Датчик тока

за) С 01 К 19/О СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ в)1) ЛИОТАР у СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСК Овыивнооро(21) 3490184/18-21(72) Н.Г, Чикуров, В.А. Яковлев, Ш,М. Гайсин.и А.И, Смирнов (71) Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе(56) 1, Авторское свидетельство СССР У 834552, кл, С 01 К 19/00, 1975.2. Авторское свидетельство СССР У 800894, кл. С 01 К 19/00, 1977 (прототип).(54)(57) 1. ДАТЧИК ТОКА, содержащий магнитопровод из магнитомягкого материала, входную обмотку, магниточувствительные элементы, размещенные в зазорах магнитопровода из магнитомягкого материала, и усилитель, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, в него введены дне обмотки обратной связи, две обмотки коррекции, корректирующее звено, первый и второй элементы сравнения, дифференциальный преобразователь напряжение - ток, два резистора, при этом магнитопровод из магнитомягкого материала выполнен закрытой формы, и в нем размещены соединенные по дифференциальной схеме обмотки обратной связи и обмотки коррек ции, последние подключены к корректирующему звену, выходы магниточувствительных элементов и выход корректирующего звена соединены с входами первого элемента сравнения, выход которого через усилитель соединен с входом дифференциального преобразователя напряжение - ток, выходы последнего соединены с обмотками обратной связи, последовательно с которыми включены резисторы, причем общие точки соединения обмоток обратной связи и резисторов соединены с входами второго элемента сравнения.2. Датчик по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью упрощения сопряжения с цифровым электроприводом, в него введены биполярный преобразователь напряжение - частота, реверсивный счетчик и таймер, причем вход биполярного преобразователя напряжение - частота подключен к второму элементу сравнения,ходы подключены к входам ревего счетчика, управляющий входго связан с таймером.Изобретение относится к областиэлектроизмерений и может найти применение, в частности, в технике электропривода с цифровым управлением дляосуществления в системах управления 5электроприводом обратных связей потоку с гальванической развязкой силовых цепей и цепей управления,Известен датчик постоянного тока,содержащий дифференциальный магнитопровод е двумя парами разделенныхвоздушными промежутками ветвей, двеизмерительные обмотки, источник постоянного подмагничивающего поля, двапреобразователя магнитной индукциив частоту, датчики которых размещеныв зазорах магнитопровода, а измерительные блоки подключены к блоку вычитания частот, при этом в нем измерительные обмотки нанесены на внешние 20ветви магнитопровода, а его внутренние ветви выполнены с площадью поперечного сечения, втрое меньшей основания полюсных наконечников 11,Недостатком датчика тока являетсянизкая чувствительность. На точностьдатчика тока влияют погрешности отнелинейности и гистерезиса характеристик магнитопровода, а его применение ограничено малым частотным диапазо- З 0ном,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является датчик тока, содержащий магнитопровод из магнитомягкого материала, 35 входную обмотку, магниточувствительные элементы, размещенные в зазорах магнитопровода из магнитомягкого материала, усилитель, причем магнитопровод выполнен в виде двух соединен ных торцами частей, одна из которых состоит из двух параллельных пластин с двумя расположенными между краями керамическими постоянными магнитами, соприкасаемыми одноименными полюсами 45 с каждой из пластин, а другая представляет собой тороид с зазорами 21На известный датчик тока влияет нелинейность характеристик магнитодиодов и кривой намагничивания магнитопровода. Вследствие открытой формы магнитопровода известный датчик чувствителен к внешним магнитным полям и к расположенным вблизи металлическим предметам. Диапазон .измерений ограничен областью насыщения магнитопровода. Из-за инерционности магнитодиодов и влияния вихревых токов, воз-. никающих в магнитопроводе, он обладает низким быстродействием.Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измеряемых токов, а также упрощение сопря-жения с цифровым электроприводом.Поставленнаяцель достигается тем, что в датчик тока, содержащий магнитопровод из магнитомягкого материала, входную обмотку, магниточувствительные элементы, размещенные в зазорах магнитопровода из магнитомягкого материала, и усилитель, введены две обмотки обратной связи, две обмотки коррекции, корректирующее звено, первый и второй элементы сравнения, дифференциальный преобразователь напряжение - ток и два резистора, при этом магнитопровод из магнитомягкого материала выполнен закрытой формы, и в нем размещены соединенные по дифференциальной схеме обмотки обратной связи и обмотки коррекции, последние подключены к корректирующему звену, выходы магниточувствительных элементов и выход корректирующего звена соединены с входами первого элемента сравнения, выход которого через усилитель соединен с входом дифференциального преобразователя напряжение - ток, выходы последнего соединены с обмотками обратной связи, последовательно с которыми включены резисторы, причем общие точки соединения обмоток обратной связи и резисторов соединены с входами второго элемента сравнения.Кроме того, в датчик тока введены биполярный преобразователь напряжение - частота, реверсивный счетчик и таймер, причем вход биполярного преобразователя напряжение - частота подключен к второму элементу сравнения, а выходы подключены к входам реверсивного счетчика, управляющий вход которого соединен с таймером. На фиг. 1 представ. пена структурная схема датчика тока; на фиг. 2 функциональная схема датчика тока.. Датчик тока содержит входную об- мотку, разделенную на две секции 1 и 2, магнитопровод из магнитомягкого материала из двух сердечников 3 и 4 закрытой формы, магниточувствительные элементы - магнитодиоды 5 и б, обмотки 7 и 8 обратной связи, обмотки 9 и 10 коррекции, корректирующее звено 11, первый элемент 12 сравнения,3 11122 усилитель 13, дифференциальный преобразователь 14 напряжение, - ток, резисторы 15 и 16, второй элемент 17 сравнения, биполярный преобразователь 18 напряжение - частота, реверсивный счетчик 19 и таймер 20.Секции 1 и 2 входной обмотки охватывают оба сердечника 3 и 4, в зазорах которых установлены магнитодиоды 5 и б. Кроме того, на сердечни О ках 3 и 4 размещены обмотки 7 и 8 обратной связи и обмотки 9 и 10 коррекции, которые в свою очередь соединены последовательно с корректиру ющим звеном 11. Выходы магнитодиодов ,5,6 и корректирующего звена 11.соеди-. нены с входами первого элемента 12 сравнения, выход которого через усилитель 13 соединен с входом дифференциального преобразователя 14 напряжение - ток. Выходы дифференциального преобразователя 14 напряжение - ток через последовательно включенные резисторы 15 и 16 соединены с обмотками 7 и 8 обратной связи. Общие выводы резисторов 15, 16 и обмоток 7, 8 обратной связи соединены с входами второго элемента 17 сравнения, выход которого соединен с входом биполярного преобразователя 18 напряжение - частота. Два выхода преобразователя 18 соединены с входами реверсивного счетчика 19, управляющий вход которого соединен с выходом таймера 20,Сердечники 3 и 4 магнитопровода могут быть выполнены в виде броневых35 чащек, например, из оксифера типа Б.Корректирующее звено 11 представляет собой интегрирующую КС-цепь.Датчик тока работает следующим40 образом.Изменение тока в секциях 1 и 2 входной обмотки изменяет величину магнитного поля в сердечниках 3, 4 и,.следовательно, изменяет величину на пряжения намагнитодиодах 5 и 6. При этом включается в работу контур автоматического регулирования, состоящий из магнитодиодов 5 и 6,первого элемента 12 сравнения, усилителя 13, 5 О дифференциального преобразователя 14 напряжение - ток и обмоток 7 и 8 обратной связи, Магнитное поле обмоток 7 и 8 в одном из сердечников 3, 4 складывается с магнитным полем сек ций 1, 2 входной обмотки, а в другом - вычитается. Токи в обмотках 7 и 8 обратной связи, изменяясь в 96 апротивофазах, компенсируют магнитное поле, создаваемое секциями 1 и 2 входной обмотки. В результате поток магнитной индукции в зазорах сердечников 3, 4 и уровень сигнала на выходе магнитодиодов 5, б стабилизируются. Рабочая точка на кривой намагничивания, определяющая магнитное состояние сердечников 3, 4, и рабочая точка на вольт-амперной характеристике магнитодиодов 5, 6 почти неподвижны, поэтому токи в обмотках 7 и 8 обратной связи линейно зависят от входного тока. Влияние инерционности маг. нитодиодов 5 и 6 на быстродействие контура автоматического регулирования устранено с помощью обмоток 9 и 10 коррекции, подключенных через корректирующее звено 11 к первому элементу 12 сравнения, Для начального подмагничивания сердечников 3, 4 и магнитодиодов 5, 6 рабочая точка дифференциального преобразователя 14 напряжение - ток смещена на величину, необходимую для задания в обмотках 7 и 8 обратной связи тока подмагничнвания. При использовании дифференциальных магнитодиодов 5 и б подмагничивание необязательно. Напряжения с резисторов 15 и 16 сравниваются при помощи второго элемента 17 сравнения. Разность этих напряжений подается на вход биполярного нреобразователя 18 напряжение - частота. Импульсы унитарного кода с его выхода подсчитываются реверсивным счетчиком 19, Через равные промежутки времени, определяемые таймером 20, реверсивный счетчик 19 сбрасывается в нулевое состояние. Параллельный двоичный код, фиксируемый в реверсивном счетчике 19 к концу каждого периода таймера 20, прямо пропорционален среднему значению измеряемого тока. Измерение среднего значения тока в якорной цепи электродвигателя позволяет контролировать приращение частоты вращения вала ЬЯ , так какК ьы= -Т д Ф,где К - коэффициент пропорциональности; 3 - момент инерции, приведенный к валу электродвигателя; 1 - среднее значение тока в якорной цепи электродвигателя. Закрытая форма сердечников 3 и 4ние и защиту датчика от влияния внешних магнитных полей и близко расположенных ферромагнитных предметов,Линейная зависимость токов в обмотках 7 и 8 обратной связи от тока 5в секциях 1 и 2 входной обмотки практически устраняет погрешности датчика тока от влияния нелинейности игистерезиса характеристик сердечников 3 и 4 магнитопровода и магнитодиодов 5 и 6.Благодаря незначительной амплитуде поляперемагничивания вихревыетоки в сердечниках 3 и 4 малы и невлияют на динамическую точность измерений,При постоянстве потокосцепленияиндуктивные сопротивления секций1 и 2 входной обмотки и обмоток 7и 8 обратной связи близки к нулю, 20что дополнительно повышает динамические свойства датчика тока. Дифференциальный преобразователь14 напряжение - ток предотвращает 25вредное влияние ЭДС самоиндукции вобмотках 7 и 8 обратной связи на устойчивость контура автоматического регулирования, что позволяет увеличить коэффициент усиления усилителя 13 и тем самым повысить быстродействие и уменьшить статическую ошибку датчика тока.Влияние инерционности магнитодиодов 5 и 6 на быстродействие датчика тока устранено с помощью обмоток 9 и 10 коррекции и корректирующего звена 11, что в совокупности с эффектом, указанным выше, расширяет полосу пропускания частот по сравнению с извест. ным датчиком, не менее чем на два порядка. Статическая точность предлагаемого датчика тока по сравнению с известным примерно на порядок выше.Получение информации о среднем значении тока повышает точность системы управления электроприводом, особенно при работе в режиме прерывистых токов.Представление же этой информации в цифровом виде позволяет использовать предлагаемый датчик тока в цифровых системах управления электроприводом.ПППП Закан 6452/39 . ТиРаж 710 По ианФилиал ППП Па темР, гп Узтород У