Устройство для измерения малых токов Советский патент 1980 года по МПК G01R19/00 

Изобретение касается контрольноизмерительной техники и предназначено для измерения малых токов одновре менно в логарифмическом и линейном масштабах при реализации систем упра ления, контроля и защиты ядерных реакторов. Известно устройство для измерения малых токов, содержащее усилитель, на выходе которого установлен основной делитель напряжения, диод, включенный между входом усилителя и средним выводом делителя напряжения, а также дополнительный делитель напряжения, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к средним выводам обоих делителей напряжения, и сумматор, один вход котб рого соединён со средним выводом дополнительного делителя напряжения а другой вход - с выходом дифференциального усилителя и через реЭистор - со средним выводам основного делителя напряжения. Сигнал в логарифмическом масштабе снимается с выхода усилителя, а в линейном масш-; табе - с выхода сумматора 1. Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон измеренйя тока в линейном масштабе, располагающийся в пределах 3-4 декад. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения малых токов, содержащее сумматор, одна из входных клемм которого подключена к выходной клемме инвертора, а другая входная клемма через последовательно со.единенные диод и первый из резисторов ко входной клемме усилителя, связанной с датчиком тока, дифференциальный усилитель, неинвертирующего входа которого подключена ко входной клемме инвертора и к первой выходной клемме устройства, цепь из последовательно соединенных второго резистора и переключателя, включенную параллельно первому резистору между клеммой )тируюшего входа и выходной клеммой дифференциального усилителя, связанной со второй выходной клеммой устройства, третья выходная клемма которого соединена с выходом-сумматора 2. В известном устройстве измерение тока в широком диапазоне производится не непрерывно, а путем переключения резисторов в отрицательной об714294ратной связи дифференциального усилителя. ТТакая схема может быть работоспособна при входных сигналах медлейtfo меняющихся во времени. Для быстроиэменяющихся входных сигналов переключение приводит к кратковременньлм насыщениям дифференциального усилителя из-за конечного :в1 емени переключения резисторов, которое реально составляет десятки миллисекунд. Насыйшние дифференциального усилителя обуславливает пот рю информации как по линейному, так и пологарифмическому выходам. Таким образом, основным недостат ком изйестного устройства является наличие потери информации при быстр изменяющихся входных сигналах. В системах аварийной защиты ядер ного реактора потеря информации недопустима, так как это приводит к ее ложному срабатыванию, и в конечном счете к остановке ядерного реактора. Простой ядерного реактора и-его повторный пуск связаны с боль шими экономическими затратами. Кроме того, применение в схеме . дифференциального усилителя с высокими техническими характеристиками существенно усложняет известное уст ройство. Цель изобретения - устранение потери информации при измерении то ка .в линейном масштабе, а также упр щение измерительного устройства. Для этого в устройство для измер ния малых токов, содержащее основной сумматор, одна из входных клемм которого подключена к выходной клем ме инвертора, а другая входная клем ма через последовательно соединенны диод и первый из резисторов - ко входной клемме усилителя, связанной с датчиком тока, введены дополнител ный сумматор и ограничитель, причем одна из входных клемм дополнительного сумматора соединена с выходной клеммой инвертора, а другая входная клемма - с выходной клеммойусилите ля, с первой выходной клеммой устройства, с одним из выводов второго резистора и с одним из выводов огра ничителя, другие выводы ограничителя, и второго резистора подключены к TOfKe соединения первого резистора iC основным сумматором, общая то4ка диода и первого резистора соединена со входной клеммой йнвертора, выходная- клемма инвертора под ключена ко второй,- а выходные клем ййГосн 5ёнЬго й So IIOJIH и т ёлъ н ото с у ммаГтЬров - соответственно к третьей и четвертой выходным клеммам устройства;- . На чертеже представлена функцио;;; йаЖёйая сйёма прёдлбжённбго уст ройства.

4 Устройство содержит усилитель 1, диод 2, резисторы 3, 4, ограничитель 5, инвертор 6, основной, сумматор 7, дополнительный сумматор 8, датчик тока 9. Устройство работает следующим образом. Ток от датчиков 9 течет через последовальную цепь, состоящую из диода 2 и резисторов. 3, 4, поскольку величина входного сопротивления усилителя 1 на 2-3 порядка .выше величины суммарного сопротивления диода 2 и резисторов 3, 4. Падение напряжения на диоде 2 является логарифмической функцией и определяется выражением . ,egfif где К - коэффициент пропорцинальности, зависящий от типа диода; величина входного тока; величина собственного тока дибда. Напряжение, создаваемое входным током на резисторах 3, 4 является линейным и определяется выражением Cls.VIaxV s..z) где R-) и Rj, - величины сопротивления резисторов 3, 4. .напряжение на вых-оде усилителя 1 представляет собой сумму напряжений и и/цн . Выходное напряжение усилителя 1 подается на один из входов дополнительного сумматора S, а к другому его входу подводится инвертированное инверто- ром 6 напряжение Uд(r . Следовательно, напряжение на выходе сумматора 8 соответствует напряжению идин Когда напряжение на резисторе 4 достигает величины, достаточной для включения ограничителя 5, то напряжение на этом резисторе ограничивается на уровне включения ограничителя и почти не изменяется при увеличении входного тока. При этом напряжение. на выходе основного сумматора 7 имеет также линейный характер и определяется выражением -1 Если динамический диапазон, который имеет данное устройство оказывается недо1 таточным, то его расширяют путем изменения кратности резисторов 3 и 4, или увеличением чисЛа дополнительных резисторов с параллельно включенным ограничителем. Устранение потери информации при измерен.ии малых токов в линейном масштабе в широком диапазоне их,изменения не допускает ложного срабатывания схемы аварийной защиты, что позволяет более экономично эксплуатировать ядерный реактор.

Кроме того исключение дифференциального усилителя упрошает реализацию схемы устройства и значительно снижает его стоимость.

Формула изобретения

Устройство для измерения малых токов, содержащее основной сумматор, одна из входных клемм которого подключена к выходной клемме инвертора, а другая входная клрмма через после.довательно соединенные диод и первый из резисторов - ко входной клемме усилителя, связанной с датчиком тока .отл ичаюшееся тем, что, с целью устранения потери информации при измерении тока в линейном мабштабе и упрощения, в него введены, дополнительный сумматор и ограничитель, причем одна из входных клемм дополнительного сумматора соединена с выходной клеммой инвертора, а другая входная клемма - свыходной клеммой усилителя, с первой выходной клеммой устройства, с одним из выводов второго резистора и с одним из выводов ограничителя, другие выводы ограничителя и второго резистора подключены к точке соединения первого резистора с основным сумматором, общая точка диода и первого резистора соединена со входной клеммой инвертора, выходным клемма инвертора под0ключена ко второй, а выходные клеммы основного и дополнительного сумматоров - соответственно к третьей и чет,вертой выходным кдеммам устройства.

5

:Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР №345858, кл. G 21 С 7/10, 1971. I 2. Авторское свидетельство СССР

0 (по заявке 2380770, по которой принято решение о выдаче авторского сви детельства) , кЛ. G 01 R l9700, 1976.

(//г0г.

и лог илин