Измеритель постоянного тока без разрыва электрической цепи

Измеритель постоянного тока без разрыва электрической цепи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИЗМЕРШЕЛЬ ПОСТОЯННОГО Т.ОКА БЕЗ РАЗРЫВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ, со- . держащий генератор прямоугольных импульсов тока с выходными зажимами .для подключения к участку проводника с измеряемым током, усилитель постоянного токас входными зажимами для подключения к участку проводника с измеряемым током между выходными . - л-з, . . -JLj, жимами генератора прямоугольных импульсов тока, фазовый детектор, из мерительный вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, а управляющий вход подключен к синхронизирующему выходу генератора прямоугольных импульсов тока, два преобразователя амплитуды импульсов в постоянное напряжение, входы кочорык раздельно связаны с двумя выходами фазового детектора, измеритель отношения двух напряжений, выход крторого подключен к измерительному прибору , а первый вход присоединен к выходу первого преобразователя инпуяьсов в постоянное напряжение, отли (Л чающийся тем, что, с целью линеаризации передаточной характерисс тики, дополнительно введен измеритель разности двух напряжений, входы которого раздельно подключены к выходам преобразователей амплитуды импульсов в постоянное напряжение, а выход соединен с вторым входом измерителя отношения двух напряжений. СП tc

СОЕВ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН (191 (Ю i) 2 А

4(5 ц G 01 R l9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЭОВРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3614061/24-21 ,(22) 04.07.83 (46) 15,03.85, Бюл, Ф 10 (72) В.А.Городецкий, В.А.Бобков, Б.И.Вингалов и Г.К.Смолин (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургической теплотехники цветной металлургии и огнеупоров

"ВНИИэнергоцветмет" (53) 621. 317. 7 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 667903, кл. G Ol R 19/00, 05.04. 76.

2. Авторское свидетельство СССР

У 761918, кл. G 01 R 19/00, 24.07.78

{прототип). (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

БЕЗ РАЗРЫВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ, со- . держащий генератор прямоугольных импульсов тбка с выходными зажимами для подключения к участку проводника с измеряемым током, усилитель постоянного тока с входными зажимами для подключения к участку проводника с измеряемым током между выходными за " жимами генератора прямоугольных импульсов тока, фазовый детектор, измерительный вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, а управляющий вход подключен к син". хронизирующему выходу генератора прямоугольных импульсов тока, два преобразователя амплитуды импульсов в постоянное напряжение, входы которых раздельно связаны с двумя выходами фазового детектора, измеритель отношения двух напряжений, выход которо" го подключен к измерительному прибору, а первый вход присоединен к выходу первого преобразователя импульсов в постоянное напряжение, о т л и- » ч а ю шийся тем, что, с целью линеаризации передаточной характеристики, дополнительно введен измеритель разности двух напряжений, входы которого раздельно подключены к выходам преобразователей амплитуды импульсов в постоянное напряжение, а выход соединен с вторым входом измерителя отношения двух напряжений., 1145291

Изобретение относится к электро. иэмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянного тока без разрыва электрической цепи. 5

Известен измеритель постоянного тока без разрыва электрической цепи, содержащий генератор импульсов тока ,с выходными зажимами для подключения к участку проводника с измеряемым 10 током, датчик Холла, усилитель, выход которого подключен к входам двух. преобразователей амплитуды импульсов в постоянное напряжение, измеритель отношения двух напряжений, входы ко- 15 торого подключены к выходам преобразователей амплитуды импульсов в по стоянное напряжение, а выход соеди нен с измерительным прибором j1) .

Известный измеритель имеет сущест-20 венную погрешность, обусловленную влиянием посторонних источников магнитных полей, например токами, протекающими в соседних проводниках.

Наиболее близким по технической 25 сущности к .изобретению является измеритель постоянного тока без разрыва электрической цепи, содержащий генератор прямоугольных импульсов тока с выходными зажимами для подключения щ к участку проводника, с измеряемым током, усилитель постоянного тока с входными зажимами для подключения к участку проводника с измеряемым током между выходными зажимами генератора прямоугольных импульсов тока, фазовый детектор, измерительный вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, а управляющий вход подключен к синхронизирующему выходу генератора прямоугольных импульсов тока, два преобразователя амплитуды импульсов в постоянное на.пряжение, входы которых раздельно связаны с двумя выходами фазового детектора, измеритель отношения двух, напряжений, выход которого подключен к измерительному прибору, а входы раздельно присоединены к выходам цреобразователей импульсов в постоянное напряжение (2) .

Недостатком известного измерителя является нелинейность передаточной характеристики, обусловленная тем, что связь между измеряемым током и у

I выходным сигналом измерителя носит гиперболический характер и описывается зависимостью ген

I иъМ*щ % ) где ш — выходной сигнал измерителя

I „ - амплитуда импульсов тока

I генератора прямоугольных импульсов.

В связи с этим шкала измерительного прибора оказывается нелинейной и неудобной для отсчета показаний, так как численные значения измеряемого тока I»z уменьшаются слева направо по длине шкалы. При этом по.-, грешность измерения велика в. наиболее информативной части шкалы измерительного прибора, т.е. при значениях измеряемого тока Iц ®, больших

Хеп . Погрешность измерения непостоянна по шкале прибора и является функцией величины выходного сигнала ш.

Кроме того, подобная обратно пропорциональная зависимость между изме- ряемым током и выходным сигналом измерителя ограничивает возможность его использования в качестве датчика тока в системах автоматического регулирования.

Целью изобретения является линеаризация передаточной характеристики измерителя постоянного тока. г

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель постоянного тока без разрыва электрической цепи, содержащий генератор прямоугольных импульсов тока с выходными зажимами для подключения к участку проводника с измеряемым током, усилитель постоянного тока с входными зажимами для подключения к участку проводника с измеряемым током между выходными зажимаыи генератора прямоугольных импульсов тока, фазовый детектор, измерительный вход которого соединен с выходом усилителя постоянного така, а управляющий вход подключен к синхронизирующему выходу генератора прямоугольных импульсов тока, два пре-.. образователя амплитуды импульсов в постоянное напряжение, входы которых раздельно связаны с двумя выходами фазового детектора, измеритель отношения двух напряжений, выход которого подключен к измерительному прибору, а первый вход присоединен к выходу первого преобразователя импульсов в постоянное напряжение, дополнительно введен измеритель разнос1145291 ти двух напряжений, входы которого раздельно подключены к выходам пре-. образователей амплитуды импульсов в постоянное напряжение, а выход соединен с вторым входом измерителя отношения двух напряжений.

На чертеже изображена блок-схема измерителя постоянного тока.

Измеритель постоянного тока содержит генератор 1 прямоугольных иьтуль- 10 ,сов тока, который выходными зажимами подключают к участку проводника 2 с измеряемым током I„>>, усилитель 3 постоянного тока и связанный с ним .измерительньм входом фазовый детек- f5 тор, совмещенный с усилителем 3, преобразователи 4 и 5 амплитуды импульсов в постоянное напряжение, измеритель 6 разности двух.напряжений, входы которого подключены к вы- 20 ходам преобразователей 4 и 5 амплитуды импульсов в постоянное напряжение, измеритель 7 отношения двух напряжений, один вход которого соединен с выходом преобразователя 4 амп- .д5

1литуды импульсов в постоянное напря" жение, второй подключен к выходу измерителя 6 разности двух напряжений, а выход связан с измерительным прибором 8. В качестве усилителя 3 постоянного тока с фазовым детектором может быть использован усилитель постоянного тока, выполненный по схеме

ИДИ с двумя раздельными выходными демодуляторами, выходы которых, образующие выходы фазового детектора, подключены к входам преобразователей 4 и 5 амплитуды импульсов s постоянное напряжение, а управляющие входы, демодуляторов, образующие управляю40 щий вход фазового детектора, -соединены с синхронизирующим выходом гене-. ратора 1 прямоугольных импульсов тока.

При этом усилитель 3 постоянного тока своими входными зажимами подключают

45 к участку проводника 2 с измеряемым током, причем между точками присоединения к этому проводнику 2 выходных зажимов генератора 1 прямоугольных импульсов тока.

Устройство работает следующим об50 разом.

Через точки A и 8 участка.-проводника 2 с измеРЯемым током Тд1м от генератора 1 прямоугольных импульсов тока в одном направлении и измеряемым током пропускают прямоугольные импульсы тока, амплитуду Т, которых устанавливают перед измерениями. Прн этом в первый полупериод суммарный ток I, протекающий между точками 4 и 5 проводника 2 с измеряемым током

IH >a,, к которым подключены входные э зажимы усилителя 3 постоянного тока, равен I<= >зм+Iин, а во второй полупериод, когда ток I и„ генератора 1 прямоугольных импульсов тока равен нулю, суммарный ток I составляет

I2 и1м

При этом напряжение, поступающее на вход усилителя 3 постоянного тока, пропорционально сопротивлению R участка Д В проводника 2 (см.чертеж) и току, протекающему по этому участку. Это напряжение усиливается усилителем 3 постоянного тока, имеющим коэффициент усиления K ..

Усилитель 3 постоянного тока работает в линейном ключевом режиме, который обеспечивается путем пода и на управляющие входы его демодуляторов сигнала с синхронизирующего выхода генератора 1 прямоугольных импульсов тока. При наличии такого сигнала на управляющем входе демодулятора его выходное напряжение равно нулю, при его отсутствии выходное напряжение равно входному напряжению усилителя

3, умноженному на коэффициент усиления K . В соответствии с этим в первый полупериод напряжение на выходе гервого демодулятора усилителя 3 постоянного тока равно нулю, а на выхо. де второго демодулятора составляет о,=т, я к-(1„, i„„) к

Во второй полупериод, когда сигнал на синхронизирующем выходе генератора 1 прямоугольных импульсов тока меняет знак на обратный, уже напряжение на выходе второго демодулятора становится равным нулю. При этом напряжение на выходе первого демодулятора имеет значение, равное

4=4< <изм " "

Усилитель 3 постоянного тока, таким образом, одновременно выполняет функции фазового детектора.

На вход преобразователя 4 амплитуды импульсов в постоянное напряжение поступает импульсное напряжение с амплитудой U, а на вход преобразователя 5 †. импульсное напряжение с амплитудой Uf.  преобразователях

4 и 5 эти импульсные напряжения пре1145291 4 ям

YA — =

"3 гек

Заказ 1165/33

Подписи ое

ВНИИПИ

Тираж 748 образуются в равные им но величине напряжения постоянного тока. Напряжения постоянного тока U и 0 поступают на входы измерителя 6 разности двух напряжений, в котором иэ напря- S рения U< вычитается . напряжение 0< а йх разность

0 =u,-u,. Х 10 является выходным сигналом измерителя 6 разности двух напряжений.

Напряжение U< с выхода преобразо вателя 4 аи литуды импульсов в постоянное напряжение и напряжение U с выхода измерителя б разности двух на13 пряжений поступают на входы измерителя 7 отношений двух напряжений, в котором напряжение U делится на напряжение U>. При этом на выходе измерителя 7 отношения двух напряжений фор„20 мируется выходной сигнал, равный

Сигнал, равный по величине ш, поступает на вход измерительного прибора 8, показания которого с масштабным коэффициентом, равным I» пропорциональны измеряемому току изм = нн.rn, (Таким образом, предлагаемый измеритель постоянного тока имеет линейную передаточную характеристику, описываемую прямо пропорциональной зависимостью. Это позволяет снизить погрешность измерения в большей части диапазона измеряемых токов, что особенно важно при измерении больших токов, существенно превышающих ток генератора прямоугольных импульсов.

Кроме того, в предложенном измерителе отпадает необходимость в градуировке шкалы измерительного прибора по сложному закону гиперболической зависимости цены деления шкалы от координаты ее длины и становится возможным использование в качестве измерительного прибора высокоточных и удобных в эксплуатации цифровых измерительных приборов. Одновременно рас-. ширяется область применения измерителя, так как он может быть использован и в качестве датчика тока для систем автоматического регулирования тока.

gag "Натентвь г. Ужгоррд, уп. Проектная, 4