Измерительный преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G01R19/00 

1

(21)4695406/21 (22) 29.05.89 (46)15.11.91.Бюл. №42

(71)Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт по оборудованию для шинной промышленности

(72)А.П.Харламов и Е.Н.Ежов (53)621.382(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР № 800894,кл. G 01 R 19/00, 1981. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель - повышение точности измерений и увеличение чувствительности. На внутренней скобе магнито- провода размещена подмагничивающая обмотка, которая запитана от источника переменного тока, состоящего из задающих генераторов гармонических колебаний синусоидальной формы, сумматора аналоговых сигналов на резисторах и операционном усилителе, усилителе мощности и конденсаторе. 4 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при контроле постоянного тока, в частности, в системах регулирования для реализации обратной связи по току с гальваническим разделением цепей.

Цель изобретения - повышение точности измерения и увеличение чувствительности.

На фиг. 1 изображен измерительный преобразователь; нз фиг.2 - принципиальная электрическая схема измерительного преобразователя; на фиг.З - результирующая зависимость выходного напряжения устройства от магнитодвижущей силы, создаваемой входной обмоткой; на фиг.4 - электрическая, функциональная схема источника переменного тока с модулированным сигналом от сложения двух гармонических колебаний.

Измерительный преобразователь содержит магнитопровод, состоящий из двух скоб, образующих замкнутый контур 1 и 2 (фиг.1). Внутренняя скоба имеет скошенные

края 3 и с внешней скобой образует зазоры(/)

4 и 5. В этих зазорах расположены магнито-f

диоды 6 и 7. Между скобами расположеныj ™

два керамических постоянных магнита 8 и 9,Ј соприкасающиеся одноименными полюсами с каждой из пластин.

На средней части внутренней скобы размещена подмагничивающая обмотка 10. 45

Входная обмотка 11 является силовым проводом, по которой идет измеряемый ток. 4J Магнитодиоды подпаяны к пластине 12 из Q фольгированного стеклотекстолита, на ко- Ј торой выполнена входная часть схемы (фиг.2). Проводники изолируются пластиной 13 из текстолита.

Магнитодиоды соединяются последовательно (фиг. 2Ги через подстроечные резисторы 14 и 15 подключаются к источнику двуполярного напряжения. К этому же источнику подключен усилитель 16, вход которого соединен со средней точкой маг- нитодиодов через резистор 17. Резисторы 17-19 определяют коэффициент усиления

усилителя. Конденсатор 20 шунтирует переменную составляющую тока.

Подмагничивающая обмотка 10 ззпита- на от источника переменного тока, состоящего из задающих генераторов 21 и 22 гармонических колебаний синусоидальной формы сумматора аналоговых сигналов, выполненного на резисторах 23-25 и операционном усилителе 26, усилителя 27 мощности м конденсатора 28. Выходы генераторов со- единены с сумматором аналоговых сигналов. Выход сумматора соединен с усилителем 27 мощности. Выход усилителя 27 через конденсатор 28 соединен с подмаг- ничивающей обмоткой.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии тока во входной обмотке 11 магнитный поток состоит из двух составляющих - пере- менной и постоянной. Переменная составляющая определяется магнитодвижущей силой подмагничивающей обмотки, а постоянная - намагничивающей силой постоянных магнитов. Магнитный поток, за- мыкаясь через скошенные концы 3 скобы 2, развивает в зазоре заданную индукцию,

Магнитодиоды под влиянием магнитного поля меняют внутреннее сопротивление, в результате величина магнитной индукции преобразуется в идентичный электрический сигнал. Переменная составляющая сигнала замыкается через конденсатор 20, а постоянная составляющая равна нулю. Учитывая, что параметры магнитодиодов могут отли- чаться, последовательно с ними включены подстроечные резисторы.

При появлении тока во входной обмотке наблюдается увеличение магнитной индук- ции а одном зазоре и уменьшение в другом, Сопротивление одного магнитодиода yni- личмвается, а другого уменьшается. В результате в точке соединения магнитодиодов появляется разность потенциалов определенной полярности по отношению к нулево- му проводу. При изменении направления тока во входной обмотке 11 магнитное поле сменит направление, картина изменения сопротивлений магнитодиодов 6 и 7 будет обратная. .

Разность потенциалов, фиксируемая усилителем 16, сменит полярность. Характер результирующей зависимости исходного напряжения устройства Увых. от магнитодвижущей силы F входной обмотки, создаваемой контролируемым током, имеет вид, показанный на фиг.З.

Схема источника (фиг.4) состоит из двух задающих генераторов 21 и 22 гармонических колебаний синусоидальной формы. Если система измерения допускает использование частоты колебаний 50 Гц, то в качестве одного из задающих генераторов можно использовать сеть переменного тока. Частота колебаний сигнала генератора выбирается из условия, чтобы разность частот была в три раза или более меньше, чем исходные гармонические сигналы. Для получения модулированного сигнала, исходные f гармонические сигналы суммируются на сумматоре, состоящем из операционного усилителя 26 и резисторов 23-25.

Использование двух гармонических колебаний обеспечивает получение модулированного сигнала с переменной амплитудой тока. Амплитуда тока меняется от суммы амплитуд исходных сигналов до их разности, т.е. до нуля. Несущая частота модулиро- ванного сигнала равна средней арифметической величине от исходных частот гармонических сигналов. Частота изменения амплитуды тока равна разности частот гармонических сигналов. Модулированный сигнал усиливается в усилителе 27 мощности и подается через конденсатор 28 на дополнительную обмотку датчика.

Конденсатор служит для компенсации реактивной нагрузки индуктивности дополнительной обмотки, что увеличивает коэффициент полезного действия источника переменного тока, уменьшает потребляемый ток и устраняет постоянную составляющую тока усилителя мощности.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь, содержащий магнитопровод, входную обмотку-, два керамических постоянных магнита, два магнитодиода, которые размещены в зазорах магнитопровода, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения чувствительности, в него введены подмагничивающзя обмотка и источник переменного тока, причем магнитопровод выполнен в виде внутренней и внешней скоб, образующих замкнутый контур, постоянные магниты расположены между скобами, а источник переменного тока выполнен в виде двух генераторов гармонических синусоидальных сигналов, которые через сумматор аналоговых сигналов подключены к усилителю мощности, а усилитель мощности через разделительный конденсатор подключен к подмагничивзю- щей обмотке.

I/

.04 (3

Vitil Utvttt

&м. 3

Т

+

tf

1

JCr

/ли

ift

/i/awl

Фиг.4