Датчик постоянного тока

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союэ СоветскихСоциалистическихРеспублик он 947779 ф(22) Заявлено 02,01,80 (21) 2863892/18-21 РЦМ.Нл. 6. 01 К 19/20 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий. 7(088.8) Опубликовано 300782. Бюллетень М 28 Дата опубликования описания 30.07.82(54) ДАТЧИК ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля тока низковольтных электроустановок постоянного тока.Известен датчик постоянного тока, содержащий магнитоуправляемый контакт, расположенный в магнитном поле катушки, обтекаемой контролируемым током, источник магнитного поля смещения, выполненный, например, в виде постоянного магнита, и элементы, регулирующие положение постоянного магнита относительно магнитоуправляемого контакта Ц .Недостатком иэвестногр датчика является сложность конструкции катушки датчика, а также значительные габариты, обусловленные относительно большим числом витков катушки, необходимых для создания магнитного поля, достаточного для замыкания магнитоуправляемого контакта.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик постоянного тока, содержащий магнитный усилитель, обмотка управЛения которого включена в цепь контролируемого тока, генератор прямоугольных импульсов в цепи переменно. -го тока магнитного усилителя., выпрямитель, присоединенный своим входомк выходу магнитного усилителя, и нагрузочный резистор, шунтированныйконденсатором, подключенный к выходувыпрямителя С 27.Известный датчик потребляеФ значительную мощность по цепи переменного тока и имеет относительно небольшой линейный участок характеристики, ограниченный выходным напряжением генератора прямоугольных импульсов.Цель изобретения - расшрениелинейности характеристики и снижениепотребляемой мощности по цепи пере.менного тока.Поставленная цель достигаетсятем, .что в датчик постоянного тока,содержащий магнитный усилитель, обмотка управления которого включенаво входную цепь, генератор прямоугольных импульсов в цепи переменного тока магнитного усилителя, вы прямитель, присоединенный своиивходом к выходу магнитного усилителя и нагрузочный резистор, шунтированный конденсатором, введен усилитель на транзисторе и источник пи- ЗО тания, причем переход эмиттер-базатранэистора присоединен к выходувыпрямителя, а переход база-коллек-тор через нагруэочный резистор соединен с источником питания,На Фиг. 1 изображена блок-схемадатчика постоянного тока 1 на Фиг. 2 - 5зависимость выходного напряжениядатчика от кратности контролируемо"го тона по отношению к номинальномузначению,Датчик постоянноготока содер-,10жит магнитный усилитель 1 (Фиг.1);имеющий обмотку 2 .управлений,включенную во входную ,цепь, обМотку Э цепи переменного тока, генератор 4 прямоугольных импульсов, 15включенный в цепь переменного токамагнитного усилителя, выпрямитель 5,/вход которого соединен с выходоммагнитного усилителя 1, усилительна транзисторе б, нагрузочный резистор 7, шунтированный конденсаторомВ, и источник 9 коллекторного питания транзистора б.Транзистор б усилителя включенпо схеме с общей базбй, причем переход эмиттер-база транзистора присоединен к выходу выпрямителя 5, переход база-коллектор транзистора черезнагрузочный резистор 7, шунтированный конденсатором 8, включенный вцепь коллектора транзистора, присо 30единен к выводам источника 9 коллекторного питания.Датчик постоянного тока работаетследующим образом.При наЛичии тока в токоведущей .35шине электроустановки по обмотке 2управления магнитного усилителя 1протекает часть Л контролируемоготока токоведущей шины, которая осуществляет подмагничивание магнитопровода магнитного усилителя 1. Одновременно в обмотки 3 цепи переленного тока магнитного усилителя 1 с выхода генератора 4 прямоугольных импульсов поступает переменное напряжение прямоугольной Формы, под действием которого в цепи переменноготока магнитного усилителя 1 протекает переменный ток, являющийся выходным током магнитного усилителя 1.Выходной ток магнитного усилителявыпрямляется двухполупериодным выпрямителем 5 и с его выхода поступаетв цепь перехода эмиттер-база транзистора б усилителя, являющегося нагрузкой выпрямителя 5 При этом среднеезначение выпрямленного выходноготока магнитного усилителя пропорционально току 2, протекающему по обмотке 2 управления магнитного усилители, и, следовательно, контролируе- ЬОмОму току в токоведущей шине электрс-установкИ. Так как коэФФициент пера,цачи по току транзистора, включенного по схеме с общей базой,равен единице, то значение кол лекторного тока транзистора б1оказывается также пропорциональнымтоку 3 и контролируемому току.Коллекторный ток транзистора б,протекая по нагрузочному резистору 7,создает на его сопротивлении падениенапряжения Ц являющееся выходнымсигналом датчикаКонденсатор 8, шунтирующий нагруэочный резистор 7,сглаживает пульсации выходного сигна"ла датчика,Характеристика датчика представляет собой зависимость падения напряжения на нагрузочном резисторе 7(фиг.2) от тока Д в обмотке 2 управления магнитного усилителя, выраженному в кратностях по отношению к егономинальному значению Юй,В известных устройствах линейныйучасток характеристики ограничивается значением напряжения генератора 4прямоугольных импульсов, повышениекоторого приводит к увеличению лощ .ности генератора и росту габаритов.В предлагаемом датчике расширениелинейной части характеристики в область больших значений контролируемого тока, причем без снижения ее крутизны определяется напряжением источника 9 коллекторного .питания, которое выбирают большим по абсолютномузначению, чем напряжение генераторапрямоугольных импульсов, При этомгабариты датчика не возрастают.Кроме того, расширение линейнойчасти характеристики датчика при одновременном снижении потреблениямощностИ по цепи переменного токапроисходит за счет снижения сопротивления нагрузки магнитного усилителя,так как усилитель на транзисторе,включенном по схеме с общей базой,имеет малое входное сопротивление,существенно меньшее сопротивлениенагруэочного резистора 7. Снижениесопротивления нагрузки магнитногоусилителя датчика позволяет в своюочередь снизить напряжение. генератора прямоугольных импульсов по сравнению с прототипом и уменьшить егомощность и габаритыИспользование предлагаемого датчика позволяет увеличить диапазонконтролируемых токов и снизить стоимость устройств контроля тока вэлектроустановках постоянного тока.Формула изобретенияДатчик постоянного тока, содержай магнитный усилитель, обмоткаправления которого включена во входную цепь, генератор прямоугольных импульсов в цепи переменного тока магнитного усилителя, выпрямитель, присоединенный своим входом к выходуфилиал ППП "Патентф, г.ужгород, ул.Проектная, 4 магнитного усилителя, и нагруэочныйреэиСтор, шунтированный конденсатором, о т л и ч а ю ц и й с я тем,что, с целью расщирения линейностихарактеристики и снижения потребляемой модности по цепи переменного тока, введен усилитель на транзистореи источник питания, причем переходзмиттер-база транзистора присоединенк выходу выпрямителя, а переход база-коллектор через нагрузочный резистор соединен с источником питания. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США В 3634794,кл. 335-153, 1972,2. Могилевский Г.В. и др. Бесконтактные устройства защиты для низковольтных электрических аппаратов.М., фЭнергияф,.1971, с. 27-30,1 О рис. 9 (прототип).