Измерительный преобразователь постоянного тока

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий Магнитно-транзисторный автогенератор, в окне сердечника трансформатора которого размещен проводник с контролируек пл током, о т л ич а ю щ и и с я TeMj что, с целью расширения областн прнменешга путем уменьшения пульсаций и увеличения чувствительности, введены активный RC -фильтр на операционном усилителе с конденсатором в цепи обратной связи и цепочка из параллельно соединенных .резистора и конденсатора, которая подключена к выводам источшоса питания последовательно с автогенератором, при этом точка их соеданения подаслючена к входу активного ЯСфильтра , вход операционного усилителя которого подключен к источнику смещения, а денсатор цепи о мтной связи шунтирован дополнительным резистором. QP сл ф до Фиг./

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

И н Ф

РЕСПУБЛИН,SU„„3 019563

З 5Р Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ.И ОТНРЬП ИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "-: .;., 3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-".4 „,",. ;., .,". „.",1 (71) Научно-исслещивтельский институт автоматики и электромеханики при Томском инсниуте автоматизированных систем управления . и радиоэлектроники (53) 621.314.57 (088.8) (21) 3394858/24-07 (22) 10.02.82 (46) 23.05.83. Бюл. Р 19 ,(72) В. В. Болотов, А. П. Зайцев, И. А. Янушик,.В.А. Поднятии,, И. А. Гачик, В. П. Пере— пелицын u. L A. Гордовой (56) l. Электронная техника в автоматике.

Под ред. Ю. И. Конем. М., "Советское радиэ", вып. 12, р. 2," с. 282.

2. Там-же, р. 2, с. 284.

3. Авторское свидетельство СССР 8 390638, кл. Н 02 М 3/335, 1970. (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий магнитно-транзисторный автогенератор, в окне сердечника трансформатора которого размещен проводник с контролируемым током,-о т л ич а ю шийся тем, что, е целью расширения области применения путем уменьшения пульсаций и увеличения чувствительности, введены активный RC -фильтр на операционном усилителе с конденсатором в цепи обратной связи и- цепочка из параллельно соешшенных .резистора и конденсатора, которая подключена к выводам источника питания последовательно с автогенератором, при этом точка их соединения подключена к „входу активного ВС.— фильтра, вход операционного усилителя кото- сз рого подключен к источнику смещения, а конденсатор цепи обратной связи шунтирован дополнительным резистором.

1019563

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано для измерения постоянного тока в автономных электроэнергетических системах.

Известен измерительный преобразователь постоянного тока, выполненный на основе трансформатора постоянного тока, содержащий двухтактный преобразователь постоянного напряжения со стабилизатором на входе, 1О активные амплитудные демодуляторы, выполненные на операционных усилителях и трансформатор постоянного тока, выполненный на двух сердечниках (11.

Известен также измерительный преобразователь постоянного тока с использованием по-! !5 стоянного магнита, содержащий стабилизатор напряжения, .генератор запускаемъ|х импульсов, два ждущих мультивибратора, буферный усилитель, триггер и хронирующий дроссель 12J.

Недостатком данных преобразователей является относительная сложность схем.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измерительный преобразователь постоянного тока, содержащий магнито-транзисторный автогенератор, в окне сердечника трансформатора которого размещен проводник с контролируемым током, а с" его выходной обмоткой связан формирователь пилообразного напряжения на транзисторах и конденсаторах (31.

Недостатком известного преобразователя является обратная зависимость изменения амплитуды пилообразного напряжения от изменения подмагничивающего гока, так как при формировании пилообразного напряжения используется не частота, а период прямоугольного напряжения. В то >ке время выходное напряжение в пилообразной форме имеет стопроцентные пульсации, которые не позволяют применять такой преобразователь в непрерывных системах. Чувствительность преобразователя при относительно небольших токах подмагничивания также нецостаточна.

Цель изобретения — расплрение области применения путем повышения чувствительности и уменьшения пульсаций.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобразователь постоянного тока, содержащий магнйто-транзисторный автогенератор, в окне сердечника. трансформатора ко-5О торого размещен проводник с контролируемым током, введены активный RC-фильтр на операционном усилителе с конденсатором в цени обратной связи и цепочка из параллельно соединенных резистора и конденсатора, которая 55 подключена к выводам источника питания последовательно с автогенератором, при этом точка их соединения подключена ко входу активного яг. фильтра, вход операционного усилителя которого подключен к источнику смещения, а конденсатор цепи обратной связи шунтирован дополнительным резистором.

На фиг. 1 представлен измерительный преобразователь постоянного тока; на фиг. 2— временные "диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит автогенератор 1, сердечник 2 трансформатора которого подмагничивается током, протекающим по проводнику 3. Автогенератор выполнен в виде блокинг-генератора на транзисторе 4 с коллекторной и базовой обмотками, вторые концы которых через резисторы и обуй конденсатор соединены с эмиттером транзистора 4. Автогенератор включен последовательно с цепочкой из параллельно соединенных резистора 5 и конденсаторов 6 и 7 к точке соединения которых подключен активный RC-фильтр. 8, который состоит из Т-образного фильтра 9 и операционного усилителя 10 с конденсатором 11 в цепи его обратной связи. Параллельно конденсатору 11 подключен дополнительный pemcтор 12, а на вход усилителя — источник 13 смещения ..

На фиг. 2 обозначены: 14 — контролируемый ток в проводнике 3; 15 — пилообразное напряжение с постоянной составляк щей на эмиттере транзистора 4, развертка которого на частоте несколько сот килогерц показана пунктиром; 16 — выходное напряжение преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче питания от источника питания автогенератор запускается и работает в режиме автоколебаний с частотой в несколько сот килогерц, потребляя ток or источника через резистор 5 и конденсатоо 6. Напряжение 15 на последних имеет пилообразную форму с постоянной составляющей. При протекании и увеличении тока по проводнику 3 сердечник 2 трансформатора перемагничивается по частным циклам, а частота переключения (автоколебаний) автогенератора 1 увеличивается. Параметры резистора 5 и конденсаторов 6 и 7, а также элементов автогенератора

1 выбираются такими, чтобы пилообразное напряжение 15 было с относительно линейными фронтами и такой амплитуды, чтобы нри увеличении частоты автоколебаний и увеличении нижнего и верхнего уровней пилообразного напряжения . его амплитуда изменялась незначительно, как показано на фиг. 2 при модуляции его током 14. В этом случае облегчается фильтрация напряжения 15, .а пульсации выходного напряжения 16 становятся приемлемые.

Постоянная составляющая пилообразного напряжения способствует смещению пределов изменения иццукции в сердечнике 2 на относи3 4 увели",нть ток подмагничнвания, чтобы увеличить выходное найряжение преобразователя.

Включение активного ЯС фильтра на опера ционном усилителе способствует увеличению чувствительности преобразователя и уменмпе. нию пульсаций его выходного напряяиния.

Уменьшению пульсаций также способствует выполнение автогенератора в виде блокинггенератора на одном транзисторе, так как в двухтактном автогенераторе существует несимметрия параметров его плеч, что вносит дополнительные пульсации.

Резистор 5 и конденсатор 6 могут быть включены и в плюсовую шину источника ssтания, т.е; на вход фильтра в этом случае подается не напряжение на этих элементах, а разность между источником питания и напряжением иа элементах 5 и 6. В этом случае модуляция напряжения 15 (фиг. 2) изменшся на противоположную. Поэтому и полярность напряжения 16 изменится на обрат. ную. Но не изменится полярность напряжения

16 при изменении полярности контролируемого тока 14 через проводник 3, так как при этом частота переключения автогенератора не изменяется, что дает возможность преобразовывать и переменный ток промышленной частоты.

3 101956 телыю линейный участок кривой намагничивания и выводу из зоны ее нечувствительности.

Это дает возможность повысить чувствительность преобразователя при контроле относительно небольп1их токов (до десятка.МА).

При контроле больших токов (сотни ам. пер), проводник 3 раси;епляют, а в окно сердечника 2 пропускают часть проводника меньшего сечения с учетом. его длины, длины расщеплешчго участка силового провод- 1ф ника и величины тока через него. Другими словами, подмвгннчивание сердечника 2 про. изводится ошгим и тем же током при различных токах в силовом праводе. Поэтому размеры сердечника 2 (и трансформатора в ts целом) и параметры автогенератора 1 при изменении предела контроля тока не меняются.

Однако при изменения пределов контроля тока передаточный коэффициент преобразователя меняется, тогда как на его выходе необходимо иметь унифицированный сигнал

О-NS при изменении тока в заданных пределах. Для коррекции коэффициента передачи параллельно конденсатору 11 включен резистор 12. Без него необходймо было бы

ВНИИПИ Заказ 3721/49 Тираж .687 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4