Датчик постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G01R19/00 

(54) ДАТЧИК ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве измерительного преобразователя тока в автоматизированном электроприводе, системах электропитания, устройствах автоматики и телемеханики.

Известен датчик постоянного тока, содержащий магнитопровод, на котором размещены измерительная обмотка, включенная в цепь контролируемого тока, рабочая обмотка, шунтированная конденсатором, присоединенная через резистор к выходу автогенератора, и обмотка подмагничивания, располозкенная в плоскости, перпендикулярной плоскости рабочей обмотки, и включенная в цепь источника постоянного тока, и фазовый детектор, один вход которого через согласующий трансформатор соединен с рабочей обмоткой, другой через фазосдвигающую цепочку подключен в выходу автогенератора, а выход фазового детектора связан с выходом датчика C lОднако известный датчик имеет недостаточную чувствительность и точность измерений, а также сложен по конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик постоянного тока, содержащий двухтактный транзисторный автогенератор с трансформаторной обратной связью, выполненный на магнитопроводе, охватывающем проводник с контролируемым током, на котором размецены две рабочие обмотки, две обмотки

10 обратной связи и.выходная обмотка, рабочие обмотки раздельно включены в цепи коллектора транзисторов автогенератора, обмотки обратной связи включены в цепь базы каждого из

15 транзисторов, и интегратор, вход которого присоединен к выходной обмотке, а выход связан с выходом датчика 2.

Недостатком известного датчика

20 является низкая надежность, обусловленная сложностью его многоэлементной схемы, а также недостаточная точность измерений, связанная с изменением параметров элементов под

25 влиянием дестабилизирующих факторов окружающей среды, например температуры, и влиянием магнитного поля, создаваемого проводником с контроли-. руемым током, на рабочие обмотки

30 автогенератора. Целью изобретения является повышение надежности и точности измерения датчика Поставленная цель достигается тем, что в датчике постоянного тока содержащем транзисторный автогенератор с трансформаторной обратной связью, BHnoj iHeHHOM на первом магни топроводе, охватывающем проводник с контролирующим током, на котором размещены рабочая обмотка, включенная в цепь коллектора транзистора, обыотка обратной связи, один вывод которой присоединен к базе транзист ра, параллельно рабочей обмотке вкл чен конденсатор, другой вывод обмот ки обратной связи через резистор и разделительный конденсатор связан с эмиттером транзистора, и дополнител но введен второй магнитопровод, на котором также размещены рабочая обмотка и обмотка обратной связи, выводы которой через последовательно соединенные резистор и упомянутый разделительный конденсатор связаны с базой и эмиттером транзистора, ра бочая обмотка включена последовател но в цепь коллектора транзистора и шунтирована конденсатором, выводы обмоток обратной связи обоих магнит проводов, соединенные с резисторами присоединены к выходу датчика, а обмотки первого магнитопровода, охватывающего проводник с контролируе мым током, расположены в плоскости, перпендикулярной указанному проводнику. На чертеже изображена электричес кая схема датчика. Датчик содержит автогенератор с двумя колебательными контурами 1 и 2, образованными рабочими обмотками 3 и 4 автогенератора, раздельно раз мещенньйчи на двух магнитопроводах. и конденсаторами 5 и б, включенных параллельно рабочим обмоткам 3 и 4. Автогенератор, выполнен на транзисто ре 7, включенном по схеме с общей базой, с трансформаторной обратной связью, причем колебательные контуры 1 и 2 включены последовательно в цепь коллектора транзистора 7, а напряжение обратной связи снимается с обмоток 8 и 9 обратной связи, раз мещенных на тех же магнитопроводах, и через резисторы 10 и 11 и разделительный конденсатор 12 прикладыва ется к переходу база-эмиттер транзистора 7. Эмиттер транзистора 7 через резистор 13 подключен к отрицательному полюсу источника питания автогенератора, а его коллектор через последовательно соединенные колебательные контуры 1 и 2 связан с положительным полюсом источника питания. Один из магнитопроводов охватывает проводник с контролируемым током, причем обмотки этого магнитопровода расположены в плоскости, перпендикулярной проводнику с током. Выход датчика образуют выводы обмоток 8 и 9 обратной связи. К выходу датчика подключают детектор, например фазовый, с помощью которого получают сигнал, пропорциональный измеряемому току и удобный для последующей обработки и использования. Датчик работает следующим образом , Элементы колебательных контуров 1 и 2 выбирают такими, чтобы индуктивности обмоток 3 и 4 и емкости конденсаторов 5 и 6 были соответственно равными. При этом при отсутствии контролируемого тока собственные частоты колебаний обоих контуров оказываются одинаковыми, а снимаемые с обмоток 8 и 9 напряжения совпадают по амплитуде и фазе, в результате чего выходной сигнал на выходе датчика отсутствует, так как эти напряжения взаимно компенсируются. При наличии тока в проводнике изменяется магнитная проницаемость магнитопровода, охватывающего проводник с контролируемым током, а следовательно, и индуктивность рабочей обмотки, например обмотки 3, расположенной на этом магнитопроводе. Изменение индуктивности рабочей обмотки 3 приводит к соответствующему изменению и частоты собственных колебаний колебательного контура 1, в который включена рабочая обмотка 3. При этом частота собственных колебаний колебательного контура 2 остается неизменной, поскольку магнитопровод, на котором расположена обмотка 4, не охватывает проводник с контролируемым током, и -его магнитная проницаемость не изменяется . Но так. как контуры 1 и 2 взаимодействуют через общий усилительный элемент автогенератора транзистор 7, то происходит захват частот, что приводит к работе обоих колебательных контуров 1 и 2 на одной частоте. При этом снимаемые с обмоток 8 и 9 магнитопроводов напряжения отличаются как по амплитуде, таки по фазе,-в результате чего на выходе датчика возникает сигнал , параметры которого связаны с величиной контролируемого тока. С помощью амплитудного или фазового детектора, подключаемого к выходу датчика, этот сигнал может быть преобразован, например, в. постоянное напряжение, зависящее от величины контролируемого тока. При этом датчик обладает повышен ной точностью измерений, так как за счет последовательного включения