Датчик постоянного и переменного тока

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ ГПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСГ(56) Авторское свидетельство СССР М 1160325, кл, С 01 В 19/20, 1983.Авторское свидетельство СССР М 1265628, кл. С О 1 Н 19/00, 1985. (54) ДАТЧИК ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для передачи гальванически развязанных сигналов, пропорциональных постоянному или переменному току, в различных системах защиты, регулирования, контроля, в частности в регулируемых автоматизированных электро- приводах постоянного и переменного тока Цель изобретения - повышение точности измерения в широком диапазоне изменения тока беэ увеличения потребляемой мощности - достигается применением интегратора 5, дифференциального усилителя 11 и резисторов 10, 12 и 13, Датчик содержит также трансформатор 1, дифферен альный усилитель 2, резистор трансформатор 4, резисторы 6, 7, диф ренциальный усилитель 8. резистор 9, ходной зажим 14 входные зажимы 15, 16. 2Изогзр.ти О 1 огится к электротехнике и мпжет быть ис,пользовэно для передачигальнэничнг.ки развязанных сигнэлон, про 1 ос 1 ционььл ОО;гоянному или переменНОМУ 1 ОУ Н СИСРЕМЭХ Защиты,реулироннния кпнроля, в частности в регуируел 1 ы; ннтоллэтлэиронанньх электропринодах посоянно О и переменного тока,Цель изобретения повышение точности излерения н широком диапазоне изменеия Рока бнз ун;личения потребляемойМОРЦНОСГИ,11 з фиг. 1 представлена блок-схема датчика постояРОРО и переменого тока; нафиг. 2 - временные диаграммы его работы,Датчик фи ) содержит трансформа.тор 1, начало нтсричной обмотки которогоспедичеО .; н; ,1 дифференциэльногоусилителя 2 и врез резистор 3 с его неиннертирус 1 цил нОдом, а конец соединен сначалом нгор 1 чпи Обмотки трансформатора 4, и 1 гнртирукщг 1 м входом дифференци-,ального усилитс;ля 2, с входами интегратора5, а через резистор 6 соединен с общейшиной к кОорой нреэ резистор 7 соединен также неинертирующий вход дифференциальноО усилителя 2. Конец вторичнойобмотки трансформатора 4 соединен с инВЕр 1 ИруКтщИМ НходОМ дИффЕрЕНцИаЛЬНОГОусилитея 8, а через резистор 9 соединен сего выходом, который через резистор 10 соединен с иннергируощим входом дифференциального усилителя 11, через рс;зистор12 соедине,ный -. ньходом интегратора 5,Выход диффеГ 1 снциального усилителя 11 чеРез РезистгР 13 ссоедиен со своим иннеРтируюцил входом а также соединен свыходным зэжимом 14 Рачало первичнойОбмотки трн. г.форл 1 гтора 1 и конц первич Ой обл 1 оск транс 1 орл 1 эторэ 4, гоединенных послед натнльнО с,оласно, соединенысоггне 1 стненОвходными зажилами 15 и16,неинертрук,ие входы дифференциальных усилителеи Я и 11 соединены с общей ши 1 слУгтройссно ;Рбоне следукщил Обра.ЗОМ.1 ри Отсу т г Гси 1 и;л 1 сряел 10 ГО (или и От"ролирунл 1 ОР.кн н нрничьх ОбмОткахтрасформэ 1 орон 1 и 4 напряжение нэ выходе дачика сгуснусР, При этол геннратор, Обрэзс.н н и дифференРиал л ымусилителем 2, н 1 ричной Облкси дэнсфорлаторни ;,исср;л 1 и 3, 6 и 7 работает н нн 1 О Олб,Р льОм рс ж 1 Л 1; ф 1 2 н) инн резис.пр ч; чк с ",1;ныО,елл еннГ,- ОГэ 11 н "ч;и рмГнч се Гннл н кф, к ,. еч ч еи к ,1 ч,); еЭпрогекэниел 1 через резистор б тока 1 р намнсничивания трансформатора 1, величинакоторого после насыщения магнитопроводэтрансформатора достигает значения 1 пРр, а5 напряжение на резисторе 6- значения ЧРор(фиг 2 б), определяемого резисторами 3 и 7,после чего происходит переключение полярности напряжения, подводимого к вторичной обмотке трансформатора 1 с выхода10 дифференциального усилителя 2,Для этой переменной составляющей напряжения, формируемой на резисторе б,вторичная обмотка трансформатора 4 представляет собой большое сопротивление, по 15 скольку его магнитопровод ненасыщен, инапряжение на выходе дифференциальногоусилителя 8 при нулевой постоянной составляющей будет содержать пульсации (фиг,2 в) с частотой, равной частоте переключе 20 ния автогенератора, и амплитудой, определяемой значением напряжения Чпор,параметрами вторичной обмотки трансформатора 4 и резистора 9.Переменная составляющая напряже 25 ния на резисторе б (фиг. 2 б) одновременнопоступает на вход интегратора 5, на выходекоторого формируется напряжение с пульсациями, по форме аналогичными пульсациям на выходе дифференциального30 усилителя 8 (фиг, 2 г), но имеющие противоположную фазу и отличающиеся по амплитуде, Пульсирующие сигналы с выходовдифференциального усилителя 8 и интегратора 5 через резисторы 10 и 12 соо 1 ветст 35 венно подаются на инвертирующий входдифференциального усилителя 11. Сопротивления резисторов 10 и 12, а также резистора 13 обратной связи выбираются так,чтобы пульсирующие сигналы на инвертиру 40 ющем входе дифференциальноо усилителя11 взаимно компенсировали друг друга, Приэтом выходной сигнал дифференциальногоусилителя 11, а следовательно, и сигнал навыходном выводе 14 устройства, не будет45 иметь пульсаций с частотой, соответствующеи частоте колебаний автогенерэторэ надифференциальном усилителе 2 (фиг. 2 д).При протекании через первичные Обмотки трансформаторов 1 и 4 постоянногоили переменного тока в цепях вторичных обмоток появляется пропорциональнаяему постоянная или переменная составляюдав напряжения, которая через вторичнуообмо 1 ку трансформатора 4 и резистор 955 обуславливает появление на выходе дифференциального усилителя 8 напряжения, пропорциочального измеряемому току котороетакже содержит пульсации с частоОй олебнния антогенератора фиг 2 в)1673998 35 Аналогичные пульсации, но в противофазе, снимаются с выхода интегратора 5 (фиг. 2 г),Таким образом, на выходе дифференциального усилителя 11 и соответственно на выходном выводе 14 появляется напряжение, пропорциональное измеряемому току, но не содержащее пульсаций с частотой колебаний автогенератора ( фиг, 2 д).Поскольку активное сопротивление вторичных обмоток трансформаторов 1 и 4 в практических схемах весьма мало доли Ома), то дополнительное смещение, обусловленное падением напряжения на этих сопротивлениях, практически не отражается на работе схемы и не изменяет симметричный режим автоколебаний генератора, не зависящий от выходного напряжения дифференциального усилителя 8 и величины измеряемого тока, В случае прецизионного измерения тока для компенсации этого смещения дифференциальный усилитель 8 целесообразно охватить дополнительной положительной обратной связью через масштабный преобразовательФормула изобретения Датчик постоянного и переменного тока, содержащий два трансформатора с одинаковыми коэффициентами трансформации, первичные обмотки которых так же, как и вторичные, соединены между собой последовательно согласно. два дифференциальных усилителя, выход первого иэ которых соединен с первым выводом вторичной обмотки первого трансформатора и через первый резистор соединен с его же неинвертирующим входом, который через5 второй резистор соединен с общей шиной устройства, инвертирующий вход первого дифференциального усилителя соединен с общими выводами вторичных обмоток, а также через третий резистор - с общей ши 10 ной устройства, второй вывод вторичной обмотки второго трансформатора соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усилителя, который через четвертый резистор соединен с выходом второго15 дифференциального усилителя, выводы первичных обмоток трансформаторов являются входными зажимами датчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены третий20 дифференциальный усилитель, интегратор и три дополнительных резистора, причем вход интегратора соединен с общими выводами вторичных обмоток трансформаторов, а выход через пятый резистор соединен с25 инвертирующим входом третьего дифференциального усилителя, который через шестой резистор соединен с его выходом и выходным зажимом датчика, а через седьмой резистор - с выходом второго30 дифференциального усилителя, неинвертиочюшие входы второго и третьего дифференциальных усилителей соединены с общей шиной,1673998 бых Йых Фых Корректор О. Ципле едактор М, Ь Заказ 2916 Тираж 399 ВНИИПИ Государственного комитета г 1 о изобретени 113035, Москва, Ж, Раушскаятент" г Ужгород, ул.Гагарина ский комбин Производс г вен но-из Составитель Е. Илюшкура Техред М,Моргентал Подписное м и открытиям при ГКНТ СССР