмоток трансформаторов 1 и 4 в практических схемах весьма мало (доли Ома), то дополнительное смещение, обусловленное падением напряжения на этих сопротивлениях, практически не отражается на работе схемы и не изменяет симметричный режим автоколебаний генератора, не зависящий от выходного напряжения дифференциального усилителя 8 и величины измеряемого тока. В случае прецизионного измерения тока для компенсации этого смещения дифференциальный усилитель 8 целесообразно охватить дополнительной положительной обратной связью через масштабный преобразователь.

Формула изобретения

Датчик постоянного и переменного тока, содержащий два трансформатора с одинаковыми коэффициентами трансформации, первичные обмотки которых так же, как и вторичные, соединены между собой последовательно согласно, два дифференциальных усилителя, выход первого

из которых соединен с первым выводом вторичной обмотки первого трансформатора и через первый резистор соединен с его же неинвертирующим входом, который через

второй резистор соединен с общей шиной устройства, инвертирующий вход первого дифференциального усилителя соединен с общими выводами вторичных обмоток, а также через третий резистор - с общей шиной устройства, второй вывод вторичной обмотки второго трансформатора соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усилителя, который через четвертый резистор соединен с выходом второго

дифференциального усилителя, выводы первичных обмоток трансформаторов являются входными зажимами датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены третий

дифференциальный усилитель, интегратор и три дополнительных резистора, причем вход интегратора соединен с общими выводами вторичных обмоток трансформаторов, а выход через пятый резистор соединен с

инвертирующим входом третьего дифференциального усилителя, который через шестой резистор соединен с его выходом и выходным зажимом датчика, а через седьмой резистор - с выходом второго

дифференциального усилителя, неинвер- тируюшие входы второго и третьего дифференциальных усилителей соединены с общей шиной.

Фиг 2