Устройство для измерения постоянного тока

ектро-. е относится кехнике. Цель и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(21) 4106216/2 (22) 06,06,86 (46) 15,05,88, (72) А.П. Сине (53) 621.317.3 (56) Авторское В 1056068, кл.01.03. 1982.Авторское с В 1270713, кл, (54) УСТРОЙСТВ ЯННОГО ТОКА (57) Изобретен измерительной ния - расширение диапазона измеренияпостоянного тока. Устройство содержимагнитный преобразователь на ферромагнитных сердечниках 1 и 2, генератор 7 затухающих колебаний, элемен10 обратной связи, интегратор 13,.преобразователь 14 тока, запоминающий элемент 15 и синхронизатор 16.Ввдение цифроаналогового преобразователя 17, счетчиков 18 и 19, нульоргана 20, элемента 21 совпаденияи образование новых функциональныхсвязей позволяет достичь цели изобретения. 2 ил.Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано в качестве измерителя постоянного тока с гальванической развязкой между цепью измеряемого5 тока и входом устройства.Целью является расширение диапазона измерения постоянного тока путем компенсационного преобразования входного сигнала в цифровой код.На фиг. 1 приве, цена Функциональная схема устройства для измерения постоянного тока; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его рабо гу, 15Устройство содержит магнитный преобразователь на ферромагнитных сердечниках 1 и 2 с входными обмотками 3 и 4, обмотками 5 и 6 возбуждения, соединенными с выходом генератора 7 затухающих колебаний компенсационными обмотками 6 и 9 включенными на выходе элемента 10 обратной связи встречно по отношению к входным обмоткам 3 и 4, и с вьг.:одными обмотками 11 и 12, подключенными к информационному входу интегратора. 13, выход которого подключен к входу элемента 10 обратной связи преобразователь 14 тока, включенный в цепь компенсацион 30 ных обмоток 8 и 9, запоминающий элемент 15, синхронизатор 16, цифроаналоговый преобразователь 17, первый 18 и второй 19 счетчики, нуль-орган 20 и элемент 21 совпадения, выход цифроаналогового преобразователя 17 соединен с вторым входом преобразователя 14 тока, а вход - с. выходом второго счетчика 19, выход первого счетчика 18 через элемент 21 совпадения под 40 ключен к установочному входу запоминающего элемента 15, выход преобразователя 14 тока через нуль-орган 20 подключен к первым входам гервого .18 и второго 19 счетчиков, первый выхсд45 синхронизатора 16 подключен к управляющему входу генератора 7, второй выход - к управляющему сбросовому входу запоминающего элемента 15 и входу элемента 21 совпадения, третии выход - к управляющему входу интег ратора 13, четвертый выход - к управляющим входам первогс 18 и второго 19 счетчиков, вторые входы которых соединены с выходом тактового генератора эталонной частоты (не показан) 55Синхронизатор 16 периодически(Н, на фиг, 2 б) запускает генератор 7, вырабатывающий пакеть затухающих колебаний тока (1, на фиг. 2 в), протекающего по обмоткам 5, 6 и необходимого для осуществления безгистерезисного намагничивания сердечников 1, 2, Амплитудное значение напряженности возбуждающего поля, создаваемое затухающим током т, постепенно уменьшается от максимального, обеспечивающего техническое насыщение сердечников 1 и 2, до нуля. ПО мере уменьшения амплитуды тока 1, возбуждения амплитуда индукции В перемагничивания становится меньше индукции насыщения ВВ (момент СС +з/фиг. 2 в) и совместное действие возбуждающего поля (фиг. 2 в) и постоянного по характеру входного тока 1в 1 (фиг, 2 а) начинает вызывать безгистерезисное перемагничивание сердечников 1 и 2, Среднее значение их индукции В,р, равное нулю до моментас С + + М , начинает стремиться к величине1 в."Вг 1 1 в(где и,- безгистереСрзисная магнитная проницаемость сердечников: И = И = Ы - число витковВх в 4входной обмотки; 1,. - средняя длина сердечников 1, 2).Интегратор 13, до момента времени- + аГ, находившийся в режиме "С рос", сигналом Б ,(Фиг. 2 б) по управляющему входу переводится в режим "Интегрирование". Напряжение с выходных обмоток 11 и 12 поступает на вход интегратора 13, напряжение Б,1 (фиг. 1 г) на выходе которого стремится к величине,14 ььъ Б Ых2БГ вхсргде- постоянная времени интегратора;Я - число витков выходных Обмоток11 и 12 и площадь.поперечного сечения сердечников 1 и 2соответственно.Однако как только под действиемначинает изменяться среднее значение индукции В, и появляется напряжение на выходе интегратора Ц, в цепи компенсационных обмоток 8, 9 появляется ток ., (Фиг. 2 д):"1 1 сгде 1 , - коэффициент передачи элемента 10 Обра.тной связи.(5) Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я цпе н (д ьд 1) Вследствие встречного включения компенсационных 8, 9 и входных 3, 4 обмоток ток д компенсации препятствует изменению среднего значения индукЦии Вс вхОДным тОкОИ д5 ВыБ 4 ьы Б 1 вБ (с)= 2 В, (с)= - 2 рр 1 л л гег 1ср После некоторого переходного процесса (фиг. 2 г, д при+ ье, с с ссс + дт ) устанавливается динамиФческое равновесие, которое так же, 15 как и в прототипе, характеризуется равенством д = д , (фиг. 2 д).В момент времени=+ьуправляющий импульс О, (фиг. 2 б) синхронизатора 16 осуществляет запуск 20 первого 18 и второго 19 счетчиков. Последовательность импульсов от тактового генератора эталонной частоты поступает на вторые входы счетчиков 18 и 19. Ступенчато возрастающий ток 25(фиг. 2 е), определяемый выраже- нием 30 с выхода цифроаналогового преобразователя 17 поступает на второй вход преобразователя 14 тока (ьд = сопя- величина ступени квантования цифроаналогового преобразователя; 1 = ОЬ - число шагов (ступеней) квантования. цифроаналогового преобразователя).В преобразователе 14 тока производится сравнение тока компенсации 1 40 с выходным током д, цифроаналогового преобразователя 17. При этом выходное напряжение преобразователя 14, определяемое разностью по мере достижения равновесия (Вд 1- д ) стремится к нулю (к - коэффициент передачи преобразователя 14 тока), Следует отметить, что преобразователь 14 тока является в предлагаемом устройстве последним звеном, в котором преобразование информации осуществляется в аналоговой форме, причем выполнение этого преобразования компенсационным методом делает непринципиальным вопрос о линейности характеристики преобразователя 14 тока,так как для обеспечения преобразования достаточно, чтобы линейность обеспечивалась не в диапазоне д, = 1е ма.;ф а в диапазоне (д -ьд 1) =д. Дальнейшее преобразование и представление информации в устройстве осуществляется в дискретной форме, которая обеспечивает путем задания той или иной разрядности чисел теоретически любой наперед заданный линейный диапазон,Число И шагов (ступеней) кванто 3вания цифроаналогового преобразователя 17 подсчитывается первыя 18 и вторым 19 счетчиками и при достижении выходным напряжением Б , преобразователя 14 тока нулевого уровня П , = = О, 1 = И , И; с Ь) оно, как следует из выражения (5), однозначно определяет ток компенсации ди, следовательно, входной токВ момент ( = С + д , фиг. 2 ж) достижения выходным сигналом цифроаналогового преобразователя 17 величины тока компенсации срабатывает нуль-орган 20, который запрещает работу счетчиков 18 и 19.В момент времени=.+ Л с (фиг.2 б) запоминающий элемент 15 управляющим сигналом Б синхронизатора 16 переводится в режйм "Сброс", после чего осуществляется перезапись цифрового кода 1 = И;, соответствующего входному току д , с выхода счетчика 18 через элемент 21 совпадения в запоминающий элемент 15. После окончания 1-го цикла преобразования входного сигнала д синхроВх низатор 16 сигналом Бс, вновь запускает генератор 7, и процесс преобразования повторяется,Устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитный преобразователь на двух ферромагнитных сердечниках, имеющий входные обмотки, обмотки возбуждения, соединенные с выходом генератора затухающих колебаний, компенсационные обмотки, включенные на выходе элемента обратной связи встречно по отношению к входным обмоткам, и выходные обмотки, подключенные к информационному входу интег" ратора, выход которого подключен к1396077 1 11 11 Составител Техред К, Хоа В, Крючкованич Корректор В, Бутяга актор А. ИаковскаТираж 77 осударственн ам изобретен ква, Ж, Р Заказ 2492/47 одписноСР ИИПИ ого комитета С ий и открытий аушская набПр полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Гроектная Водствен входу элемента обратной связи, преобразователь тока, включенный в цепь компенсационных обмоток, запоминающий элемент, синхронизатор, к первому5 выходу которого подключен управляющий вход генератора затухающих колебаний к второму - управляющий сбросовый вход запоминающего элемента, а к третьему - управляющий вход интегратора 10 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него дополнительно введены цифроаналоговый преобразователь, первйй и второй счетчики, тактовый генератор эталонной частоты, нуль-орган и элемент совпадения, причем выход цифроаналогового преобразователя соединен с вторым входом преобразователя тока, а вход - с выходом второгосчетчика, выход первого счетчика через элемент совпадения подключен кустаново"ному входу запоминающегоэлемента, выход преобразователя токачерез нуль-орган подключен к первымвходам первого и второго счетчиков,управляющие входы элемента совпадения и первого и второго счетчиковподключены соответственно к второмуи четвертому выходам синхронизатора,вторые входы счетчиков соединены свыходом тактового генератора эталонной частоты.