АВТОКОМПЕНСАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ Советский патент 1973 года по МПК G01R17/02 

1

Изобретение отиосится к области измерительной техники и автоматики и направлено на измерение сигнала постоянного тока, пропорционального различным технологическим параметрам.

Известно автокомпеисационное устройство для измерении постоянного тока, в котором происходит преобразование токового сигнала в переменное напряжение и компенсация последнего с помощью сельсина в режиме новоротного трансформатора. Однако в этом устройстве в качестве преобразователя входного постоянного тока в переменное напряжение используют ненасыщенный магнитный усилитель, изготовление которого сложно, стабильпость невелика, а в кривой выходного напряжения нмеются высшие гармоники, что снижает чувствительность устройства.

Для повышения точности и надежности измерения в предлагаемом устройстве коллекторная цепь траизцстора, на основе которого выполнен модулятор, подключена к последовательно соединенным источнику стабилизированного постоянного напряжения блока питания н источнику переменного напряжения, 1 ыполненного в виде дополнительной обмотки магнитопровода ферродинамического преобразователя, обмотка возбуждения которого запитана стабилизированным переменным напряжением от блока питания, а выходные обмоткп его соединены последовательно с резистором коллекторной цепи транзистора и входом селективного усилителя.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема описываемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Измеряемый сигнал постоянного тока поступает на переход эмиттер-база транзистора 1, включеиного по схеме с общей базой, и в коллекторную цепь которого включен резистор 2 значением . Последовательно с источником стабилизированного постоянного напряжения Е, вырабатываемого блоком питания 3, включен источник переменного напряжения - дополнительная обмотка 4, налютанная на магнитопроводе ферродинамического преобразо.зателя 5, обмотка возбуждения преобразователя 5 питается стабилизированным переменным напряжением от блока питания 5. Падение напряжения от коллекторного тока на резисторе 2 складывается с выходным сигналом преобразователя 5, и суммарный сигнал подается на вход селективного усилителя 6, к выходу которого подключена управляющая обмотка 7 реверсивного асинхронного двигателя 8. Вал последнего связан с рамкой ферродинамического преобразователя 5.

Постоянное напряжение Z: равно амплитудному значению переменного напряжения U

на обмотке 4 npeoopasoBaxevifl 5. Вследствие этого, коллекторная цепь транзистора / питается пульсирующим с частотой сети напряжением f/3, имеющим форму синусоиды, нижнее абсолютное значение которого равно нулю. Ток, протекающий в коллекторной цепи транзистора 1, определяется следующими соотношениями:

UK

(1)

при t/K,(2)

где /к - коллекторный ток транзистора У; /о - ток, протекающий через переход эмиттер-база транзистора / (измеряемый сигнал постоянного тока); а - коэффициент передачи транзистора в

схеме с общей базой;

UK- мгновенное значение напрялсения коллектор)юго питания транзистора /; RK-сопротивление резистора 2 включенного в коллекторной цепи транзистора J.

При условии (1) транзистор / работает в обычном режиме усиления по схеме с общей базой, когда выходное сопротивление его велико, и коллекторный ток определяется практически только током эмиттера, т. е. сигналом. При условии (2) транзистор / входит в режим насыщения, и выходное сопротивление его резко падает.

Таким образом, в коллекторной цепи транзистора 1 протекает пульсирующий с частотой сети ток, имеющий форму ограниченной с одной стороны синусоиды, уровень ограничения которой изменяется в соответствии с изменением выходного тока. Падение напряжения t/2 на резисторе 2, повторяющее форму коллекторного тока, складывается с выходным сигналом вп ферродинамнческого преобразователя 5.

Суммарное напряжение пульсирующее с частотой, равной удвоенной частоте сети, нодается на вход селективного усилителя 6, выделяющего из входного пульсирующего напряжения его огибающую - напряжение, имеющее частоту сети, амялитуда и фаза которого онределяются соотношением амплитуд напряжений f/2 и вп . Реверсивный асинхронный двигaтe ь 8, управляющая обмотка 7 которого подключена к выходу усилителя 6, вращается, поворачивая через механизм устройства рамку преобразователя 5 до тех пор, пока амплитуда напряжения, выделенного селективным

усилителем, не становится равной нулю. Угол поворота вала двигателя пропорционален значению входного тока.

Вследствие того, что напряжение коллекторного питания формируется обмоткой 4, намотанной на магнитопроводе ферродинамического преобразователя, форма напряжений Uz и Чп одинакова, и искажения формы напряжения возбуждения преобразователя 5 не вызывают погрешности измерения.

Временная диаграмма работы устройства представлена на фиг. 2, где:

I -значения коллекторного тока;

И -значения компенсирующего напряжежения - выходного сигнала ферродинамического преобразователя; III--суммарный сигиал на входе селективного усилителя.

На кривой / значения коллекторного тока,

определяемые соотнощением (1), имеют место

на участках «i-/«2, «2-tn, ..., а определяемые

соотношением (2) -на участках mi-«i,

«2-/22, «3-«3 ... На фиг. 2 а, в видно изменение фазы и значения сигнала огибающей при различных значениях входного тока, на фиг. 2, б амплитуда огибающей близка к нулю - режим компенсации.

Предмет изобретения

Автокомпенсационное устройство для измерения постоянного тока, содержащее модулятор, выполненный на транзисторе, включенном в измерительную цепь по схеме с общей базой с резистором в коллекториой цепи, устройство обратиой связи, выполненное в виде ферродинамического преобразователя перемещеиия в напряжение переменного тока, блок питания и селективный усилитель, выход которого через реверсивный двигатель соединен с рамкой ферродинамического преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения

точности и надежности измерения, коллекторная цепь транзистора подключена к последовательно соединенным источнику стабилизированного постоянного напряжения блока питания и источнику переменного напряжения, выполненного в виде дополнительной обмотки магнитопровода ферродинамического преобразователя, обмотка возбуждения которого запитана стабилизированным переменным напряжением от блока питания, а выходные обмотки его соединены последовательно с резистором коллекторной цепи транзистора и входом селективного усилителя.