Датчик тока

(19) фф (и) ЗСЮ 1 К 19/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСНОВВУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ(71) Всесоюзный ордена Трудового Краоного Знамени научно-исспеаоватепьский,проектно-конструкторский и технопогичеокий институт репестроения(56) 1. Авторское свндетепъство СССРМ 390638, кп. Н 02 М 3/32,21,04.70.2. Суворов Г.В. н ар, Автокопебатепьный датчик тока с параппепьными кананами преобразования,- "Приборы н техника експернмента", М., 1981, % 1,(84)(57) ДАТЧИК ТОКА, содержащий двухтактный автогенератор с времязадаю ф щнм эпементом, выпопненным в виде трансформатора, обмотка поамагничива: ния которого связана с входными зажимами,отничающийся тем, что, с цепью повышения быстродействия, трансформатор снабжен допонннтепьной обмоткой со средним выводом н аопопнитепьно введены четыре кпюча, два повторнтеня, два устройства управпения и четыре конденсатора, причем вход первого кпюча и вход первого устройства управ- пения присоединены к одному из крайних вывоаов аопопнитепьной обмотки трансформатора, вход второго кпюча и вход второго устройства управпевия присоединены к другому крайнему выводу аопопнитепьной обмотки трансфорюаторЮ, выход нер вого кдюча черве первый повторитепь связан с входом третьего кпкиа выход второго кпюча через второй йовторитепь соединен с входом четвертого кнюча управляющие входы первого и четвертого кпючей присоеаинееф к выходу первогоустройства ущевпения, управпяющие вхо ды второго и третьего кпкяей связаны с выходом второго устройства управления, средний вывод аопопнитеньной обмотки трансформатора и одни обкнадкн конаен- р саторов присоединены к общей вине, ару. гие обкпааки конденсаторов соответствен. но присоединены к выходам первого, второго, третьего и четвертого кнкией, а выходы третьего и четвертого кпючейобразуют выход датчика.1 10577Изобретение относится к эпектроизмеритепьной технике и может быть использовано в устройствах контропя, противо-,аварийного откпючения и эпектроприводе.Известен датчик тока, содержащий5цвухтактный транзисторный автогенераторс трансформаторной обратной связью, .сердечник трансформатора которого поцмагничивается измеряемым постоянным током(прохоцящим по силовому проводу, .процетому в окно серцечника, и двухтактныйР 3 -интегратор, вход которого связан свыходом автогенератора, а выхоа присоединен к выходу датчика 1 .Нецостатки датчика - непинейностьстатической характеристики в обпастимапых токов и нечувствитепьность к направпению тока,Наибопее близким по технической сущности к преапагаемому явпяется датчиктока, содержащий, цва параппепьных каналапреобразования, один из которых вкпючает поспеаоватепьно соединенные цвух.тактный автогенератор с времяэацающимэлементом, выполненным в виде трансформатора, обмотка поцмагничивания которого связана с вхоцными зажимами, и первый фипьтр нижних частот, а второй канап имеет аифференпирующий эпемент, ввыпопненный в виде цифференпирующеготрансформатора, первичная обмотка которого вкпючена во вхоцную цепь, а вто. ричная связана с входом второго фипьтра нижних частот, и сумматор, входыкоторого связаны с выходами первогои второго фипьтров,а выход сумматораобрвзует выход аатчйка 2.Недостатком известного датчика явпяется низкое быстроаействие, обусповпенное наличием относитепьно бопьшой постоянной времени первого фильтра нижнихчастот, выаепяющего постоянную составляющую выходного сигнапа.Цепь изобретения - повышение быстродействия датчика тока.Поставпенная цель достигается тем,что в датчике тока, содержащем двухтактный автогенератор с времяэадающимэпементом, выпопненным в виде трансформатора, обмотка подмагничивания которого связана с вхоаными зажимами, 50трансформатор снабжен цопопнитепьнойобмоткой со средним выводом и допопнитепьно введены четыре ключа, цва повторителя, цва устройства управления и четыре конденсатора, причем вход первого 55кпюча и вход первого устройства управпения присоединены к одному иэ крайнихвыводов цопопнитепьной обмотки транс 88 2 форматора, вход второго кпюча и вход второго устройства управпения присоеци иены к другому крайнему выводу цополнитепьной обмотки трансформатора, выход первого кпюча через первый повторитепь связан с вхоцом третьего кпюча, выход второго ключа через второй повторитель соединен с входом четвертого кпюча, управпяющие вхоаы первого и четвертого кпючей присоецинены к выходу первого устройства управпения, управпяющие входы второго и третьего кпючей связаны с выходом второго устройства управпения, средний вывод яопопнитепьной обмотки трансформатора и одни обкпадки конденсаторов присоединены к общей шине, цругие обкнадки конденсаторов соответственно присоединены к выхоаам первого, второго, третьего и четвертого ключей, а выходы третьего и четвертого кпючей образуют выход датчика.На фиг, 1 изображена эпектрическая схема датчика; на фиг. 2 - пинейные циаграммы напряжений.Датчик (фиг. 1) содержит двухтактный автогенератор 1 с времязацающим эпементом, выполненным в вице трансформатора, на магнитопроводе которого намотана цопопнитеньная обмотка 2 со срецним выводом, первое. и второе устройства 3 и 4 управпения соответственно, первый и второй ключи 8 и 6, первый и второй конденсаторы 7 и 8, повторители 9 и 10,. третий и четвертый кпючи 11 и 12, третий и четвертый конденсаторы ,13 и 14. Трансформатор автогенератора имеет обмотку 18 поцмагничивания, подключенную к входящим зажимам. Вход устройства 3 управпения и вхоц ключа .8 поакпючены к оцному из крайних вывоцов обмотки 2 трансформатора авто- генератора 1, а вхоц устройства 4 управ пения и вхоа кпюча 6 присоединены к ее другому крайнему выводу, Выход кпюча 5 через повторитель 9 присоединен к выходу кпюча 11, выхоц кпюча 6 через повторитепь 10 связан с вхоцом ключа 12, управпякпцие входы ключей 5 и 12 поакпючены к выходу устройства 3 управп ния, а управпяющие входы кпвчей 6 и 11 соединены с выхоаом устройства 4 управпения Средний вывод обмотки 2 трансформатора автогенератора 1 связан с общей шиной, к которой подкпючены одни из обкпадок конденсаторов 7,8,13 и 14, другие обкпааки которых поцкпючены к выходам ключей 8,6,11 и 12 соответственно. Выходы кпючей 11 и 12 образуют выхоц датчика.3 10577В преапагаемом датчике автогенератор 1, кпючи 5,6,11,12 и устройства3 и 4 управпения выпопнены на транзисторах.Устройство работает спеаующим образом.При отсутствии тока в контропируемой цепи, связанной с обмоткой 15 поцмагиичивания трансформатора автогенера,тора 1, сердечник трансформатора перемагничивается по симметричной петпеи скважность импупьсов, возникающих вв обмотке 2 трансформатора, равна двум,т.е. дпитепьности понупериоцов генериру,емых импупьсов равны между собой, аих амппитуды оаинаковы (фиг. 2 а, б),При поцмагничивании сердечника трансформатора автогенератора 1 контролирующим током, протекающим по обмотке 15псамагничивання, сераечник трансформаторайеремагничивается по несимметричнойпетпе и дпитепьности попупериодов генерируемых импупьсов сгановятся неодинаковыми. При этом амппитуды поножитепьных импупьсов, действующих в каждой поповине обмотки 2 относитепьно среанего. ее вывода, становятся также неоцинвковыми.,Это обусповпено тем, что скважностьгенерируемых импупьсов не равна цвум,30а вопьтсекуидные ппощаци допожитепьныхи отрицатвньных импупьсов на каждойпоповине обмотки 2 равны межцу собой,т.е. амппвтуаы попожитепьных и отрицатепьных импульсов, измеренные относитепьно среднего вывоаа обмотки 2, зави- З 5сят от вепичины и направпения измеряе, мого тока.Поц действием импупьсов, возникающих в каждой поповине обмотки 2 трансформатора автогенератора 1 по отношениюк ее среднему вывоау, в попожитепьные. попунериоцы на выходах устройств 3 и. 4 управпения попеременно формируютсяимпупьсы управце ния, поочереано открывающие кпючи 5 и 11 и кпючи 6 и 12, 45прйчем когда, например, кпюч 5 закрыт,то кпюч 11 открыт и, соответственно,когда ключ 6 закрыт, кпюч 12 открыт,При этом кпючи 5 и 6 открываются, когавнапряжение на их входах, образованных 50емиттерами транзисторов. ключей, по отношению к среднему выводу обмотки 2трансформатора попожитепьно,Таким образом, в попожитепьные попупериоаы через открытые кпючи 5 и 6 поочередно заряжаются конаенсаторы 7 и 8.Когда ключи 5 и 6 закрываются, напряжение в этот момент запоминается на 88 4конденсаторах 7 и 8 (фнг, 2 в,г). Таз, как автогенератор 1 питается через ре.зистор, то вершины генерируемых импупь сов не ппоские, а со значитепьными спадами. За счет этого на конденсаторах 7 и 8 присутствуют значитепьные пульсации напряжения. В спецующнй попожитепьный полупернод один иэ конденсаторов 7 ипи 8 в зависимости от того, на какой попо- вине обмотки 2 трансформатора амппитуаа попожитепьного импупьса больше, дозаряжается цо вепичины этого импупьса, а другой разряжается до вепичииы импупь са, действующего в цругой юновиие обмотки 2 трансФорматора.Через повторитепи 9 и 16 напряжение с конденсаторов 7 и 8 поступает на входыкпючей 11 и 12, которые управпяютсяустройствами 3 и 4 управпения. При этомконденсаторы 13 и 14 запоминают вепичину напряжения, до которой заряжены конденсаторы 7 и 8, в реэупьтате чегона конденсаторах 13 и 14 пупьсациимапы по сравнению с попеэным сигнапом (фиг. 2 а, е).Выходное напряжение датчика явпяеэ- ся разностью напряжений на конденсаторах 13 и 14 и снимается с выходовкпючей 1 1 и 12.Высокое быстродействие датчика достигается за счет того, что постоянныевремени заряаа и разряда всех онденсаторов мапы. Постоянная времени заряааконденсаторов 7 и 8 опреаеняется ихемкостью и вепичиной сопротивпений открытых кпючей 5 и 6, а постоянная вре-мени разряда конаенсаторов 7 и 8- вепичиной сопротивпения этих кпючей винверсном режиме, вепичиной сопротивпения каждой поповины обмотки 2 трансформатора автогенератора 1 и значениямиемкостей конденсаторов 7 и 8. Постоянная времени заряда конденсаторов 13 и14 опредепяется их емкостями и вепичиной сопротивпения открытых кпючей 11 12, а постоянная времени разряда конденсаторов 13 и 14 - их емкостями, вепичинами сопротивпений открытых кпючей 11 и 12 в инверсном режиме и мапой вепичиной выходного сопротивпения повторителей 9 и 10. Время измерения тока в данном спучае может быть менее двух периодов частоты автогенератора 1,Дпя получения высокой точности измерения датчик тока спеаует нагружать на усипитепь с бопьшим входным сопротнвпением, например на аифференпиапьный усипитепь,5 1057788 ЬВведение дополнительных элементов действием датчиков, спедоватепьно, ущерб выгодно отпичает пред датчик от короткого замыкания, который завитока от прототипа, так как за счет малой сит от времени отключения, уменьпатся постоянной времени заряда и разряда при применении предлагаемого датчика конденсаторов быстродействие повышает тока. Кроме того, на выходе датчика / ся в 2-3 раза, что позволяет применять практически отсутствуют пульсации за этот датчик в быстродействующих уст-счет того, что нри перезаписи сигнала с ройствах противааварийной автоматики., одного конденсатора на другой происходит Быстродействие устройства репейной за- отстройка от помех, возникающих при щиты во миогом .определяется быстро- О переключении кпючей.г.1 ВНИИ ПИ ЗакаТираж 873 95 73/43дписное филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул, Проектная г