Датчик тока нагрузки мостового инвертора Советский патент 1991 года по МПК G01R19/00 

а

4D 00

со о ос

Изобретение относится к преобразовательной и измерительной технике и может быть использовано в электроприводах с частотно-токовым управлением для формирования сигналов обратной связи по току.

Целью изобретения является повышение точности измерения тока нагрузки.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Датчик тока нагрузки содержит шунты 1 и 2, нагрузку 3, мостовой инвертор 4, вычитающий усилитель 5, выход которого является выходом датчика, а четыре входа вычитающего усилителя 5 соединены с четырьмя соответствующими выходами блока 6 согласования, первый вход которого соединен с первыми выводами шунта 1 и диагонали мостового инвертора 4, второй вывод диагонали которого соединен с первым выводом шунта 2 и четвертым входом блока 6 согласования, вторые выводы шунтов 1 и 2 соединены с выводами нагрузки 3 и вторым и третьим входами блока 6 согласования.

Блок 6 согласования содержит ограничительные резисторы 7-10, первые выводы которых являются первым, вторым, третьим и четвертым входами блока 6 согласования, вторые выводы ограничительных резисторов 7-10 являются соответствующими выходами блока 6 согласования и соединены с анодами диодов 11-14, катоды которых объединены и соединены с первым выводом источника 15 опорного напряжения, другой вывод которого соединен с общей шиной.

Первый вывод мостового инвертора 4 соединен с клеммой источника питания (не показано), второй вывод мостового инвертора соединен с общей шиной. Мостовой инвертор 4 состоит из ключей 16-19 и диодов 20-23. Первые выводы ключей 16 и 18 соединены с анодами диодов 20 и 23 и явля- ются первым выводом мостового инвертора, вторым выводом которого являются первые выводы ключей 17 и 19 и катоды диодов 21 и 22, вторые выводы ключей 16 и 17 соединены с анодом и катодом диодов 20 и 21 соответственно и являются первым выводом диагонали, второй вывод которой соединен с катодом и анодом диодов 22 и 23 и вторыми выводами ключей 18 и 19.

Вычитающий усилитель 5 содержит операционный усилитель 24, выход которого является выходом усилителя 5 и через резистор 25 соединен с первыми выводами резисторов 26 и 27 и инвертирующим входом операционного усилителя 24, неинвертирующий вход которого соединен с первыми резисторами 28-30, второй вывод последнего соединен с общей шиной, вторые выводы резисторов 26-29 являются соответствующими входами вычитающего усилителя 5. При указанном включении диодов 20-23 и 11-14 источник питания и источник 15

опорного напряжения имеют положительную полярность.

Датчик тока нагрузки мостового инвертора работает следующим образом.

Регулирование тока в нагрузке 3 осуществляется согласно симметричному закону коммутации ключей 16-19, в соответствии с которым подключение нагрузки 3 к источнику питания осуществляется замыканием двух ключей той или иной диагонали мостового инвертора 4.

Выходное напряжение Uon источника 15 опорного напряжения выбирается из условия

ОЛ + Рш 1макс) Uon (ип-ик-Яш-1макс), (1)

где UK падение напряжения на открытом ключе мостового инвертора 4;

Вш - активное сопротивление шунтов 1 и2;

макс - максимально возможный ток на- грузки 3;

Un - напряжение источника питания мостового инвертора 4.

Также величина Uon должна удовлетворять неравенству

UonS идоп,(2)

где идоп - допустимое входное напряжение вычитающего усилителя 5.

Если включены ключи 16 и 19 мостового

инвертора 4, ток нагрузки протекает по цепи (+) -16-1 -3-2-19-(-).

Соотношение между напряжениями, поступающими с шунтов 1 и 2 на входы блока 6 согласования, и напряжением Uon,

выбранного согласно (1) и (2), таково, что диоды 11 и 12 открываются и на выходы блока 6 согласования поступает опорное напряжение Uon, а диоды 13 и 14 остаются закрытыми и на соответствующие выходы

блока 6 согласования поступают напряжения, снимаемые с шунта 2, в результате на выходе датчика тока получаем напряжение, пропорциональное току нагрузки 3.

Далее, если ключи 16 и 19 выключаются,

то ток нагрузки 3 продолжает протекать в том же направлении по цепи 3-2-23-(+)-()- 21-1-3. В этом случае диоды 11 и 12 закрываются, а диоды 13 и 14 открываются. На входы вычитающего усилителя 5 поступают

напряжения, снимаемые с шунта 1, а на другие входы - опорное напряжение Uon. В результате на выходе датчика тока получаем напряжение, пропорциональное току нагрузки.

Предлагаемое устройство работает аналогичным образом при протекании тока нагрузки в противоположном направлении.

Формула изобретения Датчик тока нагрузки мостового инвертора, первый вывод которого соединен с клеммой источника питания, а другой вывод соединен с общей шиной, содержащий два шунта и вычитающий усилитель, построенный на основе операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения тока нагрузки, в него введен блок согласования, имеющий четыре выхода, при этом блок согласования содержит четыре ограничительные резистора, четыре диода и источник опорного напряжения, который первым

0

5

выводом соединен с первым выводом мостового инвертора, другой вывод источника опорного направления соединен с катодами диодов, анод каждого диода соединен с одним из выходов блока согласования и через ограничительный резистор - с соответствующим его входом, вычитающий усилитель снабжен третьим и четвертым выходами, причем четыре входа вычитающего усилителя соединены с соответствующими выходами блока согласования, первые выводы обоих шунтов соединены с первым и четвертым входом блока согласования и соответствующими выводами диагонали мостового инвертора, вторые выводы шунтов соединены с вторым и третьим входами блока согла- сования и выводами нагрузки соответственно.

Изобретение относится к преобразовательной и измерительной технике и может использоваться в электроприводах с частотно-токовым управлением для формирования сигналов обратной связи по току. С целью повышения точности измерения тока нагрузки введены блок 6 согласования с ограничительными резисторами 7-10, диодами 11-14 и источником 15 опорного напряжения. Ключами 16-19 мостового инвертора 4 осуществляется управление током в нагрузке 3. С шатунов 1 и 2 снимаются полезные сигналы. При этом, в зависимости оттого, какая пара ключей (16 и 19 или 17 и 18) замкнута, запертыми оказываются диоды 11,12 или 13,14. В результате вычитающим усилителем 5, построенным на операционном усилителе 24 и резисторах 26-30, выделяется ток нагрузки 3. Диоды 20-23 защищают ключи 16-19 и обеспечивают протекание тока при их коммутации. 1 ил. с Ё