Датчик тока

)4 С 0105 ТЕНИ ЯТ".11: Е.,Е.; СТВУ СМУ СВИДЕТ ковского и Инстит т тик авт имо н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О 1 НРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ(71) Смоленский филиал Г 1энергетического институт проблем управления ( ома и и елемеханики)(57) Изобретение относится к областиконтрольно-измерительной техники.Цель изобретения - улучшение подав"ления синфазных помех, повышение быстродействия, температурной стабильности, линейности передаточной характеристики. При изменении напряженияна шунте 9 изменяются ток коллектора транзистора 4 и выходное напряжение дифференциального усилителя 1. 65709 А 1Соо тве тс твенно изменяются то ки светодиодов 19, 21, входящих в состав дифференциальных оптронов, и выходноенапряжение дифференциального усилителя 22. Вв еде ние в ус тройство тра из исторов 4, 11 в первичном и вторичномконтурах, второго дифференциальногооптрона, состоящего из светодиода 21,фотодиодов 12, позволило при равныхвходных напряжениях, т,е. при синфаэных помехах, обеспечить равные напряжения на входах дифференциальногоусилителя 1 и, таким образом, получить большой коэффициент подавлениясинфазной помехи. Введение второгофотодиода 12 позволило получить большую глубину отрицательной обратнойсвязи и снизить температурную зависимость коэффициента усиления. Применение комплиментарных транзисторов16, 17 дало воэможность получить нулевое выходное напряжение дифференциального .усилителя 1 в случае измерения переменного тока и при нулевомнапряжении на иунте 9,ип,ФИзобретение относится к автоматике и может быть использовано для преобразования сигнала тока в напряженйе, повторяющее форму тока, с обес 5пЕчением гальванической развязки,Цель изобретения - улучшение подавления синфазных помех, увеличениепературной стабильности линейнои передаточной характеристики дата, повышение быстродействия,На чертеже представлена принципиная схема датчика тока 1Эм Д атчик тока состоит из первичноговторичного контуров, которые гальврнически разделены. В первичном контре инвертирующий и неинвертирующий в оды дифференциального усилителя с единены с входным каскадом 2, состоящим из двух идентичных параллельх ветвей, Первая ветвь состоит иззистора 3, первого транзистора 4 ранзисторной сборки 5, коллектор корого соединен с инвертирующим вхоом дифференциального усилителя 1, а эмиттер соединен с катодом первоготодиода 6 первого дифференциального с 1 птрона и с первыми выводами реэистоов 7 и 8, вторые выводы которых подвключены соответственно к отрицательой шине первого источника питанияпервому зажиму измерительного шуна 9, являющегося входом датчика то-а, а второй зажим измерительного35нта соединен с общей шиной первич-ого контура. Вторая ветвь входного каскада состоит из резистора 10, одкч выводом подсоединенного к положиельной шине первого источника пита Йия, а вторым - к коллектору второго транзистора 11 транзисторной сборки . и неинв.ертирующему входу усилителяа эмиттер транзистора 11 соединен С катодом третьего фо тодиода 12 в торого дифференциального оптрона, первыми выводами резисторов 13 и 14, вторые выводы которых соединены соотВетственно с отрицательной шиной и Общей ниной первого источника пита 50 ния. К базам транзисторов 4 и 11 подслючен источник 15 опорного напряжейия, Выход дифференциального усилителя 1 подключен к базам транзисторов 6 и 17, имеющих разные структуры.иттер транзистора 16 через резистор 18 соединен со светодиодом 19 первого дифференциального оптрона а эмиттер транзистора 17 через резистор 20 подключен к светодиоду 21 второго дифференциального оптрона.Вторичный контур содержит дифференциальный усипитель 22 и входнойкаскад 23, структура которого такаяже, как структура входного каскада 2первичного контура, В состав каскадавходят второй фотодиод 6 первого дифференциального оптрона и четвертыйфотодиод 12 второго дифференциального оптрона. Резистор 24 служит дляустановки нуля при нулевом входномсигнале, резистор 25 - для установкинеобходимого коэффициента усиления,Устройство работает следующим образом,Входное напряжение, создаваемоеизмеряемым током на измерительномшунте, поступает через резисторы 8и 14 на эмиттеры транзисторов 4 и11 входного каскада 2, При поступлении на входы входного каскада синфазного сигнала его выходное напряжение равно нулю, если строго идентичны ветви входного каскада, Для этогоиспользуют высокоточные резисторы3, 7, 10 и 13 и транзисторную сборку 5.При изменении напряжения на шун 9 изменяется ток коллектора транэистора 4, При изменении входного напряжения изменяется выходное напряжение дифференциального усилителя 1 и в зависимости от знака этого напряжения изменяется ток эмиттера транзистора 16 или 17, а следователь но, и ток светодиода первого или второго оптрона. Допустим, входное напряжение инвертирующего входа усилителя 1 меньше входного напряжения неинвертирующего входа. Выходной сигнал дифференциального усилителя оказывается положительным и управляет током эмиттера П, следовательно, током светодиода второго оптрона. При увеличении выходного напряжения и тока эмиттера увеличивается ток фотодиода в ветви входного каскада, подключенного к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 1, при этом уменьшается входное напряжение, подаваемое на неинвертирующий вход усилителя 1, Таким образом осуществляется оптическая отрицательная обратная связь, применение которой позволяет повысить температурную стабильность и улучшить линейность характеристики датчика, Применение дляз14 б 570 регулирования токов светодиодов транзисторных источников тока, которые состоят из транзистора 16 и реэисто- ра 18, из тра из исто ра 17 и рез исто ра5 20 и управляются выходным напряжением . усилителя , позволяет повысить быстродействие датчика тока.Во входной каскад вторичного кон тура включен второй фотодиод б пер О вого дифференциального оптрона и четвертый Аотодиод 12 второго дифференциального оптронаЕсли входное напряжение равно нулю, токи светодиодов 19 и 21 практически равны, вход" 5 ные каскады 2 и 23 находятся в равновесии. При изменении входного напряжения изменяются токи светодиодов, входные каскады выходят из равновесия, на входах усилителей 1 и 22 по- щ является сигнал. Во вторичном контуре выходное напряжение усилителя 22, пропорциональное входному, усиливается до нужной величины.25 вым выводом десятого резистора, второй вывод одиннадцатого резистора соединен с первым выводом тринадцатого резистора, выход второго дифференциального усилителя соединен с первым выводом четырнадцатого рези-.стора, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усилителя, о т л ичающийся тем, что, с целью улучшения подавления синфазных помех,повышения быстродействия, температурной стабильности, линейности передаточной характеристики, введены в первичном контуре первый и второй транз ис торы. первой транзисторной сборки третий и четвертый транзисторы, второй дифференциальный оптрон с вторым светодиодом и с третьим фотодиодом первый источник опорного напряжения, во в то ричном контуре в ведены пятый и шестой транзисторы второй транзисторной сборки, четвертый фотодиод второго дифференциального оптрона, второйФормула изобрете ния Датчик тока, содержащий в первич - ном контуре первый источник питания, измерительный шунт, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой резисторы, первый дифференциальный усилитель, первый светодиод и первый фотодиод, относящиеся к первому дифференциальному35 оптрону, во вторичном контуре - второй источник питания, второй дифференциальный усилитель, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый резистоРы 40 второй фотодиод, относящиеся к первому дифференциальному оптрону, первый вывод первого резистора соединен с первым выводом первого источника пи-.тания, первый вывод третьего реэисто ра соединен с вторым выводом первого источника питания, первый вывод второго резистора соединен с первым вы-, водом измерительного шунта, первый вывод шестого резистора соединен с общей шиной первичного контура и с вторым выводом измерительного шунта, первый вывод девятого резистора соедннен с первым выводом второго источника питания, первый вывод одиннадца того резистора соединен с вторым выводом второго источника питания, катод второго фотодиода первого дифференциального оптрона соединен сецисточник опорного напряжения, второй вывод первого резистора соединен с инвертирующим входом первого диффет ренциального усилителя и с коллектором первого транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом второго резистора, с катодом первого фотодиода первого дифференциального оптрона и с вторым выводом третьего резистора, первый вывод которого со. - . единен с анодом первого фотодиода первого дифференциального оптрона, первый вывод четвертого резистора соединен с первым выводом первого источника питания, а второй вывод соединен с первым выводом первого источника питания, а второй вывод четвертого резистора соединен с неинвертирующим входом первого дифференциального усилителя и с коллектором второго транзистора, эмиттер которого соединен с первым выводом пятого резистора, с вторым выводом шестого резистора и с катодом третьего фотодиода второго дифференциаль ного оптрона, анод которого соединен с вторым выводом пятого резистора и с вторым выводом первого источника питания, выход первогодифперенциального усилителя соединен с базами третьего и четвертого транзисторов, коллекторы которых соединены соответственно с вторым и первым выводами первого источника литания, а эмиттеры подключены соответст