Устройство для измерения постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК G01R19/00 

Изобретений относится к электроизмеритель ноП технике и может быть использовано для бесконтактного измерения постоянного тока и поверки других измерителей тока.

Известно устройство для измерения постоянного тока, содержащее последовательно соединенные ,входной делитель, магнитный модулятор, входной пассивный LC-фильтр, усилитель переменного напряжения,-фазочувствительный детектор и усилитель постоянного напряжения, выход которого присоединен к выходу устройства, делитель обратной связи, вход которого подключен к выходу усилителя постоянного напряжения, а выход связан с входным делителем, и последовательно соединённые генератор напряжения прямоугольной формы, выход которого соединен с другим входом фазочувствительного детектора, делитель частоты и промежуточный LC-фильтр четных гармоник, выход которюго присоединен к другому входу магнитного модулятора 1J.

Недостатками известного устройства является зависимость преобразуемого сигнала от значения коэффициентов передачи магнитного модулятора, отсчетного устройства и напряженности внешних магнитных полей.

Наиболее близкшч по технической сущности к изобретению является устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитомодуляционный преобразователь, выполненный на двух магнитопроводах с обмотками возбуждения, измерительной, индика10торной, обмоткой обратной связи, образцовой и дополнительной обмотками, последовательно соединенные задающий генератор, дeJштeль частоты и первый фильтр, выход которого свя15зан с обмоткагли возбулсдения, избирательный усилитель, выйолненный в виде последовательно соединенных второго фильтра, вход которого связан с индикаторной обмоткой, уси20лителя переменного тока, фазового детектора, управляющий йход которого подключен к другому выходу задающего генератора и усилителя постоянного тока, выход которого соединен

25 с выходом избирательного усилителя, аналого-цифровой преобразователь , первый вход которого присоединен к выходу избирательного усилителя, блок обратной связи, вход которого подключен к первому выходу аналого30цифрового преобразователя, а выход связан с обмоткой обратной связи, последовательно соединенные цифровой делительный блок, вход которого связан с вторым выходом аналогоцифрового преобразователя, и цифровое отсчетное устройство, блок управления коммутацией, блок программного управления, выходы которого соединены с вторыми управляющими входами ансшого-цифрового преобраэователя, цифрового делительного блока, цифрового отсчетного устрой;ства и входом блока управления коммутацией, источник образцового тока два ключа, два переключателя и два балластных резистора, причем источник образцового тока через первый переключатель подключен к первому балластному резистору и образцовой обмотке, в цепи которой установлен первый ключ, дополнительная обмотка в цепи которой установлен второй кл измерительная обмотка и второй балластный резистор соединены в Звезду одна из входных клемм устройства не посредственно связана со свободным выводом измерительной обмотки, а др гая через второй переключатель подключена к свободному выводу второго балластного резистора и к сигнальному входу второго ключа, а управс, ляющие входы ключей и переключателей соединены с соответствующими . выходами блока управления коммутацией 2, 1едостатком известного устройств является недостаточная точность измерения постоянного тока, обусловле ная нелинейной, згшисимостью коэффициента передачи магнитомодуляцион. ного преобразователя от величины измеряемого тока. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений. Поставленная цель достигается те что в устройстве для измерения постоянного тока, содержащем магнитомодуляционный преобразователь, выпо ненный на двух магнитопроводах с об мотками возбуждения, измерительной, индикат.орной, обмоткой обратной свя и образцовой обмоткой, задающий генератор, избирательный усилитель, один вход которого связан с индикат ной обмоткой, другой вход соединен с одним из выходов задагацего генера тора, аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого соединен с выходом избирательного усилителя, блок Обратной-связи/ вход которого подключен к первому выходу аналогоцифрового преобразователя, а выход связан с обмоткой обратной связи, последовательно соединенные цифрово делительный блок, вход которого при соединен к второму выходу аналогоЦИФ1ЭОВОГО преобразователя, и цифровое отсчетное устройство, блок управления коммутацией, блок программного управления, выходы которого соединены с втор1ами управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, цифрового делительного блока, цифрового отсчетного устройства и входом блока управления коммутацией, два переключателя и два ключа, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока управления коммутацией, первый источник образцового тока, выход которого через первый переключатель и первый ключ связан с образцовой обмоткой, второй ключ включен в цепь измерительной обмотки и через второй переключатель связан с одной входной клеммой устройства, ключи выполнены в виде переключателей на два направления и дополнительно введены третий и четвертый переключатели и второй источник образцового тока, причем сигнальные выходы первого и третьего переключателей, первого ключа и четвертого переключателя попарно объединены и присоединены к выводам образцовой обмотки, сигнальные выходы второго переключателя и второго ключа соединены с выводами измерительной обмотки, сигнальные входы первого переключателя и первого ключа, третьего и четвертого переключателей, второго переключателя и второго ключа попарно объединены и присоединены соответственно к выходу первого источника образцового тока, выходу второго источника образцового тока и входным клеммай устройства, управлякяцие входы третьего и четвертого переключателей соединены с дополнительными выходами блока управления комг утацией а обмотки возбуксдения подключены к другому выходу задающего генератора. На чертелсе изображена блок-схема устройства. Устройство содержит магнитомбдуляционный преобразователь (MMnj 1, выполненный на двух магнитопроводах 2 и 3 с обмотками 4 и 5 возбуждения, измерительной обмоткой б, образцовой обмоткой 7, индикаторной обмоткой 8, и обмоткой 9 обратной связи, задающий генератор 10, избирательный усилитель 11, имеющий два входа, один из которых связан с индикаторной об моткой 8, а другой подключен к одному из выходов -задающего генератора 10, другой выход которого связан с обмотками 4 и 5 возбуждения. К выходу избирательного усилителя 11 под1шючен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, первыйвыход которого .через блок 13 обратной связи связан с обмоткой 9 обратной связи. К второму выходу АЦП 12 подключен

цифровой делительный блок 14, связаный с цифровым отсчетным устройством 15. В состав устройства входят также блок 16 управления коммутацие блок 17 программного управления, выходы которого связаны с управляю1ц;1ми входами ЛЦП 12, цифрового делительного блока 14, цифрового отсчетного устройства 15 и входом блока

16управления коммутацией, переключатели 18-23 на два направления, управляющие входы которых подключены к выходам блока 16 управления коммутацией, источники 24 и 25 образцового тока, связанные с образцовой обмоткой 7 соответственно через переключатели 18-21. Входные клеммы 26 и 27, к которым подключается источник контролируемого тока, через переключатели 22 и 23 связаны с измерительной обмоткой 6 ММП 1.

Устройство работает следующим образом.

После включения питания устройства с блока 17 программного управления на цифровой делительный блок 14 подают цифровой код (уставку), соответствующий отношению величин образцовых токов источников 24 и 25 образцовых токов, который сохраняется в цифровом делительном блоке 14 на время измерений.

Измерение тока осуществляютпериодически за четыре такта. В первом такте сигналом с блока 17 программного управления с помощью блока 16 управления коммутацией устанавливают переключатели 18, 19, 22 и 23 в верхнее, а переключатели 20 и 21 - 0 нижнее по схеме положение и через образцовую обмотку 7 встречно пропускают токи от источников 24 и 25 образцового тока. От задающего генератора10 подают переменный ток в обмотки 4 и 5 возбуждения ММП Этим током магнитопроводы 2 и 3 двады за период приводятся к насыщению причем таким образом, что магнитные потоки в них имеют противоположные знаки. С помощью №Л1 1 преобразуют сшгебраическую сумму измеряемого и двух образцовых токов в постоянное магнитное поле, а затем - в ЭДС четных гармоник частоты тока возбуждения. Вторую гармонику этой ЭДС отфильтровывают, усиливают и преобразуют в постоянный ток с помощью избирательного усилителя 11. Полученный постоянный ток через АЦП 12 и блок 13 обратной связи пропускают по обмотке 9 обратной связи. Одновременно тот же ток в АЦП 12 преобразуют в цифровой код, который записывают в цифровой делительный блок 14.

Во втором такте сигналом с блока

17программного управления с помощью блока 16 управления коммутацией

устанавливают переключатели 20 и 21 в верхнее, а 22, 23 - в нижнее по схеме положение. Алгебраическую сумму измеряемого и образцового токов в Mtffl 1 преобразуют в ЭДС четных гармоник частоты тока возбуждения. Дальнейшие преобразования этой ЭДС аналогичны преобразованиям первого такта. В цифровой делительный блок 14 записывают цифровой код результата преобразования во втором такте, и апраллельно этому находят разность мелоду результатами преобразования в первом и втором тактах. Эту разность также записывают в цифровой делительный блок 14.

В третьем такте с помощью блока 17 программного управления и блока

16управления коммутацией переводят переключатели 18 и 19 из верхнего

в нижнее положение. Алгебраическую сумму измеряемого и двух образцовых токов преобразуют в ЭДС четных гармоник частоты тока возбуждения, дальнеПыие преобразования которой аналогичны преобразованиям ее в первом такте. Результат преобразования записывают в цифровой делительный блок 14, и параллельно этому находят разность между результатами второго и третьего тактов, которую такие записывают в цифройой делительный блок 14. в четвертом такте с помощью блок

17программного управления отключают

1 выход АЦП 12 от цифрового деЛительного блока 14 и в цифровом делительном блоке 14 делят полученную во втором такте разность на разность, полученную в третьем такте. К частному от деления этих разностей прибавляют значение уставки, записанной в цифровом делительном блоке 14, и получают результат измерения постоянного тока, который высвечивают на. индикаторном табло цифрового отсчетного устройства 15.

Использование предложенного устроства для измерения постоянного тока позволяет повысить точность измерений в раояиренном диапазоне токов..

Формула изобретения

Устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитомодуляционный преобразователь, выполненный на двух магнитопроводах, с обмотками возбуждения, измерительной, индикаторной, обмоткой обратной связи и образцовой обмоткой, задающий генератор, избирательный усилитель, один вход которого связан с индикаторной обмоткой, другой вход соединен с одним из выходов задающего генератора, ана.лого-цифровой преобразователь, первый вход которого соединен с выходом избирательного усилителя, блок обратной связи, вход которого подключен к первому выходу аналого-цифрового преобразователя, а выход связан с обмоткой обратной связи, последовательно соединенные цифровой делительный блок, вход которого присоединен к второму выходу аналого-цифрового преобразователя/ и цифровое отсчетно устройство, блок управления коммутацией, блок программного управления, выходы которого соединены с вторными, управляющими входами аналого-цифрового отсчетного устройства и входом блока управления коммутацией, два переключателя и два ключа, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока управления коммутацией,первый источник образцового тока, выход которого через первый переключатель и первый ключ связан с образцовой обмоткой, второй ключ к цепь измерительной обмотки и через второй переключатель связан с одной входной клеммой устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, ключи выполнены в виде переключателей на два направления и дополнительно введены третий и четвертый переключатели и второй источник образцового тока, причем

сигнальные выходы первого и третьего переключателей, первого ключа и четвертого переключателя попарно объединены и присоелинени к выводам образцовой обмотки, сигнальные выходы второго переключателя и второго ключа соединены с выводами измерительной обмотки, сигнальные входы первого переключателя и первого ключа, третьего и четвертого переключателей, второго переключателя и второго ключа попарно объединены и присоединеша соответственно к выходу первого источника образцового тока,, выходу второго источника образцового тока и входным клеммам устройства-, управляющие входы третьего и четвертого переключателей соединены с дополнительными выходами блока управления коммутацией, а обмотки

возбуждения подключены к другому выходу задающего генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Беркман Р.Я. и др. Магнитотранзисторные усилители постоянного напряжения.- Измерительная техника, 1972, 4, с.56-57.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2951543/18-21,

кл. G 01 R 19/20, 24.07.80