Датчик постоянного и переменного тока

соки соаетснихсоциАлистичеснихРЕСПУБЛИК 1 К 19/00,Й КОМИТЕТ СССР БРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪ 9ГОСУДАРСТВЕН ПО ДЕЛАМ ИЗ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 11ЯКАУ ВТОРСКОМУ СВИДЕТ удовогосследоваукторскийт релестр о Р983. о ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобре измерениямдля преобра циональных току, с обе развязки. Ц ектроованоопорнномускойяется тение относится к э и может быть исполь ования сигналов, и остоянному и перем печением гальванич лью изобретения явл(46) 23.10.86. Бюл, У 39 (71) Всесоюзный ордена Т Красного Знамени научнотельский, проектно-конст и технологический инстит ения(53) 621.317.7(088,8) (56) Авторское свидетель В 983716, кл. С 01 С 7/1 С 01 Н 19/00, 13.0.79.Авторское свидетельст Р 1160325, кл, С 01 К 19 (54) ДАТЧИК ПОСТОЯННОГО И повышение точности преобразования эа счет исключения постоянной составляющей тока намагничивания трансформаторов и упрощения датчика за счет исключения дополнительных нелинейных элементов. Датчик постоянного и переменного тока содержит трансформаторы 1 и 4 с одинаковыми коэффициентами трансформации, дифференциальные усилители 2 и. 7, резисторы 3, 5, б, 8. В устройстве обеспечивается симметричный режим автоколебаний генератора на дифференциальном усилителе 2, трансформаторе 1 и резисторах 3, 5, б не зависящий от выходного напряже- Ф ФЯ ния датчика и первичного тока, Поскольку питающее обмотку трансформатора 1 напряжение симметрично, в токе намагничивания отсутствуют постоянная Сю составляющая и ошибка, обусловленная ею. Повышается точность измерения тока в первичной цепи и исключается возможность подмагничивания второго трансформатора постоянной составляющей этого тока, 2 ил.Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано для преобразования сигналов, пропорциональных постоянному и переменному току, с обеспечением гальва нической развязки.Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет исключения постоянной составляющей тока намагничивания трансформаторов и уп рощения датчика за счет исключения дополнительных нелинейных элементов.На Фиг.1 изображена блок-схема устройства, на фиг,2 - диаграммы, поясняющие его работу.Устройство (фиг. 1) содержит трансформатор 1 начало вторичной обмоткикоторого соединено с выходом диффе, ренциального усилителя 2 и одним выводом резистора 3, а конец - с началом вторичной обмотки трансформатора4 и одновременно с инвертирующим входом дифференциального усилителя 2 ис одним выводом резистора 5. Второй 25вывод резистора 3 соединен с неинвертирующим входом дифференциальногоусилителя 2 и с одним выводом резистора 6, второй вывод которого присоединен к общей шине, с которой такжесоединен второй вывод резистора 5.Конец нторичной обмотки трансформатора 4 соединен с инвертирующим входомдифйеренциального усилителя 7 и содним выводом резистора 8, второй вывод которого одновременно соединен свыходом дифференциального усилителя7, выходным зажимом датчика и входоммасштабного преобразователя 9, выходкоторого соединен с неиннертирующимвходом дифференциального усилителя 7,40Первичные обмотки трансформатора 1 и4, соединенные последовательно согласно, предназначены для включения вцепь контролируемого тока,Устроиство работает следующим обн45разом.Прн отсутствии контролируемого то-ка н первичных обмотках трансформато. ров 1 и 4 напряжение на выходе датчика отсутствует, При этом генератор,образованный дифференциальным усилителем 2, вторичной обмоткой трансформатора 1, резисторами 3, 5 и 6, работает в автоколебательном режиме, ина его выходе, образованном резистором 5, н этом режиме имеется лишьпеременная составляющая напряжения,обусловленная протеканием через резнстор 5 токанамагничивания тран,сформатора 1 (Фйг.2 б) величина которого при насыщении магнитопроводатрансформатора 1 достигает значенияпосле чего происходит переключение полярности напряжения, подводимого к вторичной обмотке трансформатора 1 с выхода дифференциальногоусилителя 2, Для этой переменной составляющей напряжения, формируемой нарезисторе 5, вторичная обмотка трансформатора 4 представляет собой большое сопротивление, поскольку магнитопровод его ненасыщен. Поэтому ток вовторичной обмотке трансформатора 4практически отсутствует, и напряжениена выходе дифференциального усилителя,7 равно нулю, так как отрицательнаяобратная связь, осуществляемая посредством резистора 8, действует намного сильнее, чем положительная -через масштабный преобразователь 9,При протекании контролируемого постоянного или переменного тока черезпервичные обмотки трансформаторов 1и 4 появляется пропорциональная емупостоянная или переменная составляющая и в цепях нторичных обмоток трансформаторов,Для постоянной составляющей (или переменной, протекающей одновременно в первичной и вторичной обмотках) вторичная обмотка трансформатора 4 представляет собой малое сопротивление, равное омическому (или активному) сопротивлению вторичной обмотки трансформатора 4 (если пренебречь индуктинностью рассеяния этойобмотки, очень малой для тороидального трансформатора), При этом ток, протекающий через вторичную обмотку трансформатора 4 и резистор 8, обуславливает появление на выходе дифференциального усилителя 7 напряжения, равного сумме падений напряжений на резисторе 8 и на вторичной обмотке трансформатора 4 от тока, пропорционального контролируемому первичному току, Напряжение с выхода дифференциального усилителя 7 через масштабный преобразователь 9 подается на его неиннертирующий вход обеспечивая смещение напряжения на нем на величину, равную падению на-" пряжения на вторичной обмотке трансформатора 4. Тем самым обеспечивается поддержание нулевого уровня среднего значения напряжения на резисторе 5, Результатом этого является симметрич1265628 ль С,Вейский опович К ставитехред И.П актов Н.Яцол ррект дписнПатаи аказ 5656/39 ВНИИПИ по 113035, тираж 728 Государственного елам изобретений Москва, Ж, Ра П комитета СС и открытий ушская наб., Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ный режим автоколебаний генератора,независящий от выходного напряжениядатчика (фиг.2 а и б) и величины контролируемого первичного тока,Поскольку питающее вторичную об"мотку трансформатора 1 напряжение Пгенератора симметрично, в токенамагничивания трансформатора 1 йостоянная составляющая отсутствует, чемисключается возможность подмагничива-.10ния магнитопровода трансформатора 4постоянной составляющей и повышаетсяточность преобразования контролируемого тока.15В то же время обеспечение симметричного режима перемагничивания магнитопровода, трансформатора 1 позволяет исключить имеющиеся в известномдатчике нелинейные элементы, что дополнительно упрощает предлагаемыйдатчик,Формула изобретения25 Датчик постоянного и переменного тока, содержащий два трансформатора с.одинаковыми коэффициентами трансформации, первичные обмотки которых соединены последовательно согласно, Зо два дифференциальных усилителя, выход первого из которых соединен с первым выводом вторичной обмотки первоготрансформатора и через первый резистор подключен к собственному неинвертирующему входу, второй вывод вторичной обмотки первого трансформатораприсоединен к первому выводу вторичной обмотки второго трансформатора,инвертирующему входу первого дифференциального усилителя и первому выводу второго резистора, второй выводвторичной обмотки второго трансформатора соединен с первым выводом третьего резистора, и масштабный преобразователь, вход которого подключенк выходу второго дифференциальногоусилителя, присоединенному к вь 1 ходному зажиму датчика, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования и упро"щения, второй вывод вторичной обмот-,ки второго трансформатора подключенк инвертирующему входу второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого присоединен квыходу масштабного преобразователя,а выход соединен с вторым выводомтретьего резистора, неинвертирующийвход первого дифференциального усилителя через дополнительно введенныйчетвертый резистор подключен к общейшине, к которой присоединен второйвывод второго резистора.