ИЗМЕРИТЕЛЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Советский патент 1973 года по МПК G01R21/08 

1

Устройство может быть использовано для измерения проходящей активной мощное™ в диапазоне ipaaHO- и ультразвуковых частот.

В известных измерителях активной мощности .на эффекте Холла низкий yipOBeiHb полезного сигнала, несущего инфо1р1ма1Ц,ию о величине измеряемой активной мощности, н его форма (он представляет со-5ой -постоянНую составляющую напряжения на выходе датчика Холла) приводят к необхсаи.мости его усиления усилителем nocTOiHHiHoro то;ка для последующей регистрации с помощью стрелоч.ого прибора. Усилители постояииого тока из-за дрейфа нуля обладают малой чувствительностью и стабильностью коэффициента усиления.

Из-за потерь на высоких частотах в сердечнике элект|ромаг,нита и в салюм датгчике Холла и а выходе датчика нельзя получить полезный сигнал с большим уровнем, что наряду с использованием нестабильных усилителей постоянного тока обусло-влишает низкую чувствительность и точность существующих измерителей высО.кочастотной а.ктивной мощности на эффекте Холла.

Малая чувствительность ограничивает как дииамичес.кий, так и ча,стотный диаиазон измеряемой мощности. Последнее объясняется тем, что при малой чувствительности требуется значительпа я магнитн.ая индукция в

воздущном зазоре электромагнита, где размещается датч1И|К Холла. Это обесиечивается обмоткой электромагнита с большим числом витков (с большой индукривисстью), что приводит к существенному влиянию электромагнита на цепь, в кото|рой производятся измерения, осюбепсю на высоких частотах.

Цель И|3.об1ретения - повЫ:шеиие точност) и чувствительности, расширение динамического и частотного диа1пазорнов измерителей высокочастотной активной мощности на эффекте Холла.

Эта цель достигаетсл совмещением функций пере1множения и преобразования непрерывного сигнала в импульсный в датчике Холла благодаря введени 0 в цепь его питания геркона с использованием для последующего усиления полезного сигнала усилителя видеоимнульсов. Геркон (reip мети 3:}ip о ванный контакт), управляемый дополнительным генератором прямоугольных импульсов, в определенные промежутки вре1ме,ни И1унтирует датчик, что нозволяет, во-иервы.х, при сохранении неизменной средней мои1;1ссти потерь в датчике увеличить его управляющий ток, вовторых, получить полезный сигнал в форме видеоимпульсов, амплитуда которых пропорциональна излгер;яемой а ктивной мощности. Первое приводит ,к повышению уровня полезного сигнала, а второе - к возможности усиления этого сигнала с помощью усилителя ви д еол.мш ул ьс о-в.

В П1ИКОВЫН детакто(р в,ндео.им1Пульсов вместо диода введен гаркон, управляемый допо дн и те л ь п ы м ген ер а тор о м in,p ям оу го л ь н ы х импульсов.

Схема измер.ителя изображена «а чертеже.,, , ,,

Основным элементом измерителя является датчик Холл-а /, находящийся IB воздушном зазоре электрОчмагнита 2. Воздушный зазор выбирают так, чтобы он обеспечил требуемую линейную зависимость .между магнитной индукцией в зазоре и током в налрузке. Линейная зав)исимость удравляюшего тока датчи,ка от напряжения на нагрузл е обеспечивается включением датчи|ка параллельно нагрузке и подсоединением последо1вательно с датчиком добавочного резистора 3. Питание датчика с помощью активного резистора позволяет существен1 о снизить частотную .погрешность зависимости управляющего тока от напряжения ;на нагрузке, что расширяет частотный диапазон измерителя.

В цапъ литания датчика Холла введен пе реключатель на гер.коие 4, управляемый генераторам прямоугольных имиульсов 5. При замыкаиии контактов 6 и 7 шунтируется резисто,р 8, и ток протекает через датчик. При замыкании контактов 6 .н 9 датчик шунтируется, а ток протекает через резистор 8, сопротийлепие которого рашю входному сопротивлению датчика, что позволяет уменьшить влияиие коммутаций в его цепи на цепь, в которой происходит измерение. Практически это влиялие исключается выбором соиротивления резистора 3, значительно превосходящего как входное сопротивление датчика, так и сопротивление .натрузкн.

Сигнал на выходе датчи ка Холла представляет собой совокупность видеоимпульсов, несущих полезную информацию об измеряемой активной мощности, и радиоимпульсов с основной и удвоенной частотами заполнения. Радиоимпульсы с удвоенной частотой заполнения появляются в силу пе,ремно1жаюших свойств датчи|ка (при перемножении двух гармонических сигналов с основной частотой получаются постоянная составляющая и составляющая с удвоенной частотой), а радиоимпульсы с осН|ОВ,ной частотой заполнения являются злектро1магнитными помехами, проникающими на .выходные вьпводы датчика. Для .подавления помех в радиоимпульсов с основной и удвоенной частотами иа выходе датчика выключен фильтр нижних частот JO, последовательно соединенный с усилителем видеоимпульсов 11 и пиковым детектором 12 на гер.коне 13.

К выходу генератора прямоугольных .импульсов 5 параллельно по.дключены катушки

Обоих герконов, поэтому датчик и цепь заряда пикового детектора видеоим.нульсов включаются о.дно1Вре.менно. На чертеже repiKOHbi показаны в положениях, соответствующих времени действия сигнала с генератора 5. При отсутствии сигнала геркон 13 отключает от усилителя видеоимпульсов /./ конденсатор 14, который разряжается через большое сопротив.ление (резистор 15) и стрелочный индикатор 16.

К, усилителю видеоимпульсов 11 и генератору радиоимпульсов 5 питание 1Н адводится от источника питания 17.

П(р/и периодическом появлении сигнала с

генератора прямоугольных импульсов срабатывают герконы 4 и 13. Первый из них периодически шунтирует резистор 8 -и включает датчик Холла. Датчик перемножает воздействующую на него магнитную индукцию, пропорциональную току в нагрузке, и управляющий ток, дропорциональный напряжению на нагрузке. Папряжение с выхода датчика, содержащее в силу перио.дичности рагботы геркона 4 полезный сигнал в виде видеоимпульсов, ам1плитуда которых пропорц1иональна из.меряемой активной мощности, и помехи в виде радиои.мпульсов с основной и удвоенной частотами за.нолнения, 1по.дается на вход фильтра нижних частот .10, который подавляет помехи. После фильтра видео:им.пульсы через усилитель 11 подаются на пиковый детектор 12, цепь заряда которого включается rep.KjOHOiM 13. После детектирования постоянный ток, пропорциональный айшлитуде видеоИМ1пульсов, регистрируется микроамперметром 16. Характеристика измерителя линейная, что 31прощает калибровку.

П р е д м е т изобретения

Измеритель активной мощности, содержащий датчик Холла с последовательно соединенными резисторами, электромагнит датчика, фильтр низких частот, включенный на выходе датчика, и стрелочный инди катор отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измереИ:ИЯ, а также (расширения динамического и частотного диапазона, в него введены нереклю1чатель на герко.не, генератор прямоугольных импульсов, усилитель видеоиампульсов и пиковый детектор на reipiKOHe, при этом переключающий контакт гер.кона в одном положен1ии подключен параллельно датчику, а в другом - параллельно однаму из последовательно соединенных резисторов, выход фильтра нижних частот через усилитель видеоимпульсов подсоединен ко входу пикового детектора на герконе, а управляю.Ш1ие обмотки герконов соединены с выходом генератора прямоугольных импульсов.