Датчик тока

ЕТЕНИ Черниговскии ение Черниговскии змеритепьнои техКемитет Реесийекей Федерации пе патевтам и теварнмм знакам ОПИСАН 1(й) 0 й 3 66 2нике и может быть использовано при проектировании и настройке приборов, предназначенных дпя 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 вкеочен в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя. 1 зл. ф-пы, 1 ип.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,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-. нйтопроводе 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 знергоемок.Наиболее близким по общности структурных признаков и по достигаемому эффекту к заявляемому датчику тока является измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий дифференциальньй 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 первого 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 двухпеременных резисторов с температурными40 коэффициентами Р 1 ир 2, причем р 1 )а,а Да,На чертеже представлена структурнаясхема предлагаемого датчика тока.Датчик тока содержит датчик Холла 1,45. помещенный в магнитный поток, создаваемый измеряемым тоом, резистор 2 делителя обратной связи, резистор 3отрицательной обратной связи, состоящий из двух переменных. температурно-зависимых резисторов 3,1 и 3,2 с разными по знакутемпературными коэффициентами, резисторы 4 и 5, выравнивающие усиление по неинвертирующему и инвертирующему входам операционного усилителя 655 Датчик работает следующим образом.Создаваемый измеряемым током магнитный поток вызывает пропорциональноеизменение напряжения датчика Холла 1.Сигнал с датчика Холла усиливается операционным усилителем 6, используемым в ка 5 1015203035 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 диапазонетемператур,Цель изобретения - повышение точности измерений тока в широком диапазонетемператур за счет уменьшения температурной зависимости выходного сигнала,Цель достигается тем, что в датчике тока, содержащем датчик Холла, операционный усилитель и температурно-зависимыйрезистор, последний включен в цепь отрицательной обратной связи операционногоусилителя между его выходом и неинвертирующим входом, причем температурный коэффициентт температурно-Зависимого резистора отрицательной обратной связи выбирают из условияа: т,-,где а - температурный коэффициент резистора обратной связи;у - температурный коэффициент изменения выходного напряжения датчика токас температурно-независимым резистором2003983 честве дифференциального усилителя. Ве-.личина усиления сигнала с датчика Холлаопределяется соотношением величин резисторов 3 и 2. Делитель из резисторов 4 и 5выравнивает коэффициенты усиления по 5обоим входам; инвертирующему и неинвертирующему.Выходное напряжение измерителя токав общем виде представлено выражениемО(т) = (т) , Вз(2), (1) 10где К(т) - температурный коэффициент изменения выходного напряжения без учета температурной зависимости резистораотрицательной обратной связи,При температурно-независимом резисторе отрицательной обратной связиО 1 = Оо + ) Оо Цт) . Вз,о (2)где О 1 - выходное напряжение при верхнейтемпературе;Оо - выходное напряжение при нижней 20температуре;Вз,о - величина резистора отрицательной обратной связи при нижней температуре,В общем виде 25О = с(1). Вз.о(1+ а), (3)Подставляя в выражение (3) значение1(т) из выражения (2) и приравнивая к значению выходного.напряжения при нижнейтемпературе Оо . получают ЗО(4) 35операционного усилителя и его инвертирующим входом, причем температурный коэффициент температурно-зависимого резистора выбирают из условия40 уиС 1 + ) "где и - температурный коэффициент резистора обратной связи;у - 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 Р 1 и Р 2 йричем, .81 а,а. Р 2а" Ф о рмул а и зоб ретен и я 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 Вз.1 и Вз,2 с разными по знаку температурными коэффициентами В 1 и - Р 2, по абсолютной величине превышающими а,При этом общий температурный коэффициент температурно-зависимого резистора Вз отрицательной обратной связи равенф23. 3.2В 3.1 + В 3.2Изменяя величины переменных резисторов Вз.1 и Вз.2, можно добиться любого по величине и знаку коэффициента а: от Р 1 до - /ЪИспользование 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 0.А Абрамсон Г.В. Преобразователи тока для измерений без разрыва цепи, Л.: Энергия, 1980,Авторское свидетельство СССР М 1370583, кл. 6 01 В 19/03, 1986,