Датчик постоянного и переменного тока

 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для преобразования сигналов, пропорциональных постоянному и переменному току, с обеспечением гальванической развязки. Цель: повышение точности преобразования. Датчик постоянного и переменного тока содержит трансформаторы 1 и 4 с одинаковыми коэффициентами трансформации, дифференциальные усилители 2 и 7, резисторы 3,5,6 и 8, масштабный преобразователь 9. Дифференциальный усилитель 2 совместно с вторичной обмоткой трансформатора 1 и резисторами 3,5,6 образует автогенератор, формирующий переменное напряжение прямоугольной формы. Кроме того, в датчик дополнительно введены операционный усилитель 10, интегрирующая цепь 11 и новые функциональные связи, в результате чего в выходном сигнале датчика в значительной степени компенсируется переменная составляющая с частотой автогенератора. 2 ил.

сооз советсних социмистичесник

РЕСПУБЛИН

А2 (51}5 С; О1 К 10/ОИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ.

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ пРи гннт сссР

1 (61) 1265628 (21) 4432539/24-21 (22) 30.05.88 (46} 30.01 90 ° Вюл. Y 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) О.A. Серков (53) 621.317.!(088.8) (56} Авторское свидетельство СССР

М 126. 628, кл. G 01 R 19/00,26.04.8 . (9Ф) ДАТЧИК ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для преобразования сигналов, пропорциональных постоянному и переменному току, с обеспечением гальванической развязки. Цель изобретения - повышение

2 точности преобразования. Датчик пос— тоянного и переменного тока содержит трансформаторы 1 и 4 с одинаковыми коэффициентами трансформации, дифференциальные усилители 2 и 7, резисторы

3,5, 6 и 8, масштабный преобразователь

9. Дифференциальный усилитель 2 совместно с вторичной обмоткой трансформатора 1 и резисторами 3,5,6 образует автогенератор, формирующий переменное напряжение прямоугольной формы. Кроме того, в датчик дополнительно введены операционный усилитель 10, интегрирующая цепь 11 и новые функциональные связи, в результате чего в выходном сигнале датчика в значительной степени компенсируется переменная составляющая с частотой автогенератора.

2 ил.

С; з 15396 70 4

Изобретение относится к электроизмерениям, может быть использовано для преобразования сигналов, пропорциональных постоянному и переменному то5 ку, с обеспечением гальванической развязки и является усовершенствованием устройства по авт.св. М 1265628.

Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет компенсации в выходном сигнале датчика переменной составляющей с частотой автогенератора, На Фиг. 1 изображена электрическая схема датчика; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Датчик. тока (фиг. 1) содержит трансформатор 1, начало вторичной обмотки которого соединено с выходом дифференциальногo усилителя 2 и одним выво- 20 дом резистора, а конец - с началом вторичной обмотки трансформатора 4 и одновременно - с инвертирующим входом дифференциального усилителя 2 и с одним выводом резистора 5. Второй вывод 25 резистора 3 соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 2 и с одним выводом резистора 6, второй вывод которого присоединен к общей шине, с которой также соединен второй ЗО вывод резистора 5. Конец вторичной обмотки трансформатора 4 соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя 7 и с одним выводом резистора 8 второй вывод которого одновреЭ

35 менно соединен с выходом дифференциального усилителя 7 и с входом масштабного преобразователя 9, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 7.

Датчик тока также содержит операционный.усилитель 10, первый вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя 7, а выход соединен с выходным зажимом датчика, и интегриру-45 ющую цеп ь 11, вход которой соединен с объединенными выводами вторичных обмоток трансформаторов 1 и 4,. а выход подключен к второму входу операционного усилителя 10. Первичные обмотки

50 трансформаторов 1 и 4 соединены последовательно согласно и предназначены для включения в цепь контролируемого тока, Устройство работает следующим об55 разом.

Дифференциальный усилитель 2 совместно с вторичной обмоткой трансформатора 1 и резисторами 3,5 и 6 образуют автогенератор, работающий в автоколебательном режиме. При отсутствии контролируемого тока в первичных обмотках трансформаторов 1 и 4 режим работы автогенератора симметричен, так как в этом случае отсутствует подмагничивание магнитопроводов трансформаторов 1 и 4 контролируемым током.

При этом к вторичной обмотке трансформатора 1 прикладывается переменное напряжение U прямоугольной формы (фиг, 2), и через эту обмотку протекает ток 1 намагничивания (фиг.2б).

Этот ток создает падение напряжения на резисторе 5, которое прикладывается к входу дифференциального усилителя 7 через вторичную обмотку трансформатора 4, обуславливая íà его вы",îäå появление переменного напряжения U> с частотой автогенератора (фиг. 2в). Амплитуда этого напряжения ограничена индуктивностью вторичной обмотки трансформатора 4, но не может быть равной нулю, поскольку обмотка имеет конечную величину индуктивности.

Одновременно то же падение напряжения на резисторе 5, пропорциональное току

1 намагничивания, поступает на вход ийтегрирующей цепи 11, на выходе которой также появляется переменное нап, ряжение 11<, частотой автогенератора (фиг, 2г), причем форма этого напряжения практически совпадает с формой выходного напряжения дифференциального усилителя 7, а фаза противоположна. Поэтому после суммирования этих напряжений операционным усилителем

10 переменная составляющая с частотой автогенератора, формируемая на выходе операционного усилителя 10, т.е. на выходе датчика, снижается в 5-10 раз по сравнению с прототипом (фиг. 2д).

При протекании контролируемого постоянного или переменного тока через первичные обмотки трансформаторов 1 и 4 появляется пропорциональная ему постоянная или переменная составляющая и в цепях вторичных обмоток трансформаторов. Для постоянной составляющей (или переменной, протекающей одновременно в первичной и вторичной обмот" ках) вторичная обмотка трансформатора

4 представляет собой малое сопротивление. При этом, ток, протекающий через вторичную обмотку трансформатора

4 и резистор 8, . обуславливает появление на выходе дифференциального усилителя 7 напряжения, равного суми, Составитель С. Вейский

Редактор М. Циткина Техред g.уодацяч Корректор C. Шекмар

Заказ 214 Тираж 542 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

5 15396 ме падений напряжений на резисторе 8 и на вторичной обмотке трансформатора 4 от тока, пропорционального контролируемому току. Напряжение с выхода дифференциального усилителя 7 через масштабный преобразователь 9 подается на его инвертирующий вход, обеспечивая смещение напряжения на нем на величину, равную падению напряжения на вто- 10 ричной обмотке трансформатора 4. Тем самым обеспечивается поддержание нулевого уровня среднего значения напряжения на резисторе 5. Результатом этого является симметричный режим автоколе- 15 баний автогенератора, независящий от выходного напряжения усилителя 7 и величины контролируемого тока. Поскольку питающее вторичную обмотку трансформатора 1 напряжение U, (фиг. 2а) 20 автогенератора симметрично, в токе намагничивания постоянная составляющая отсутствует, чем исключается воэможность подмдгничивания мдгнито провода трансформатора 4 постоянной 25 составляющей, что способствует, как и в прототипе, повышению точности преобразования контролируемого тока.

Одновременно, как и в случае отсутст.вия контролируемого тока, с помощью 3О интегрирующей цепи 11 и операционного усилителя 10 осуществляется компенсация переменной составляющей с частоИ1

6 той автогенератора в выходном сигнале датчика, в результате чего она существенно снижается, что повышает точность преобразования контролируемого тока.

Таким образом, предлагаемый датчик постоянного и переменного тока обеспечивает более точное преобразование сигналов, пропорциональных постоянному и переменному току, что при использовании его в электроприводах обеспечивает более высокое качество регулирования тока и скорости двигателей по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Датчик постоянного и переменного тока по авт.св. tl 1265628, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введены операционный усилитель и интегрирующая цепь, причем, первый вход операционного усилителя соединен с выходом второго дифференциального усилителя, второй вход операционного усилителя соединен с выходом интегрирующей цепи, вход интегрирующей цепи подключен к инвертирующему входу первого дифференциального усилителя, а выход операционного

; усилителя соединен с выходным зажимом датчика.