Измерительный преобразователь с гальваническим разделением цепей Советский патент 1982 года по МПК G01R19/00 

I

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может ислользоваться при контроле электрических параметров цепей, находящихся под высоким потенциалом.

Известен измерительный преобразователь с гальваническим разделением цепей, выполненный на основе разделительного трансформатора, включенного между датчиком и нагрузкой 1 .

Недостаток известного устройства связан с существенными изоляционными расстояниями и, как следствие, со значительными габаритами и весом. Кроме того, непосредственное использование разделительного трансформатора обусловливает низкое входное сопротивление устройства и вызывает нежелательные фазовые сдвиги.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является измерительный преобразователь с гальваническим разделением цепей, сйдержащий канал прямого преобразования

с последовательно включенными первым разделительным трансформатором, демодулятором и усилителем, канал обратной связи с установленными друг за другом модулятором и вторым разделительным трансформатором, блок сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной связи, выполненный в виде элемента алгебраического суммирования, один вход которого

10 соединен со входом устройства, другой вход через дополнительный демодулятор - со вторичной обмоткой второго разделительного трансформатора, а выход через дополнительный модуля15тор - с первичной обмоткой первого разделительного трансформатора 2.

Устройство за счет наличия канала обратной связи обладает высокими метрологическими показателями. Од30нако его конструкция характеризуется значительной сложностью. В частности модуляторы должны быть реализованы с возможностью коммутации знакопеременных сигналов, а- демодуляторы фазомувствительными. Наиболее сложным является блок сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной связи. Размещение в канале обратной связи демодулятора, содер.жащего фильтр низких частот, ограничивает полосу пропускания со стороны высоких частот и затрудняет обеспечение устойчивости замкнутого контура. При использовании известного устройства для измерения токов и напряжений в установках высокого напряжения большое количество достаточно сложных элементов оказывает ся под высоким потенциалом, что отрицательно сказывается на общей экс плуатационной надежности преобразов теля. Цель изобретения - повышение надежности работы измерительного устройства. Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобразов тель с гальваническим разделением цепей, содержащий канал прямого пре образования с последовательно включенными первым разделительным транс форматором, демодулятором и усилителем, канал обратной связи с установленными один за другим модуляторами и вторым разделительным трансформатором, блок сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной связи, введены сумматор, расположенный в канале обратной связи между выходом усилителя и входом мо дулятора, и источник смещения, подключенный к соответствующему входу сумматора, а, блок сравнения входног сигнала с огибающей сигнала обратно .связи выполнен в виде диодного моста, у которого в диагонали переменного тока включены последовательно первичная обмотка первого и вторич:ная обмотка второго разделительных трансформаторов, а в диагонали пост янного тока размещен резистор, связанный выводами с входными клеммами устройства. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого измерительного поеобразователя с гальваническим разделением цепей, на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюс рирующие его принцип действия. В состав устройства входят блок 1 сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной связи, состоящий из резистора 2 и диодного моста 3, разделительные трансформаторы t и 5. демодулятор 6, усилитель 7. сумматор 8, источник 9 смещения, модулятор 10. На схеме выделен также самостоятельным блоком генер;атор 11,- обеспечивающий управленце модулятором 10. На временных диаграммах фиг.2 обозначены; Овых напряжение на выходе преобразователя, Uj - напряжение на выходе сумматора 8, Uoc напряжение на выходе разделительного трансформатора 5 в канале обратной связи, UBX напряжение на входе пре образователя, UU - напряжение на входе разделительного трансформатора Ц в канале прямого преобразования. Устройство работает следующим образом. Выходной сигнал UebijtSa счет смещения в сумматоре 8, создаваемого источником 9. становится однополярным независимо от амплитуды колебаний. Это обеспечивается тем, что напряжение источника 9 смещения выбрано заведомо превышающим максимальную амплитуду сигнала обратной связи. Суммарный сигнал U модулируется модулятором 10 и поступает на разделительный трансформатор 5После трансформатора 5 сигнал обратной связи Uoc принимаетвид огибающей несущей частоты. Входной сигнал U поступающий на резистор 2, т.е. в диагональ постоянного тока диодного моста 3 вызывает равные ему изменения амплитуды несущей частоты на первичной обмотке разделительного трансформатора 4. Это обстоятельство позволяет на первичной обмотке трансформатора в цепи прямого преобразования получить колебания несущей частоты ли с огибающей, являющейся разностью входного сигнала UBXи огибающей сигнала обратной связи UOQ. Напряжение Uoc в устройстве всегда больше, чем UR/ поэтому Ug не отпирает и не запирает диоды моста 3, а лишь смещает колебания Uoc вверх и вниз. После трансформатора Ц с помощью демодулятора 6 осуществляется выделение огибающей, т.е. разностного сигнала, который затем усиливается усилителем 7 поступает на выход устройства. В связи с тем, что в канале обрат ной связи коммутируется однополярный сигнал несущая частота не может изменять фазу. Следовательно, задача демодуляции упрощается.и может быть решена простым детектированием без фазочувствительного демодулятора. Отсутствие в канале обратной «связи демодулятора, а стало быть и фильтра позволяет сместить диапазон рабочих частот устройств в область высоких частот.

БЛОК сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной связи может быть реализован и в аиде двухполупериодной схемы выпрямления В этом случае резистор 2 включается между средними выводами разделительных трансформаторов + и 5Предлагаемое устройство характеризуется высокой надежностью работы, поскольку не имеет активных элементов, находящихся под высоким потенциалом. В то же время устройство полностью охвачено отрицательном обратной связью, что обеспечивает его высокие метрологические характеристики. .

Формула изобретения

Измерительный-преобразователь с гальваническим разделением цепей, содержащий канал прямого преобразования с последовательно включенными

.ii5886

первым разделительным трансформатором, демодулятором и усилителем, канал обратной связи с установленными один за другим модуляторами и вторым 5 разделительным трансформатором, блок сравнения входного сигнала с огибающей сигнала обратной связи, о т личающийся тем, что, с целью повышения надежности рабоУы, в него введены сумматор, расположен10ный в канале обратной связи между выходом усилителя и входом модулятора, и источник смещения, подключенный к соответствующему входу сумматора, а блок сравнения входного

15 сигнала с огибающей сигнала обратной связи выполнен в виде диодного моста, у которого в диагонали переменного тока включены последовательно первичная обмотка первого и вторичная об20мотка второго разделительных трансформаторов, а в диагонали постоянного тока размещен резистор, связанный выводами с входными клеммами устройства.

25

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Кончаловский В.Ю. и др. ЭлеКтрические измерительные преобразователи, М.-Л., Энергия, 1967, с. 188.

30

2.Кончаловский В.Ю. и др. Электрические измерительные преобразователи. М.-Л., Энергия, 1967, с. 192. t

8%.

t

At/

- t

Фиг.2.