Стабилизатор постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК G05F1/56 

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

I

Изобретение относится к электротехиикё, в частности к стабилизированным источникам тока и может быть использовано в целях питания различной радиофизической аппаратуры.

Известно устройство, содержащее источник постоянного напряжения, регулирующий элемент, схему суммирования опорного сигнала и сигнала с датчиком тока выполненного на основе магнитного компаратора 1.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство содержащее регулирующий блок, соеди1{енный одним выводом с одной из клемм для подключения нагрузки, а другим выводом - с одним из выводов датчика тока, другой вывод которого соединен с другой клеммой для подключения нагрузки, выход датчика тока подключен к одному из входов узла сравнения, другой вход которого соединен с клеммой для подключения опорного кода от электронно-вычислительной мащин, которая также подключена к одному из входов первого цифроаналогового преобразователя, другой вход которого соединен с выходом

узла сравнения, причем выход первого цифроаналогового преобразователя подключен к управляющему входу регулирующего блока 2.

Недостатком известных устройств является низкая стабильность и надежность работы.

Цель изобретения - повышение стабильности и надежности работы стабилизатора.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе постоянного тока, датчик тока выполнен на двух трансформаторах преобразователях на сердечниках, втором щтфроаналоговом преобразователе, источнике эталонного тока и модуляционном генераторе, причем сердечники набраны из отдельных ферромагнитных колец различного диаметра, выполненных из материала с прямоугольной петлей гистеризиса, а обмотки возбуждения указан- . ных преобразователей подключены к модуляционному генератору, выходные обмотки соединены с выходом датчика тока, при этом выходная обмотка одного из трансформаторных преобразователей также подключена ко входу второго цифроаналогового преобраэователя, соединенного выходом со входом источника эталонного тбка, выход которого подключен к дополнительной обмотке другого трансформаторного преобразователя. На чертеже показана принципиальная схема стабилизатора постоянного тока. Стабилизатор постоянного тока состоит из регулируемого блока 1 (например, тнристорно го источника постоянного напряжения), первого цифроаналоговогр преобразователя 2, выходом подключенного к управляющему входу источника 1 постоянного напряжения, а входом к узлу 3 сравнения опорного кода от ЭВМ и сигнала пропорционального измеренному току, узел 3 сравнения входом подключен к датчику 4 тока, включенного в цепь для подключения нагрузки 5 и содержащего модуляционный генератор 6 и источник 7 эталонного тока. Датчик 4 тока выполнен в виде двух трансформаторных преобразователей 8 и 9 на сердечниках 10 и II, набранных из отдельных ферромагнитных колец различного диаметра из. материала с прямоугольной петлей гистерезиса и имеющих обмотки возбужде ния 12 и 13, подключенные к модуляционному генератору 6, выходные обмотки 14 и 15, подключенные к узлу 3 сравнения, причем вы ходная обмотка Г4 первого трансформаторного преобразователя 8 дополнительно подключена на вход второго цифроаналогового преобразов теля 16, подключенного выходом на вход источника 7 эталонного тока, подсоединенного к введенной обмотке 17 второго трансформаторного преобразователя 9. Устройство .работает следующим образом. При подаче однополярных импульсов тока возбуждения от модуляционного генератора 6 в обмотки 12 и 13 трансформаторных преобразователей 8 и 9 ферромагнитные кольца сер дечников 10 и 11 устанавливаются в исходное состояние, соответствующее точке на петле гистерезиса Н-Вг При Ои О, после установки колец в это состояние и последуюц ей работе модуляционного генератора 6 импульсов на обмотках 14, 15 не наводится, так как состояние колец соответствует направлению тока возбуждения 3L модуляционного генератора 6.. Трансформаторный преобразователь 8 имеет УУ колец и разбивает весь диапазон стабилизируемых токов на m частей. Дискретные значения тока при этом , где vn - число колец сердечников 10. Второй, трансфор маторный преобразователь 9 имеет кольца сер дечника 11 из материала имеющего более узкую петлю гистерезиса, чем у колец сердечника 10, количество их в сердечнике 11 -И, Число VI выбирается из условий необходимой дискретности устанавливаемых значений 4 тока и условия перекрытия этим количеством колец одного интерва1га между двумя дискретными значениями тока по трансформаторному преобразователю 8, Таким образом, преобразователь 8 разбивает весь диапазон стабилизируемых токов G) на VY частей и может вызывать (как будет показано ниже) число-импульсный код, устанавливающий грубо значение тока нагрузки. Трансформаторный преобразователь 9 разбивает промежуток между двумя значениями тока по грубому преобразователю 8 дополнительно еще на И частей. Этому способствует соединение выхода преобразователя 8 с цифроаналоговым преобразователем 16, преобразующим численно импульсный код с выходной обмотки 14 в аналоговый сигнал управляющий источником 7 эталонного тока, подсоединенный выходными зажимами к компенсирующей обмотке 17 точного преобразователя 9. При этом ток источника 7 эталонного тока устанавливает протекание по обмотке 17 ампер-витки равные по величине ампер-виткам грубого преобразователя 8, они направлены встречно ампер-виткам измеренного тока. В результате такого встречного включения измеренных и грубых опорных ампервитков на кольца сердечника 11 точного преобразователя 9 действует разность магнитных полей вызвавшего перемагничивание 1 ,-гo()кoльцa сердечника 10 и действительного значения магнитного поля, соответствующего Л ц (этой разности магнитных полей недостаточно для перемагпичивания кольца сердечника 10 и она лежит между -i и 1 кольцом). Получаемая при этом дискретность преобразования равна произведению hi. и , где Hi н h - число колец сердечников 10 и 11 преобразователей 8 и 9. Суммарное чнсло колец обоих сердечников равно hi 4И , что в значительной Мере упрощает устройство и повышает надежность его работы. Ток 0( , протекая по проводнику продетому через сердечники 10 и 11, создает магнитное поле, убывающее по гиперболе от центра к краям И0|.-0 /2йКгде у расстояние от проводника с током. В промежутках между подачей тока возбуждения в обмотки 12 и 13 кольца сердечников 10 и И перемагничиваются (при достижении Н , каждого кольца) полем H-J в состояние Вг (магнитные поля Н т и Н j направлены встречно). Магнитное поле возбуждения Н перекидывает кольца сердечников в исходное состояние 4Вкпри этом число перемагничиваемых колец пропорционально току Зц (преобразователь 8) или разности ампер-витков измеренного тока рц и его частично скомпенсированного грубого значения (преобразователь 9). При ЭТОМ в- обмотках 14 и 15 при возвращении колец в состояние vBb наводится ЭДС - пачка импульсов. Число импульсов соответствует значениям тока грубо и точио с необходимой дискретностью. Пачка импульсов (численно-импульсный код число импульсов в пачке пропорционально измеренному току) с обмоток 14 и 15 подается на узел 3 сравнения, где значения кода грубо и точно суммируются с опорным сигналом установки от ЭВМ. Сигнал разбаланса кодов с помощью цифроаналогового преобразователя 2 симмируется или вычисляется от опорного кодами подается на управляющий вход источника I постоянного напряжения. Таким образом, предложенный стабилизатор постоянного тока обеспечивает повыщение стабильности работы по сравнению с известным стабилизатором, обеспечивает повыщенную надежность в зксплуатации и позволяет упростить управление от ЭВМ. Формула изобретения Стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий блок, соединенный одним выво дом с одной из клемм для подключения нагрузки, а другим выводом - с одним из выводов датчика тока/другой вывод которого соединен с другой клеммой для подключения нагрузки, выход датчика тока подключен к одному из входов узла сравнения, другой вход которого соединен с клеммой для подключения опорного кода от электронно-вычислительной мащкны, которая также подключена к одному из входов первого цифроаналогового преобразователя, другой вход которого соединен с выходом узла сравнения, причем 1выход первого цифроаналогового преобразователя подключен к управляющему входу регулирукйцего блока, отличающийс я тем, что, с целью увеличения стабильности и надежности работы стабилизатора, датчик тока выполнен на двух трансформаторных преобразователях на сердечниках, втором цифроаналоговом преобразователе, источнике эталонного тока и модуляционном генераторе, причем сердечники набраны из отдельных ферромагнитных колец различиого диаметра, Ьыполнениых из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, а обмотки возбуждения указанных преобразователей подключены к модуляционному генератору, выходные обмотки соединены с выходом тчикa тока при этом выходная обмотка одного из трансформаторных преобразователей также подключена ко входу второго цифроаналогового иреобразователя, соединенного выходом со входом источника эталонного тока, выход которого подключен к дополнительной обмотке другого трансформаторного преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при- экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 546869, кл. G 05 F 1/56, 1977. 2.Препринт ОНЯН 13-9577, Дубна, 1976.