Устройство для бесконтактного измерения тока Советский патент 1991 года по МПК G01R19/20 G01R19/20 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и преднатначпчо для измерения уровня тока в преобразователях аналоговых величин в дискретные

Цель изобретения повышение достоверности измерений при медленном изменении контролируемого сигнала

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для бесконтактного измерения тока; на фиг 2 - диаграмма работы, устройства; на фиг. 3 - диаграмма напряжений порогового элемента.

Устройство для бесконтактного измерения тока содержит N преобразовательных ячеек 1, каждая из которых включает ферромагнитный сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса 2, с размещенными на нем

обмоткой смещения 3, обмоткой подмагничи- вания со средней точкой 4, токовой обмоткой 5, выходной обмоткой 6 токоофаничитель- ныи резистор 7, двухтактный модулятор 8, выпрямитель 9, пороговый элемент 10. общими для всех преобразовательных ячеек являются задающий генератор 11, цифровой блок обработки сигналов 12, источник опорного напряжения 13.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии но обмотке смещения 3 через токограничительныи резистор 7 от выхода источника опорного напряжения 13 протекает ток смещения По обмотке подмагничиваиий со средней точкой 4 протекают разнополярныо импульсы

О СО

Ј, XI

О

СО

тока, подаваемые с выхода двухтактного мо дупятора 8 с периодом, определяемым частотой работы задающего генератора 11. Рабочая точка сердечника в исходном со стоянии (фиг 2) находится п положении I Намагничивающая сила H(,, иызып-темая протеканием контролируемою тока но токовой обмотке 5, описыняотся выражением

НР.г,(г)(1)

ср1

где I - контролируемый ток;

Нрчб нама пичивающая сила в рабочей точке,

Wy - число питков токовой обмотки,

Icpl длина магнитной си/югоп лики., сердечника, преобразои чсл. ной ччсй и 1

Результирующ ч намагничиол ощ(ы сила Нрезулы сердечника ОПИСИВПРТСЧ следующим выражением

Нре-,ул.г Пр.. - Utllnw()

r/ie Нрчп - намаг ничивающая сило и рабочей точке;

Нем - намагничивающая сила обмотки смещения,

Нмодм - намэ ничивающая сила обмотки модмагничивания

До тех пор, пока Нр, г, Нем Н.юдм , на выходной 6 импульсов HOI В момент времени,когда

Нраб 1U,- Н„одм Нг1(3)

где Нс.1 коэрцатииная сила сердечника преобразовательной ячейки 1, так как при превышении током управления значения тока уставки (фиг 2 точка ti) происходит п&ргмагничпанио сердечника из положения I проходит о ючку I и движется о направлении точки II На выходной обмотке G преобрэчовательной ячейки 1 формиру ется серия импульсов, следующих с частотой работы задающего генерлторт 11, амплитуда импульсов на выходной обмотке б растет от 0 (фиг. 2, точка I), достигает максимальною значении (фиг. , точка II) и уменьшается опять до нуля (фиг 2 точка III)

ТОЧКР tc (фиг 2) соответствует положение Нрезульт. в точке II (фиг 2).

Дпуполярные импульсы, снимаемые с выходной обмотки 6 преобразуются в одно- полярные выпрямителем 9 и подаются на вход порогового элемента 10 На выходе порогового элемента 10 в момент времени ti -12 (фиг. 3) будет напряженно логической единицы при РППО женин следующего условия

Ui U.MV U..(4)

где Unxny амплитуда выпрямительных импульсов. mnimfMwx на порогового элемента

Ui - верхний порем гистерезиса п рого- tioro элемента,

U нижний порог (истерезиса порого- иого элемента.

Напряжение с гыхода порогового элемента 10 преобразоггнельной ячейки 1 полется на соответствующий вход цифрового блока обработки cm нало 7..

Остальные преобразовательные ячейки работают аналогичным образом

Каждая преобразовательная ячейка настраивается на свой уровень контролируемого тока величиной тока смещения, протекающего в обмотке смещения 3, кото- рый зависит от величины сопротивления то- Ю01 |.яннч .1телын го ргзистора 7

Таким оСразом на IJ входах цифрового блока обработки си) нала 12 будут появляться импульсы напряжений с выходов порого- пых элеменгов 10 N преобразовательных ячеек 1 свидетеле о том что ток

НахОДИТСЧ Б ОНП Г.рпЬя 1ЫНЭНИЯ ТОЙ ИЛИ

иной ячейки

С выхода цифрового блока обработки сигналов 12 снимается цифровой код соответствующий уровню контролируемого тока Формула изобретения Устройство дл-i бесконтактного измерения тока, содерж идее сердечник из ферромагнигною мат. ..нала с прямоугольной петлей гистерезиса, на котором расположены токовая обмотка, обмотка смещения, выходная обмотка и обмотка подмз ничивания, первый вывод токовой

обмотки соединен с первой клеммой для подключения к измеряемой цепи, а выводы остальных обмоток соединены с соответствующими входами измерительной ячейки, содержащей токоофаничительный

резистор и пороговый элемент, причем первый вывод обмотки смещения соединен с первым выводом токоограничительного резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерении при медленном изменении входного сигнала, введены источник опорного напряжения, задающи 1 генератор, цифровой блок обработки сигналов, общее количество сердечников и измерительных ячьек увеличено до N, сердечники выполнены кольцевыми, токовые обмотки все измерительных тчеек включены последовательно а второй оывод токовой обмогки N-й измерительной ячейки соединен с второй клеммой для подключения к измеряемой цепи, обмотка под- магничивания выполнена со средней точкой в каждую из измерительных ячеек введены двухконтактный модулятор и выпрямитель, причем первый и второй выходы двухтактного модулятора соединены с выводами обмотки подмагничивания. первый вывод вы ходной обмотки через выпрямитель соединен с входом порогового элемента, выход которого соединен с выходом измерительной ячейки, вход двухтактного модулятора и второй вывод токоограничительного резистора соединены с первым и вторым выводами измерительной ячейки, первые, вторые выводы всех измерительных ячеек соединены соответственно с выходом зада

ющего генератора и с выходом источника опорного напряжения, выходы всех измерительных ячеек соединены с соответствующими входами цифрового блока обработки сигналов, причем вторые выходы всех обмоток смещения, вторые выводы выходных обмоток и средние выводы обмоток подмагничивания соединены с общей шиной устройства.

VJl

Изобретение oniocmcn к элекфоичмн рительной технике и можем быть гсмользо вано для измерения уровня току в преобразователях аналоговых величин в дискретные. Цель изобретения повышение достоверности измерений Устройство содержит N преобразовательных ячеек 1. каждая из которых включает ферромагнитный сердечник 2 с размещенными на нем обмотками смещения 3, обмоткой подмагничива- ния 4 со средней точкой, токовой обмоткой 5 и выходной обмоткой 6, токоограничитель- Н1,й резистор 7, двухтактный модулятор 8. выпрямитель 9, пороговый элемент 10, а также задающий генератор 11 цифровой блок 12 обработки сигналов источник 13 опорного напряжения. Каждая преобрази Батальная ячейка 1 настраивается на свой уровень контролируемою юка величиной тока смещения, протекающего в обмотке 3 смещения, который зависит oi величины сопротивления токоограничителм-юго рези стора 7. С выхода блока 12 снимается цифровой код. соответствующий уровню контролируемого тока 3 ил (Si С