Датчик постоянного и переменного тока

(21) 42726 (22) 30,06. (46) 30,09. Ж ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГНН СССР 05/24-218789. Бюл, У Зб(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промьппленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) В.С.Васильев(56) Ольшевски И. Гибридная ИС развязываюп 1 его усилителя, выполненная на безнамоточном трансформаторе. Электроника., 1978, У 15, с, 22-23,Авторское свидетельство СССР В 1160317, кл, С 01 К 19/30, 1983.Авторское свидетельство СССР У 1160325, кл, С 01 К 19/20, 30,03,83(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано для измерения тока, Цельизобретения - повышение точности передачи сигнала. Устройство содержитдиФФеренциальные усилители 1, 2, измерительные трансформаторы 3, 4 идвухполюсники 10-13, выполненные каждый в виде резистора и конденсатора,соединенных параллельно, В результатевведения двухполюсников 10-13 и новыхФункциональных связей обеспечиваетсяснижение в тракте преобразования помех, обусловленных конечной щиринойпетли гистерезиса и насьвцением магнитных сердечников измерительныхтрансформаторов, что повыщает точностпередачи входного сигнала. 2 ил,3 1511696Изобретение относится к злектроизмерительной технике и может быть . использовано в силовых регуляторах тока или напряжения, в преобраэовате лях злектроприводов постоянного или переменного тока для измерения тока в контролируемых цепях.Цель изобретения - повышение точности передачи сигнала эа счет сниже ния в тракте преобразования помех, вызываемых конечной шириной петли гистерезиса и насыщением магнитных сердечников трансформаторов датчика.На Фиг, 1 изображена электричес кая схема устройства; на Фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,Устройство содержит (Фиг, 1) диф Ференцидяьные усилители 1 и 2 р измерительные трансформаторы 3 и 4, резисторы 5 9 и двухполюсники 1 Ор каждый из которых выполнен в виде резистора и конденсатора, соединен ных параллельно, Выход дифференци" ального усилителя 1, резистор 5 являющийся токоограничивающим, и вторичная обмотка трансформатора 3, соединенные последовательно, присое динены к инвертирующему входу дифференциального усилителя 2, выход которого через вторичную обмотку трансФорматора 4 соединен с выходом устройства. Резистор 6, являющийся нагрузочным, одним выводом подключен к выходу устройства, а другим своим выводом присоединен к общей шине устройства, Инвертирующий и неинвертирующий входы дифференциального усилителя 1 соединены с общей шиной соответственно через двухполюсник,13 и резистор 8 и одновременно через резистор 7 и двухполюсник 10, соответственно подключены к выводу резистора 45 5, соединенному с выводом вторичной обмотки трансформатора 3, Выход дифФеренциального усилителя 2 через двухполюсник 11 соединен с собственным инвертирующим входом, а неинвертирующий вход дифференциального усилителя 2 через двухполюсник 12 соединен с общей шиной устройства и одновременно через резистор 9 связан с выходом дифференциального усилителя 1, Первичные обмотки трансформаторов 3 и 4 соединены последовательно встречно, а их свободные выводы раздельно подключены к входным эа 4жимам устройства, Одни одноименные вы-.воды вторичных обмоток трансформаторов 3 и 4 подключены соответственнок инвертирующему входу и выходу дифференциального усилителя 2, а другиесоответственно к выводу резистораи выходу устройства.Устройство работает следующим образом.Первичные обмотки трансформаторов3 и 4 посредством входных зажимов(Фиг. 1) включают в цепь контролируемого тока 1 . Дифференциальный усилитель 1 совместна с резисторами 5,7, 8 и 9 двухполюсниками 10 и 13и вторичной обмоткой трансформатора3 образуют автогенератор с задержанной отрицательной обратной связью,формирующий импульс, близкие по Форме к прямоугольным. При этом магнитньй сердечник трансформатора 3 перемагничивается по предельной петлегистерезиса независимо от величиныи направления контролируемого тока1протекающего по первичной обмотке трансформатора 3, а сигналомк переключению дифференциального усилителя 1 автогенератора служит входмагнитного сердечника трансформатора3 в насыщение. Задержка отрицательной обратной связи в автогенератореосуществляется конденсатором двух-полюсника 13, а конденсатором двухполюсника 10 обеспечивается Форсировка положительной обратной связи вмомент переключения, Сопрот;."влениедвухполюсника 13 и сопротив:ение резистора 8, а также сопротивлениедвухполюсника 10 и сопротивление резистора 7 выбирают попарно равнымипо величине,Если, например. сопротивление двухполюсника 10 будет больше сопротивления резистора 7, то перемагничивание магнитного сердечника трансформатора 3 будет происходить по неполной петле гистерезиса со смещением в одну из сторон. При этом характеристика "вход-выход" датчика станет нелинейной.Если соотношение сопротивленийэтих же элементов изменить на противоположное, то перемагничивание маг-.нитного сердечника трансформатора 3 будет происходить по полной петле, но будет иметь место вход магнитного сердечника в режим глубокого насыще- ния, который вызывает значительные11696 5 15 выбросы тока во вторичной обмотке трансформатора 3 (фиг, 2 а, кривая1 11, что существенно снижает точЭг(Чфность передачи входного сигнала 1 . И только при указанном вьппе равенстве сопротивлений двухполюсника 13 и резистора 8 и сопротивлений двухполюсника 10 и резистора 7 будет обеспечиваться перемагничивание магнитного сердечника трансформатора 3 по полной петле гистерезиса с минимальным входом его в эбласть насыщения, что значительно снижает выбросы тока во вторичной обмотке трансформатора 3 (фиг. 2 б, кривая 1 1,) и существенно повышает точность йередачи .входного сигнала 1Сведя к минимуму уровень помех от выбросов тока при входе магнитного сердечника трансформатора 3 в насыщенное состояние, следует также уменьшить до минимума уровень помех, обусловленный конечной шириной петли гистерезиса магнитного сердечника трансформатора 3. В токе вторичной обмотки трансформатора 3 ширина петли гистерезиса отражается величинойЫ (фиг. 2 б), Компенсацию влияния ширины петли гистерезиса обеспечивает введением обратной связи свыхода дифференциального усилителя1 на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 2 через резистор9, который с двухполюсником 12 образует делитель напряжения, Одновременно с этим конденсатор двухполюсника12 и конденсатор двухполюсника 11уменьшают выбросы в выходном напряжении Бдифференциального усилителя 2 (фиг. 2 в). Величина сопротивления резистора двухполюсника 11 определяет при этом коэффициент усиленияустройства и выбирается равной величине сопротивления резистора 6, чтообеспечивает работу трансформатора4 в линейной зоне петли гистерезисаего магнитного сердечника. При этомизменением величины сопротивления резистора 6 магнитный сердечник трансформатора 4 может быть достаточнолегко введен в линейную зону петлигистерезиса в, случае наличия неиден 4тичностй используемых магнитных сердечников и вторичных обмоток трансформатора 4. Выходное напряжение 11 вак(г 1 дифференциального усилителя 2 фильтруется вторичной обмоткой трансформатора 4, имеющей большое индук 20 25 30 35 40 45 50 55 тинное сопротивление, и на выходедатчика формру.тся напряжение Пьер(фиг. 2 г). При этом уровень гаразитных составляющих в выходном напряжении Бдатчика существенно меньше,что обеспечивает повьапенне точностипередачи входного сигнала Указанноепреимущество предлагаемого датчикапозволяет, например, в случае использования датчика в электроприводе, расширить диапазон регулирования, чтов свою очередь способствует улучшению качества обработки деталей.Ф о р м у л а Датчик постоянного и переменного тока, содержащий первый и второй трансформаторы, первичные обмотки которых, соединенные последовательно, подключены к вторым зажимам датчика, первый дифференциальный усилитель, к инвертирующему и неинвертирующему входам которого первымн выводами присоединены соответственно первый и второй резисторы, и второй дифференциальный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен первый вывод третьего резистора, о т л и ч ам щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности передачи сигнала, дополнительно введены четвертый и пятый резисторы и четыре двухполюсни- ка, выполненные каждый в виде резистора и конденсатора, соединенных параллельно, причем первые выводы первого и второго двухполюсников подключены соответственно к инвертирующе-.- му и неинвертирующему входам первого дифференциального усилителя, к выходу которого одновременно присоединены второй вывод третьего и первый вывод четвертого резисторов, вторые выводы первого двухполюсника и второго резистора и первые выводы третьего двухполюсника и пятого резистора соединены с общей шиной, второй вывод третьего двухполюсника присоединен к неинвертирующему входу второго дифференциальноГо усилителя, к инвертирующему входу и выходу которого раздельно подключены первый и второй выводы четвертого двухполюсника, одноименные выводы вторичных обмоток первого и второго трансформаторов соединены соответственно с инвертирующим входом и выходом в-орого дифференциаль-,1511696 ного усилителя, их другие одноименные выводы подключены соответственнок второму выводу четвертого резистора, соединенному одновременно с вторыми выводами первого резистора и втоВрф Фиг Р Составитель С.Вейскиич Техред И.Дидык Т. Палий актор А.Дол рре Зака Тираж сно ого комитета по изобретениям и открытиям при ГК35, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат Пате 01 г.ужгород, ул. Гага 899/49Государстве113 рого двухполюсника, и к выходному зажиму датчика, соединенному с вторымвыводом пятого резистора, а первичные обмотки трансформаторов включеныодна по отношению к другой встречно,