Устройство для измерения малых токов

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕЙИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2811,77 (21) 2546794/18-2с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 0502,80. Бюллетень М 5Дата опубликования описания 050280 осударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(7 1 ) Заявитель 54) уСТРОйСТВ ИЕРЕНИЯ МЯЛ ОВ Изобретение касается контрольноизмерительной техники и предназначено для измерения малых токов одновременно в логарифмическом и линейноммасштабах при реализации систем управления, контроля и защиты ядерных реакторов,Известно устройство для измерениямалых токов, содержащее усилитель,на выходе которого установлен основной делитель напряжения, диод,включенный между входом усилителяи средним выводом делителя напряжения, а также дополнительный делитель. 5напряжения, дифференциальный усилитель, входы которого подключены ксредним выводам обоих делителей напряжения, и сумматор, один вход которого соединен со средним выводомдополнительного делителя напряжения,а другой вход - с выходом дифференциального усилителя ичерез резистор - со средним выводам основногоделителя напряжения, Сигнал в логарифмическом масштабе снимается с выхода усилителя, а в линейном масш-табе - е выхода сумматора (11.Недостатком известного устройства.является ограниченный диапазон измерения тока в линейном масштабе, располагающийся в пределах 3-4 декад.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения малых токов, содержащее сумматор, одна из входных клемм которого подключена к выходной клемме инвертора, а другая входная клемма через последовательно сординенные диод и первый из резисторов - ко входной клемме усилителя, связан- ной с датчиком тока, дифференциальный усилитель, клемма неинвертирую-шего входа которого подключена ко входной клемме инвертора и к первой выходной клемме устройства, цепь из последовательно соединенных второго резистора и переключателя, включенную параллельно первому резистору между клеммой инвертируюшего входа и выходной клеммой дифференциального усилителя, связанной со второй выходной клеммой устройства, третья выходная клемма которого соединена с выходом сумматора 2.В известном устройстве измерение тока в широком диапазоне производится не непрерывно, а путем переключения резисторов в отрицательной обгратной связи дифференциального усилителя. Такая схема может быть работоспособна при входных сигналахмедленно меняющихся во времени. Для быстроиэменяющихся входных сиг" налов переключение приводит к кратковременным насыщениям дифференциального усилителя иэ-за конечного временни переключения резисторов, которое реально составляет десятки миллисекунд. Насыщение дифференциального усилителя обуславливает потерю информации как по линейному, так и по логарифмическому выходам.Таким образом, основным недостатком известного устройства являетсяналичие потери информации при быстрокзменяюшихся входных сигналах,В Системах аварийной защиты ядерного реактора потеря информации недопустима, так как это приводит кее ложному срабатыванию, и в конечном счете, к остановке ядерного реактораПростой ядерного реактораи его повторнйй пуск связаны с большими экономическими затратами.Кроме того, применение в схемедифференциального усилителя с высокими техническими характеристикамисущественно усложняет известное устройство. Цель изобретения - устранениепотери информации при измерении тока в линейном масштабе, а также упрощение измерительного устройства.Для этого в устройство для измерения малых токбв, содержащее основной сумматор, одна иэ входных клеммкоторого подключена к выходной клемме инвертора, а другая входная клемма через последовательно соединенныедиод и первый из резисторов - ковхоцной клемме усилителя, связаннойс датчиком тока, введены дополнительный сумматор и ограничитель, причемодна из входных клемм дополнительного сумматора соединена с выходнойклеммой инвертора, а другая входная .клемма - с выходной клеммой усилителя, с первой выходной клеммой устройства, с одним иэ выводов второгорезистора и с одним из выводов ограничителя, другие выводы ограничителя.и второго резистора подключенык точке соединения первого резистора.с основным сумматором, общаято 4 ка диода и первого резисторасоединена со входной"клеммой инвертора, выходная клемма инвертора подключена ко второй, а выходные клем- "ЖГосйовного"и дополнительного сумматоров - соответственно к третьейи четвертой выходным клеммам устройства.На чертеже представлена функцио "йаМЪйаясхема "йредложейногоустройства.Устройство содержит усилитель 1,диод 2, резисторы 3, 4, ограничитель5, инвертор б, основной сумматор 7,дополнительный сумматор 8, датчиктока 9Устройство работает следующим образом.Ток от датчиков 9 течет черезпоследовальную цепь, состоящую издиода 2 и резисторов 3, 4, посколькувеличина входного сопротивления усилителя 1 на 2-3 порядка выше величины суммарного сопротивления диода2 и резисторов. 3, 4. Падение напряжения на диоде 2 является логарифмической Функцией и определяется выражениемгде К - коэффициент пропорцинальности, зависящий от типа 20диода;1 ь - величина входного тока1 - величина собственного токадиода.напряжение, создаваемое входным 25 током на резисторах 3, 4 являетсялинейным и определяется выражением Если динамический диапазон, который имеет данное устройство оказывается недостаточным, то его расширяют путем изменения кратности резисторов 3 и 4, или увеличением числа дополнительных резисторов с параллельно включенным ограничителем.Устранение потери информации при измерении малых токов в линейном масштабе в широком диапазоне их изменения не допускает ложного срабатывания схемы аварийной защиты, что позволяет более экономично эксплуатировать ядерный реактор. 55 60 30 где В 1 и 22 - величины сопротивлениярезисторов 3, 4. напряжение на выходе усилителя 1 представляет собойсумму напряжений Плог и Плнн . Выход/ное напряжение усилителя 1 подаетсяна один иэ входов дополнительногосумматора 8, а к другому его входуподводится инвертированное инвертором 6 напряжение Пцг . Следовательно, напряжение на выходе сумматора8 соответствует напряжению Пин 40 Когда напряжение на резисторе 4 достигает величины, достаточной длявключения ограничителя 5, то напряжение на этом резисторе ограничиваетсяна уровне включения ограничителя ипочти не изменяется при увеличениивходного тока, При этом напряжениена выходе основного сумматора 7 име-ет также линейный характер и определяется выражением50лин эх 1714294 Формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, авторское свидетельство СССР9345858, кл, С 21 С 7/10, 1971.2. Авторское свидетельство СССР2 О (по заявке Р 2380770; по которой принято решение о выдаче авторского сви,детельства), кл. 6 01 й 19/00, 1976,Составитель Л;МорозовВ,Сапирштейн Техред М,Келемеш Корректор Г.Решетник Редак 9278/41 Тираж 1019 ЦНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РаушскПодписята СССРтийд. 4/5 Лака коми и отк ая на Филиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Кроме того исключение дифферен- циального усилителя упрощает реализацию схемы устройства и значительно снижает его стоимость. Устройство для измерения малых токов, содержашее основной сумматор, одна иэ входных клемм которого подключена к выходной клемме иньертора, а другая входная клемма через последовательно соединенные диод и первый иэ резисторов - ко входной клемме усилителя, связанной с датчиком тока, ,о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, сцелью устранения потери информации при измерении тока в линейном масштабе и упрощения, в него введеныдополнительный сумматор и ограничитель, причем одна из входных клемм дополнительного сумматора соединена с выхощной клеммой инвертора, а другая входная клемма - с выходной клеммой усилителя, с первой выходнойклеммой устройства, с одним из выводов второго резистора и с одним извыводов ограничителя, другие выводыограничителя и второго резистораподключены к точке соединения первого резистора с основным сумматором,общая точка диода и первого резисторасоединена со входной клеммой инвертора, выходным клемма инвертора подключена ко второй, а выходные клеммыосновного и дополнительного сумматоров - соответственно к третьей и четвертой выходным клеммам устройства.