Преобразователь тока в напряжение Советский патент 1981 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использовано в устройствах автоматики для преобразования переменного тока в перемен.ное напряжение. Известен преобразователь тока в напряжение, содержащий усилитель и трансформатор с двумя вторичными обмотками, одна из которых подключена ко входу усилителя, а вторая вторичная обмотка трансформатора подклю чена к выходу усилителя параллельно l . Недостаток данного преобразователя - гальваническая связь выхода с источником питания усилителя, что снижает точность преобразования за счет наличия в выходном сигнале флюктуации напряжения источника питания. Известен преобразователь тока в напряжение, содержащий первый трансформатор, первичная обмотка которого соединена с входными шинами, первый усилитель, один вход которого соединен с другим входом и с общей шиной через первую вторичную обмотк первого трансформатора, а выход соединен с общей шиной через последов тельно соединенные резистор и вторук вторичную обмотку первого трансфор- матора и через первую первичную обмотку второго трансформатора с первым входом второго усилителя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен с общей шиной через вторую первичную обмотку второго т рансформатора, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с первой выходной шиной 2 . Недостатком зтого преобразователя является невысокая точность преобразования из-за уменьшения выходного напряжения при увеличении тока нагрузки. Цель изобретения - повышение точности преобразователя тока в напряжение . Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе тока в напряжение, содержанием первый трансформатор, первичная обмотка которого соединена с входными шинами, первый усилитель, один вход которого соединен с другим входом и общей шиной через первую вторичную обмотку первого трансформатора, а выход со-. единен с общей шиной через последовательно соединенные резистор и вторую вторичную обмотку первого трансформатора и через первую первичную обмотку второго трансформатора с первым входом второго усилителя, второй вход которого соединен с. общей шиной, а выход соединен с общей шиной через вторую первичную обмотку второго трансформатора, первый вывод вторичной обмотки которого (Соединен с первой выходной шиной, вторая выходная шина соединена со вторым выводом вторичной обмотки второго трансформатора через дополни.тельно введенную в первый трансформатор третью вторичную обмотку.

На чертеже представлена схема преобразователя тока в напряжение,

Преобразователь тока в напряжение содержит трансформатор 1, со вторичными обмотками 2-4 и первичной обмоткой 5, соединенной с входными шинами, усилитель 6, один вход которого соединен с другим входом и общей шиной через вторичную обмотку 2, усилитель 7, трансформатор 8, с первичн1ми обмотками 9 и 10 и вторичной обмоткой 11, один вывод которой соединен с первой выходной шиной, а второй вывод - со второй выходной шиной через вторичную обмотку 4, выход усилителя 7 соединен с общей шиной через первичную обмоткУ 9, один вход - с общей шиной, а другой вход - с выходсм усилителя 6 через первичную обмотку 10, выход усилителя б соединен с общей шиной через последовательно включенные резистор 12 и вторичную обмотку 3,

Преобразователь тока в напряжение работает следующим образом.

Преобразуемый ток ( поступает на первичную обмотку 5, трансформатора 1. Магнитодвижущая сигнал (МДС) создается током в сердечнике трансформа.тора 1, Разность (МДС) в сердечнике трансформатора 1 создает магнитный поток рассогласования. Этот магнитный поток наводит ЭДС в обмотке 2 трансформатора 1, которая включена на входе усилителя 6. Напряжение меду зажимами обмотки 2, усиленное усилителем 6, создает ток в цепи, состоящей из последовательно соединенных обмоток 3 и резистора 12. При большом коэффициенте усиления усилителя 6, МДС созданые токами в обмотках 2 и 3 практически равны. А ток в компенсационной обмотке 3 в установившемся режиме следует закону изменения тока. Выходное напряжение усилителя 6 равно сумме падений напряжения на сопротивлении обмотки 3 и на сопротивлении резистора 12. При большом- коэффициенте усиления усилителя 6 в установившемся режиме магнитный поток в сердечнике трансформатора1 пренебжрежно мал. Если пренебречь этим магнитным потоком и паразитными параметрами обмотки 3, выходное напряжение усилтеля б равно сумме падений напряжения на активном сопротивлении обмотки 3 и на сопротивлении резистора 12. Следовательно, напряжение U следует закону изменения тока I. Таким образом, каскад, собранный на трансформаторе 1 и усилителе 6, работает как преобразователь тока I в напряжение и. Разность напряжения U и ЭДС, наведенной в обмотке 10 транса форматора 8, поступает на вход уси0 лителя 7, на выходе которого включена обмотка 9. Ток в этой обмотке и создает магнитный поток в сердечнике трансформатора 8, который наводит ЭДС в обмотке 10. При достаточно

5 большом коэффициенте усиления усилителя 7 ЭДС, наведенная в обмотке 10 практически уравновешивает напряжение и и напряжение рассогласования, поступающее на вход усилителя 7 буQ дет незначительным. В таком случае ЭДС в обмотке 10 и тем самьа и в обмотке 11 следует закону изменения напряжения. А ЭДС в обмотке 11 образует выходной сигнал преобразователя. Следовательно, каскад, состоящий из усилителя 7 и трансформатора 8, преобразует напряжение 0 в ЭДС, наг водимую в обмотке 11. С целью компенс ации зависимости выходного напряжения от тока нагрузки последовательно с обмоткой 11 трансформатора 8

BJ(лючeнa обмотка 4 трансформатора 1. Эта обмотка образует положительную обратную связь по току: МДС созданные токами в обмотках 5 и 4 имеют

5 одинаковое направление.. В результате этого увеличение тока нагрузки приводит к увеличению тока в компенсационной обмотке 3, и тем самь и к увеличению напряжения tf . А это

0 вызывает увеличение ЭДС в обмотке

11. Следовательно, при наличии обмо тки 4, в зависимости от величины тока нагрузки, меняется коэффициент передачи ток - ЭДС обмотки 11. При подборе числа витков обмотки 4 можно

полностью компенсировать влияние величины сопротивления нагрузки на выходное напряжение преобразователя Цц ..

Использование преобразователя в 0 устройствах автоматики и измерительной техники позволяет повысить точность преобразования при изменении в широких пределах тока нагрузки.

Формула изобретен я

Преобразователь тока в напряжение, содержащий первый трансформатор, первичная обмотка которого соединена с входными шинами, первый усилитель, один вход которого соединен с другим входом и общей шиной через первую вторичную обмотку первого трансформатора, а выход соединен с обшей шиной через последовательно соединенные резистор и вторую вторичную обмотку первого трансформатора и через первую первичную обмотку второго трансформатора с первьвн входом второго усилителя, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен с общей шиной через вторую первичную обмотку второго трансформатора, первый вывод вторичиой обмотки которого соединен с первой выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразавания, вторая выходная шина соединена со вторым выводом вторичной обмотки второго трансформатора через дополнительно введенную в первый трансформатор третью вторичную обмотку,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 1 721755, кл. 6 01 R 19/10, 1977.

2. Измерительная техника, 1975, № 1, с, 73 (прототип).