Устройство для контроля тока

(59 4 С 01 К 19/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ДЕТЕЛЬСТ КО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССР У 938171, кл. С 01 В. 19/00, 1980,Авторское свидетельство СССР В 1112295, кл, С 01 К 19/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТОКА (57) Изобретение относится к электро измерительной технике и релейной защите, Может быть использовано для бесконтактного измерения и контроля тока. Цель изобретения - повышение достоверности контроля тока эа счет обеспечения контроля работоспособности устройства в процессе эксплуатации, а также расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения постоянного и контроля переменного токов. Устройствосодержит ключевой транзисторный каскад 1, обмотку 2 возбуждения, обмотку 3 обратной связи, обмотку 4 с контролируемым током, магнитопровод 5,элемент индикации 19. Введение счетчика импульсов 11, цифрового компаратора 12, блока памяти 13, дешифратора 14, генератора тактовых импульсов 15, триггеров 16, 17, цифровогоиндикатора 21, элемента ИЛИ 18, элемента индикации 20, образование новых функциональных связей позволилодостичь поставленную цель. 1 ил.129018Изобретение относится к электро- измерительной технике и релейной защите и может быть использовано для бесконтактного измерения и контроля тока в том числе в устройствах релей ной защиты.Цель изобретения - повышение достоверности контроля тока за счет обеспечения контроля работоспособности устройства в процессе эксплуатации 10 а также расширение функциональных, возможностей за счет обеспечения измерения постоянного и контроля переменного токов.На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит ключевой транзисторный каскад 1, обмотку 2 возбуждения, обмотку 3 обратной связи,обмотку 4 с контролируемым током,магнитопровод 5, конденсатор 6,токоограничивающий резистор 7, первый 8 и второй 9 формирователи импульсов, делитель 10 частоты, счетчик 11 импульсов, цифровой компаратор 12, блок 13 памяти, дешифратор14, генератор 15 тактовых импульсов,первый 16 и второй 17 триггеры, элемент ИЛИ 18, первый 19 и второй 20элементы индикации и цифровой индикатор 21К коллекторной цепи каскада 1 подключены формирователь 8 иобмотка 2 шунтированная конденсатором 6, а к базовой цепи - последова.тельно соединенные обмотка 3 и резистор 7, Соответствующие выводырезистора 7 и обмотка 2 объединены иподключены к одной из клемм источника стабилизированного напряжения(не показан), к другой клемме которого подключена эмиттерная цепь каскада 1. Обмотка 2 возбуждения, обмотка 3 обратной связи и обмотка 4 с 45контролируемым током нанесены намагнитопровод 5. К выходу формирователя 8 подключен вход делителя 10частоты, С помощью делителя 10 производится формирование однополярных 50импульсов прямоугольной формы, частота которых в и раз (и = 2,3)меньше входной частоты. Выход делителя 10 соединен со входом элемента19, с первым входом элемента ИЛИ 18и управляющим входом блока 13 памяти непосредственно, а со входамисброса счетчика 11 и триггеров 16 и17, а также управляющим входом ком 3 2паратора 12 - через формирователь 9, Счетный и управляющий входы счетчика 11, который выполнен реверсивным, соединены соответственно с выходом генератора 15 и с выходом элемента ИЛИ 18, Разрядные выходы счетчика 11 соединены со входами компаратора 12 и со входами блока 13. Выход переполнения счетчика 11 соединен со входом установки триггера 16, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ 18. Выходы блока 13 соединены со входами дешифратора 14, который предназначен для преобразования цифрового кода, несущего информацию о частоте колебаний, которая в свою очередь зависит от уровня входного тока, в форму, удобную для индикации ее величины на цифровом индикаторе 21, Выход компаратора 12 соединен со входом установки триггера 17, выход которого соединен со входом элемента 20 индикации и с управляющим входом дешифратора 14.Устройство работает следующим образом. В отсутствии тока в обмотке 4 на выходе транзисторного каскада 1 постоянно генерируются импульсы с частотой Й, которая равна собственной частоте колебательного контура, состоящего из обмотки 2 возбуждения и конденсатора 6. Импульсы поступают через первый формирователь 8 на вход делителя 10 частоты, а с выхода последнего - на вход первого элемента 19 индикации, свечение которого свидетельствует о работоспособности устройства, на объединенные входы блока 13 памяти, элемента ИЛИ 18 и формирователя 9, Появление уровня логической единицы на выходе делителя 10 вызывает появление короткого по длительности импульса на выходе формирователя 9, который устанавливает триггеры 16 и 17 в исходное нулевое состояние. До тех пор, пока уровень этого импульса равен уровню логической единицы, работа счетчика 11, осуществляющего подсчет импульсов с выхода генератора 15 тактовых импульсов, запрещена, а разрешена работа компаратора 12, Цифровой компаратор 12 производит сравнение кода с выхода счетчика 11 с кодом установки и (в случае превышения этой установки) формирует импульс, кото(код меньше уставки) состояние триггера 17 не изменяется,После того, как сигнал на выходеформирователя 9 примет значение уровня логического нуля, происходит запрет работы компаратора 12 и разрешается работа триггеров 16 и 17.Счетчик 11 устанавливается в нулевое 10состояние, в результате чего разрешается его работа в режиме сложенияимпульсов, поступающих на его счетный вход с выхода генератора 15. Режим работы реверсивного счетчика 11 15импульсов на сложение (вычитание)задается уровнем логической единицы(нуля) на выходе элемента ИЛИ 18.При появлении на выходе делителя10 частоты уровня логического нуля 20производится запись числового кода свыходов счетчика 11 в блок 13 памяти и устанавливается уровень логического нуля на выходе элемента ИЛИ 18.Счетчик 11 переводится в режим вычитания. Информация, записанная в блок13, после декодирования дешифратором14 высвечивается на табло цифровогоиндикатора 21.Поскольку ток в обмотке 4 отсутствует, то частота на выходе транзисторного каскада 1 не изменяется, неизменяется поэтому и скважность импульсов на выходе делителя 10 частоты. Следовательно, число импульсов,которое записано в счетчике 11 врежиме сложения, равно числу импульсов, которое записывается в счетчикв режиме вычитания, поэтому (в момент появления уровня логической еди ницы на выходе делителя 10)счетчик 1 1и компаратор 12 находится в исходном нулевом состоянии.В дальнейшем работа устройствааналогична вышеописанной. 45При положительной полярности постоянного тока в обмотке 4 с контролируемым током происходит подмагничивание магнитопровода 5, что приводит к ослаблению связи обмотки 3 обратной связи с обмоткой 2 возбуждения, Это эквивалентно снижению индуктивности обмотки 2 и соответствующему увеличению частоты колебаний, причем указанные изменения тем 55более выражены, чем выше уровень тока в обмотке 4. В соответствии сэтим, возрастает частота импульсовна выходе делителя 10. Однако их скважность не изменяется и остается равной 0,5, поэтому на выходе счетчика 11 в конце его работы в режиме сложения появляется числовой код, значение которого обратно пропорционально частоте импульсов на выходе делителя 10. Код записывается в блок 13 и высвечивается на табло индикатора 21. В конце работы счетчика 11 в режиме вычитания значение числового кода на его выходах становится равным нулю (при скважности импульсов, равной 0,5, время существования уровня логической единицы на выходе делителя 10 равно времени существования уровня логического нуля), поэтому число импульсов, поступающих на счетный вход счетчика 11 в режиме сложения равно числу импульсов, которые поступают на упомянутый вход в режиме вычитания).При отрицательной полярности постоянного тока в обмотке 4 связь об"моток 2 и 3 усиливается, что приводит к снижению частоты колебаний принеизменном значении скважности импульсон. Поэтому в конце работысчетчика 11 в режиме сложения напервых его выходах появляется код,значение которого обратно пропорционально частоте импульсов на выходе делителя 10. Код записывается вблок 13 и высвечивается на таблоиндикатора 21, так как сигнал на выходе триггера 17 по-прежнему имеетуровень логического нуля, которыйразрешает работу дешифратора 14, Вконце работы счетчика 11 в режиме вычитания значение числового кодана его выходах становится равнымнулю.Таким образом, изменение уровня постоянного тока в обмотке 4 приводит к соответствующему изменениючастоты на выходе делителя 10 частоты. Скважность импульсов остаетсяравной 0,5. Длительность этих импульсов с помощью счетчика 11, заполняемого тактовыми импульсами свыхода генератора 15, преобразуется в пропорциональный цифровой код, который заносится в блок 13 памяти,и после декодирования дешифратором14 индицируется на табло цифровогоиндикатора 21,Если по обмотке 4 протекает переменный ток, например синусоидальной формы, то в соответствии с выше50 55 изложенным, с изменением уровня контролируемого тока периодически изменяется и частота импульсов на выходе транзисторного каскада 1, Врезультате скважность импульсов навыходе делителя 10 также изменяетсяпо синусоидальному закону, причем сростом амплитуды колебаний контролируемого тока возрастает и величина,на которую изменяется скважность импульсов на выходе делителя 10. Время,в течение которого счетчик 11 импульсов работает в режиме сложениятактовых импульсов, отличается отвремени его работы в режиме вычитанияупомянутых импульсов. Поэтому в момент появления на выходе делителя 10уровня логической единицы на первыхвыходах счетчика 11 появляется цифровой код, значение которого пропорционально разности между упомянутыми промежутками времени. 1Если время, в течение которого на выходе делителя 10 существует уровень логической единицы, больше времени существования на его выходе уровня логического нуля, то, соответственно время, в течение которого счетчик 11 работает в режиме сложения импульсов, поступающих на его счетный вход с выхода генератора 15, больше, чем время, в течение которого этот счетчик работает в режиме вычитания. В результате в момент появления уровня логической единицы на выходах делителя 10 и формирователя 9 на выходах счетчика 11 появляется код, значение которого пропорционально разности между упомянутыми промежутками времени, а на выходе переполнения счетчика 11 сохраняется уровень логического нуля. Полученный код поступает на входы блока 13 памяти и компаратора 12. В момент появления уровня логической единицы на выходах делителя 10 и формирователя 9 происходит запись кода в блок 13 памяти и его сравнение в компараторе 12 с кодом уставки Если полученный код больше значения кода уставки, то цифровой компаратор срабатывает и на его выходе появляется импульс с уровнем логической единицы. Укаэанный импульс поступает на вход триггера 17 и устанавливает его в единичное состояние, Наличие уровня логической единицы на выходе триггера 17 разрешает работу элемента 20 10 15 20 25 35 40 45 индикации, сигнализирующего о превышении переменным током в обмотке 4заданного уровня, и запрещает работу дешифратора 14, и, следовательно,цифрового индикатора 21. Если жезначение полученного кода меньше кодауставки то компаратор 12 находится в исходном нулевом состоянии. В исходном нулевом состоянии находятся и триггер 17, и элемент индикации 20Если время, в течение которого на выходе делителя 10 существует уровень логической единицы, меньше вре" мени существования на его выходе . уровня логического нуля, то после окончания работы счетчика 11 в режиме сложения и перехода в режим вычитания (в определенный момент времени значение цифрового кода на первых выходах счетчика 11 становится равным нулю. А в следующий момент (с приходом очередного тактового импульса) значение этого кода становится максимальным и равным 2(ш - число разрядов счетчика 11). В результате на выходе переполнения счетчика 11 появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход триггера 1 б и устанавливает его в единичное состояние, Сигнал логической единицы с выхода триггера 1 б поступает на второй вход элемента ИЛИ 18, что вызывает появление уровня логической единицы на входе управления счетчика 11. Счетчик 11 переходит в режим сложения импульсов. В результате на выходе переполнения счетчика 11 устанавливается уровень логического нуля, а на его разрядных выходах - цифровой код, пропорциональный модулю разности между временными интервалами, в течение которых на выходе делителя 10 существуют уровни логической единицы и логического нуля. Формула изобретения Устройство для контроля тока, содержащее обмотку с контролируемым током, обмотку возбуждения и обмотку обратной связи, нанесенные на магнитопровод, ключевой транзисторный каскад, в коллекторную цепь которого включена обмотка возбуждения, шунтированная конденсатором, а в базовую цепь - последовательно соединенные обмотка обратной связи и токоограничивающий резистор, первый элемент12901 Составитель С. РыбинРедактор А. Ревин Техред Б.кадар Корректор И. Эрдейи Заказ 7894/40 Тираж 731ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 индикации, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения достоверности контроля и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения постоянного и контроля переменного токов, в него дополнительно введены счетчик импульсов, цифровой компаратор, блок памяти, дешифратор, делитель частотыдва формирователя импульсов, генератор тактовых импульсов, два триггера, цифровой индикатор, элементИЛИ и второй элемент индикации, причем к коллекторной цепи ключевоготранзисторного каскада подключен 15первый формирователь импульсов, выход которого через делитель частотысоединен с входом первого элементаиндикации, входом второго формирователя импульсов, управляющим входом 20блока памяти и первым входом элемента ИЛИ, выход второго Формирователя 83 8импульсов соединен с входами сброса первого и второго триггеров, управляющим входом цифрового компаратора и входом сброса счетчика импульсов, счетный и управляющий входы которого соединены соответственно с выходом генератора тактовых импульсов и с выходом элемента ИЛИ, а разрядные выходы - с входами цифрового компаратора и блока памяти, выходы блока памяти через дешифратор соединены с входами цифрового индикатора, выход переполнения счетчика импульсов соединен с входом установки первого триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход цифрового компаратора соединен с входом установки второго тригра, выход которого соединен с управляющим входом дешифратора и входом второго элемента индикации.