Датчик тока

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Цель изобретения - улучшение подавления синфазных помех, повышение быстродействия , температурной стабильности , линейности передаточной характеристики . При изменении напряжения на шунте 9 изменяются ток коллектора транзистора 4 и выходное напряжение дифференциального усилителя 1« Соответственно изменяются токи светодиодов 19, 21, входящих в состав дифференциальных оптронов, и выходзсое напряжение дифференциального усипителя 22. Введение в устройство транзисторов 4, 11 в первичном и вторичном контурах, второго дифференциального оптрона, состоящего из светодиода 21, фотодиодов 12, позволило при равных входных напряжениях, т.е. при синфазных помехах, обеспечить равные напряжения на входах дифференциального усилителя 1 и, таким образом, получить большой коэффициент подавления синфазной помехи. Введение второго фотодиода 12 позволило получить большую гтгубину отрицательной обратной связи и снизить температурную зависимость коэффициента усиления. Применение комплиментарных транзисторов 16, 17 дало возможность получить нулевое выходное напряжение ди})ференциального .усилителя 1 в случае измерения переменного тока и при нулевом напряжении на иунте 9. 1 ил. а t. (Л SH О) сл ч| о х

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1465709 А1 (51)4 G 01 D 5/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

-. E >4;- .";,"я

flAT".::11 !, „;:;,;,:-.v

E . . =. .

Н А ВТОРСНСМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ОРИ ГКНТ СССР (21) 4273378/24-21 (22) 26.05.87 (46) 15.03.89. Бил. h 1О (71) Смоленский филиал Московского энергетического института и Институт проблем управления (автоматики и телемеханики) (72) К. К, Крутиков, Д. Б. Изосимов, С. В. Вайда, Г. П. Петрова, А. В. Виноградова и Т. Б. Грушенко (53) 621 ° 31 7. 3 (088, 8) (56) Электронная техника в ав томатик е:

Сборник статей под ред. И. И. Конева, М.: Радио и связь, 1984, вып. 15, с. 235-238. (54) ДАТЧИК ТОКА (57 ) Иэо бре те ние о тиос ится к области контрольно-изме рительной техники.

Цель изобретения — улучшение подавления синфазных помех, повышение быстродействия, температурной стабильности, линейности передаточной характеристики. При изменении напряжения на шунте 9 изменяются ток коллектора транзистора 4 и выходное напряжение дифференциального усилителя 1.!

Соо тве тс твенно изменяются то ки светодиодов 19, 21, входящих в состав дифференциальных оптронов, и выходное напряжение дифференциального усилителя 22. Вв еде ние в ус тройство тра из исторов 4, 11 в первичном и вторичном контурах, второго дифференциального оптрона, состоящего из светодиода 21, фотодиодов 12, позволило при равных входных напряжениях, т.е. при синфаэных помехах, обеспечить равные напряжения на входах дифференциального усилителя 1 и, таким образом, получить большой коэффициент подавления синфазной помехи. Введение второго фотодиода 12 позволило получить большую глубину отрицательной обратной связи и снизить температурную зависимость коэффициента усиления. Применение комплиментарных транзисторов

16, 17 дало воэможность получить ну левое выходное напряжение дифференциального .усилителя 1 в случае измерения переменного тока и при нулевом напряжении на шунте 9. 1 ип.

1465709

Ф

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для преобразования сигнала тока в напряженйе, повторяющее форму тока, с обес5 пЕчением гальванической развязки.

Цель изобретения - улучшение подавления синфазных помех, увеличение пературной стабильности линейнои передаточной характеристики дата, повышение быстродействия.

На чертеже представлена принципиная схема датчика тока,, Д атчик тока состоит из первичного вторичного контуров, которые гальврнически разделены. В первичном конт ре инвертирующий и неинвертирующий в оды дифференциального усилителя с единены с входным каскадом 2, состоящим из двух идентичных параллель х ветвей. Первая ветвь состоит из р зистора 3, первого транзистора 4 ранзисторной сборки 5, коллектор корого соединен с инвертирующим вхо- 25 ом дифференциального усилителя 1, а эмиттер соединен с катодом первого тодиода 6 первого дифференциального с1птрона и с первыми выводами реэисто1 ов 7 и 8, вторые выводы которых под- 30 фпочены соответственно к отрицательой шине первого источника питания первому зажиму измерительного шуна 9, являющегося входом датчика то а, а второй зажим измерительного

35 нта соединен с общей шиной первич ого контура. Вторая ветвь входного каскада состоит из резистора 10, одфкч выводом подсоединенного к положи ельной шине первого источника пита- 40

Йия, а вторым — к коллектору второго

1 ранэ исто ра 1 1 тр ан э ис то рн ой сборки . и неинв.ертирующему входу усилителя а эмиттер транзистора 11 соединен

С катодом третьего фотодиода 12 второго дифференциального оптрона, пер. выми выводами резисторов 13 и 14, вторые выводы которых соединены соотг аетственно с отрицательной шиной и

Общей ниной первого источника пита«50 ния. К базам транзисторов 4 и 11 под слючен источник !I 5 опорного напряжейия. Выход дифференциального усилителя 1 подключен к базам транзисторов

16 и 17, имеющих разные структуры. Эмиттер транзистора 16 через резистор

18 соединен со светодиодом 19 первого дифференциального оптрона„ а эмиттер транзистора 17 через резистор 20 подключен к светодиоду 21 второго дифференциального оптрона.

Вторичный контур содержит дифференциальный усилитель 22 и входной каскад 23, структура которого такая же, как структура входного каскада 2 первичного контура. В состав каскада входят второй фотодиод 6 первого дифференциального оптрона и четвертый фотодиод 12 второго дифференциального оптрона. Резистор 24 служит для установки нуля при нулевом входном сигнале, резистор 25 — для установки необходимого коэффициента усиления.

Устройство работает следующим образом, Входное напряжение, создаваемое измеряемым током на измерительном шунте, поступает через резисторы 8 и 14 на эмиттеры транзисторов 4 и

11 входного каскада 2, При поступлении на входы входного каскада синфазного сигнала его выходное напряжение равно нулю, если строго идентичны ветви входного каскада. Для этого используют высокоточные резисторы

3, 7, 10 и 13 и транзисторную сборку 5.

При изменении напряжения на шунте 9 изменяется ток коллектора транзистора 4, При изменении входного напряжения изменяется выходное напряжение дифференциального усилителя

1 и в зависимости от знака этого напряжения изменяется ток эмиттера транзистора 16 или 17, а следователь но, и ток светодиода первого или второго оптрона. Допустим, входное напряжение инвертирующего входа усилителя 1 меньше входного напряжения неинвертирующего входа. Выходной сигнал дифференциального усилителя оказывается положительным и управляет током эмиттера U, следовательно, током светодиода второго оптрона.

При увеличении выходного напряжения и тока эмиттера увеличивается ток фотодиода в ветви входного каскада, подключенного к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 1, при этом уменьшается входное напряжение, подаваемое на неинвертирующий вход усилителя 1. Таким образом осуществляется оптическая отрицательная обратная связь, применение которой позволяет повысить температурную стабильность и улучшить линейность характеристики датчика, Применение для з

14б570 регулирования токов светодиодов транзисторных источников тока, которые состоят из транзистора 16 и реэисто- ра 18, из транзистора 17 и резистора

20 и управляются выходным напряжением усилителя !, позволяет повысить быстродействие датчика тока.

Во входной каскад вторичного кон тура включен второй фотодиод б первого дифференциального оптрона и четвертый фотодиод 12 второго дифференциального оптрона ° Если входное напряжение равно нулю, токи светодиодов 19 и 21 практически равны., вход- 15 ные каскады 2 и 23 находятся в равновесии. При изменении входного напряжения изменяются токи светодиодов, входные каскады выходят из равновесия, на входах усилителей 1 и 22 по- щ является сигнал. Во вторичном контуре выходное напряжение усилителя 22, пропорциональное входному, усиливается до .нужной величины.

25 вым выводом десятого резистора, второй вывод одиннадцатого резистора соединен с первым выводом тринадцатого резистора, выход второго дифференциального усилителя соединен с первым выводом четырнадцатого рези-. стора, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усилителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения подавления синфазных помех, повышения быстродействия, температурной стабильности, линейности передаточной характеристики, введены в первичном контуре первый и второй транз ис торы. первой транзисторной сборки третий и четвертый транзисторы, второй дифференциальный оптрон с вторым светодиодом и с третьим фотодиодом, первый источник опорного напряжения, во в то ричном контуре в ведены пятый и шестой транзисторы второй транзисторной сборки, четвертый фотодиод второго дифференциального оптрона, второй фо рмула из о 6 ре те ния

Датчик тока, содержащий в первичном контуре первый источник питания, измерительный шунт, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой резисторы, первый дифференциальный усилитель, первый светодиод и первый фотодиод, относящиеся к первому дифференциальному

35 опт рону, во вторичном контуре — второй источник питания, второй дифференциальный усилитель, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый резисторы, 411 второй фотодиод, относящиеся к первому дифференциальному оптрону, первый вывод первого резистора соединен с первым выводом первого источника пи-. тания, первый вывод третьего реэисто- 45 ра соединен с вторым выводом первого источника питания, первый вывод второго резистора соединен с первым вы- . водом измерительного шунта, первый вывод шестого резистора соединен с общей шиной первичного контура и с вторым выводом измерительно го шунта, первый вывод девятого резистора соедннен с первым выводом второго источника питания, первый вывод одиннадцатого резистора соединен с вторым выводом второго источника питания, катод второго фотодиода первого дифференциального оптрона соединен с пеписточник опорного напряжения, второй вывод первого резистора соединен с инвертирующим входом первого диффе-„ ренциального усилителя и с коллектором первого транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом второго резистора, с катодом первого Аотодиода первого дифференциального оптрона и с вторым выводом третьего резистора, первый вывод которого со.—. единен с анодом первого фотодиода первого дифференциального оптрона, первый вывод четвертого резистора соединен с первым выводом первого источника питания, а второй вывод соединен с первым выводом первого источника питания, а второй вывод четвертого резистора соединен с неинвертирующим входом первого дифференциального усилителя и с коллектором второго транзистора, эмиттер которого соединен с первым выводом пятого резистора, с вторым выводом шестого резистора и с катодом третьего дютодиода второго дифференциаль ного оптрона, анод которого соединен с вторым выводом пятого резистора и с вторым выводом первого источника питания, выход первого дифференциального усилителя соединен с базами третьего и четвертого транзисторов, коллекторы которых соеди« нены соответственно с вторым и первым выводами первого источника литания, а эмиттеры подключены соответстСоставитель С. Радзевич

РедактоР А. ОгаР ТехРед М.Дидык КоРРектоР М. Пожо

Заказ 933/41 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент"„ г.ужгород, ул. Гагарина,101

5 l 4657 венно к первому выводу седьмого и первому выводу восьмого резисторов, второй вывод седьмого резистора сое, динен с катодом первого светодиода первого дифференциального оптрона, второй вывод восьмого резистора соединен с анодом второго светодиода второго дифференциального оптрона,, катод второго светодиода второго диф- 1 ференциального оптрона соединен с вторым выводом первого источника питания, анод первого светодиода пер ного дифференциального оптрона соединен с первым выводом первого источ-.16 ! ника питания, базы первого и второго транзисторов соединены с первым выводом первого источника опорного напряжения,.второй вывод которого сое динен с общей шиной первичного контура, второй вывод девятого резистора соединен с.инвертирующнм входом второго дифференциального усилителя, с коллектором пятого транзистора, 1 эмиттер которого соединен с катодом

09 ь второго Аотодиода первого дифференциального оптрона, анод которого соединен с вторым выводом второго источника питания и с первым выводом одиннадцатого резистора, третий вывод которого соединен с вторым выводом десятого резистора, первый вывод второго источника питания соединен с первым выводом двенадцатого резистора, второч вывод которого соединен с неинвертирукнцим входом второго дифференциального усилителя и с коллектором шестого транзистора, эмиттер которого соединен с.вторым выводом тринадцатого резистора и с катодом четвертого фотодиода второго дифференциального оптрона, анод которого соединен с вторым выводом второго источника питания, базы пятого и шестого транзисторов соединены с первым выводом второго источника опорного напряжения, второй вывод которого соединен с общей шиной вторичного контура.