Датчик тока

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при проектировании и настройке приборов, предназначенных для бесконтактного измерения постоянных, переменных и импульсных токов в широком температурном диапазоне . Сущность изобретения: датчик тока, содержит датчик Холла 1. резисторы 2,4. 5, температурно-зависимый резистор 3, операционный усилитель 6, причем температурно-зависимый резистор включен в иепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 1 зя ф-лы, 1 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Ьд

С0

Ф ©

Кемитет Реесийекей Федерации не патевтам и теварнмм знакам

1 (21) 4913237/21 (32} 20.02.91 (4б) 30.11.93 &оп. Ив 43-44 (71) Производственное объединение Черниговский радиоприборный завод" (72) Алдоав АА (73) Производственное объединение Черниговский радиоприборньвт завод" (54) ДАТЧИК ТОКА (87) Изобретение относится к измерительной тех(в> )Ш (11> 2003 Я8Д С1 (й) 03 R 3 66 нике и может быть использовано при проектировании и настройке приборов. предназначенных дпя бесконтактного измерения постоянных переменных и импульсных токов в широком температурном диаттазоне. Сущность изобретения: датчик тока, содержит датчик Холла 1, резисторы 2, 4. 5, температурно-зависимый резистор 3, операционный усилитель 6, причем температурно-зависимый резистор включен в uemь отрицательной обратной связи операционногоусипителя. 1m ф-пы,1 ил.

2003983

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при проектировании и- настройке приборов, и редназначенн ых для бескон такт ного измерения постоянных, переменных и импульсных токов в широком температурном диапазоне.

Известен датчик тока компенсационного типа, содержащий датчик Холла, помещенный в .зазор магнитопровода с катушкой, охватывающий проводник с измеряемым током и операционный усилитель, к выходу которого подсоединена катушка магнитопровода Я Напряжение с датчика Холла усиливается и создает в маг-. нитопроводе магнитный поток, равный по величине, но противоположный по направлению магнитному потоку, создаваемому измеряемым током. При этом датчик Холла используют в качестве нуль-органа. Известный датчик сложен конструктивно и энергоемок.

Наиболее близким по общности структурных признаков и по достигаемому эффекту к заявляемому датчику тока является измерительный преобразователь переменного напряжения в.лостоянное, содержащий дифференциальнь|й усилитель и два термоэлектрических преобразователя, пе рвые одноименные выводы термоэлементов и нагревателей которых соединены с общим проводом, второй выводнагревателя первого термоэлектрического преобразователя соединен с входной шиной устройства, а второй вывод нагревателя второго термоэлектрического преобразователя — с выходной шиной устройства и выходом дифференциального усилителя, к инвертирующему и неинвертирующему входам которого подключены первыми выводами первый и второй резистивные элементы. при этом каждый термоэлектрический преобразователь снабжен термочувствительным датчиком, имеющим ту же величину и характер температурного изменения электрического сопротивления постоянному току, что и нагреватель, причем термочувствительный датчик nepearo термоэлектрического преобразователя подключен выводами к второму выводу термоэлемента второго термоэлектрического преобразователя и второму выводу первого резистивного элемента, а термочувствительный датчик второго термоэлектрического преобразователя подключен выводами к второму выводу термоэлемента первого термоэлектрического преобразователя и второму выводу второго резистивного элемента (2), обратной связи, Кроме того, резистор отрицательной обратной связи выполнен составным иэ двух переменных резисторов с температурными

40 коэффициентами Р1 иPz, причем ф >а, а Д<а.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого датчика тока.

Датчик тока содержит датчик Холла 1, 45. помещенный в магнитный поток, создаваемый измеряемым током, резистор 2 делителя обратной связи, резистор 3 отрицательной обратной связи, состоящий из двух переменных. температурно-зависимых резисторов 3.1 и 3.2 с разными по знаку температурными коэффициентами, резистары 4 и 5„выравнивающие усиление по неинвертирующему и инвертирующему входам операционного усилителя 6

Датчик работает следующим образом.

Создаваемый измеряемым токам магнитный поток вызывает пропорциональное изменение напряжения датчика Холла 1.

Сигнал с датчика Холла усиливается операционным усилителем 6, используемым в ка5

Таким образом, в прототипе температурно-зависимые резисторы включены во входные цепи последовательно с сигналом.

Это позволяет снизить степень температурной зависимости выходного сигнала. Однако при изменении величины терморезистора от. температуры изменяется внутреннее сопротивление термопреобразователя и при высоком входном сОпротивлении операционного усилителя обеспечить необходимую точность измерения тока невозможно в широком диапазоне температур.

Цель изобретения — повышение точности измерений тока в широком диапазоне температур за счет уменьшения температурной зависимости выходного сигнала, Цель достигается тем, что в датчике тока, содержащем датчик Холла, операционный усилитель и температурно-зависимый резистор, последний включен в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя между его выходом и неинвертирующим входом, причем температурный коэффициентт температурно-Зависимого резистора отрицательной обратной связи выбирают из условия а= — -, где а — температурный коэффициент резистора обратной связи; у — температурный коэффициент изменения выходного напряжения датчика тока с температурно-независимым резистором

2003983 честве дифференциального усилителя. Величина усиления сигнала с датчика Холла определяется соотношением величин резисторов 3 и 2. Делитель из резисторов 4 и 5 выравнивает коэффициенты усиления по 5 обоим входам; инвертирующему и неинвертирующему.

Выходное напряжение измерителя тока в общем виде представлено выражением

u(t) = k(t) . Вз® (1) 10 где k(t) — температурный коэффициент изменения выходного напряжения без учета температурной зависимости резистора отрицательной обратной связи.

При температурно-независимом рези- 15 сторе отрицательной обратной связи

U1 = Up+ } Up k(t) ° R3.о (2) где U> — выходное напряжение при верхней температуре;

Up — выходное напряжение при нижней 20 температуре;

R3.0 — величина резистора отрицательной обратной связи при нижней температуре.

В общем виде 25

U> = k(t). Йз.о(1+ а), (3) . Подставляя в выражение (3) значение

k(t) из выражения (2) и приравнивая к значению выходного. напряжения при нижней температуре 00, получают 30 (4) 35 операционного усилителя и его инвертирующим входом, причем температурный коэффициент температурно-зависимого резистора выбирают из условия

40 ) и

С1+))" где и - температурный коэффициент резистора обратной связи;

y - температурный коэффициент измерения выходного напряжения датчика тока с температурно-зависимым резистором обратной связи.

2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что резистор отрицательной обратной связи выполнен составным из двух переменных резисторов с температурными коэффициентами Pt и Р2 „йричем

Р1 > а, а. Р2 .< а "

Формула изобретения

1. ДАТЧИК ТОКА, содержащий- датчик

Холла, выводы которого соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя через первый и второй резисторы соответственно, неинвертирующий вход операционного усилителя через третий резистор соединен с общей шиной, в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя включен температурно-зависимый резистор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений тока в широком диапазоне температур за счет уменьшения температурной зависимости выходного сигнала, температурно-зависимый резистор включен между выходом

Для выполнения условия (4) резистор Вз отрицательной обратной связи выполнен из двух переменных температурно-зависимых резисторов R3.1 и R3.2 с разными по знаку температурными коэффициентами

Р1 и — Д, по абсолютной величине превышающими а .

При этом общий температурный коэффициент температурно-зависимого резистора R3 отрицательной обратной связи равен ф3 Кэ. 3.2

R3.t + 3.2

Изменяя величины переменных резисторов Я3,1 и Яз.2, можно добиться любого по величине и знаку коэффициента а: от/1 до — jb

Использование предлагаемого датчика тока позволяет выравнять выходные напряжения при верхней и нижней температурах в широком диапазоне температур и почти на порядок повысить точность измерений во всем интервале рабочих температур и, следовательно. приводит к повышению технических и технико-экономических параметров систем контроля и систем автоматического регулирования, где обычно используются измерители тока. (56) Андреев lO.À., Абрамсон Г.B. Преобразователи тока для измерений без разрыва цепи. Л.: Энергия, 1980, Авторское свидетельство СССР

М 13Т0583, кл. G 01 и 19/03, 1986,