Устройство для измерения постоянного тока

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретеJ iBx i3 .А. ния - расширение диапазона измерения постоянного тока. Устройство содержит магнитный преобразователь на ферромагнитных сердечниках 1 и 2, генератор 7 затухающих колебаний, элемент 10 обратной связи, интегратор 13, преобразователь 14 тока, запоминающий элемент 15 и синхронизатор 16. Ввдение цифроаналогового преобразователя 17, счетчиков 18 и 19, нульоргана 20, элемента 21 совпадения и образование новых функциональных связей позволяет достичь цели изобретения . 2 ил. .А. ss

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

f51)4 G 01 R 19 20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 4106216/24-2 1 (22) 06. 06 . 86 (46) 15.05.88. Бюл. ¹ 18 (72) А.П. Синегубов и А.В. Портянников (53) 621.317.311(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1056068, кл. G 01 R 19/20, 01.03. 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1270713, кл. С 01 R 19/20, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электро-. измерительной технике. Цель изобрете1 Я.Я0 1 960» Л1 ния — расширение диапазона измерения постоянного тока. Устройство содержит магнитный преобразователь на ферромагнитных сердечниках 1 и 2, генератор 7 затухающих колебаний, элемент

10 обратной связи, интегратор 13 преобразователь 14 тока, запоминающий элемент 15 и синхронизатор 16.

Ввдение цифроаналогового преобразователя 17, счетчиков 18 и 19, нульоргана 20, элемента 21 совпадения и образование новых функциональных связей позволяет достичь цели изобретения. 2 ил.

1396077

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве измерителя постоянного тока с гальванической развязкои между цепью измеряемого

5 тока и входом устройства.

Целью является расширение диапазона измерения постоянного тока путем компенсационного преобразования входного сигнала в цифровой код.

На фиг. 1 приве, цена функциональная схема устройства для измерения постоянного тока; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его рабо ry, 1

Устройство содержит магнитный преобразователь на ферромагнитных сердечниках 1 и 2 с входными обмотками

3 и 4, обмотками 5 и 6 возбуждения, соединенными с выходом генератора 7 затухающих колебаний„ компенсационными обмотками 6 и 9,, включенными на выходе элемента 10 обратной связи встречно по отношению к входным обмоткам 3 и 4, и с вьгходными обмотками 11 и 12, подключенными к информационному входу интегратора. 13, выход которого подключен к входу элемента

10 обратной связи,, преобразователь 14 тока, включенный в цепь компенсационных обмоток 8 и 9, запоминающий элеЗО мент 15, синхронизатор 16, цифроаналоговый преобразователь 17, первый

18 и второй 19 счетчики, нуль-орган

20 и элемент 21 совпадения, выход цифроаналогового преобразователя 17 сое-35 динен с вторым входом преобразователя

14 тока, а вход — с. выходом второго счетчика 19, выход первого счетчика

18 через элемент 21 совпадения подключен к установочному входу запоми40 нающего элемента 15, выход преобразо-. вателя 14 тока через нуль-орган 20 подключен к первым входам гервого .18

И второго 19 счетчиков, первый выход синхронизатора 16 подключен к управ45 пяющему входу генератора 7, второй выход. — к управляющему сбросовому входу запоминающего элемента 15 и входу элемента 21 совпадения, третии выход — к управляющему входу интег- 5О ратора 13, четвертый выход — к управляющим входам первого 18 и второго

19 счетчиков, вторые входы которых соединены с выходом тактового генератора эталонной частоты (не показан)„ 55

Синхронизатор 16 периодически (1jc на фиг. 26) запускает генератор

7, вырабатывающий пакеть затухающих колебаний тока (i, на фиг. 2в), протекающего по обмоткам 5, 6 и необходимого для осуществления безгистерезисного намагничивания сердечников

1, 2. Амплитудное значение напряженности возбуждающего поля, создаваемое затухающим током i„„, постепенно уменьшается от максимального, обеспечивающего техническое насыщение сердечников 1 и 2, до нуля. По мере уменьшения амплитуды тока i „возбуждения амплитуда индукции В перемагничивания становится меньше индукции насыщения В В (момент t 7 t +

3 / j тэ фиг. 2в) и совместное действие возбуждающего поля (фиг. 2в) и постоянного по характеру входного тока

6> (фиг. 2а) начинает вызывать безгистерезисное перемагничивание сердечников

1 и 2, Среднее значение их индукции

В р, равное нулю до момента t t +

+ д, начинает стремиться к величине

1 !в

I „(где ч „- безгистереср зисная магнитная проницаемость сердечников: N „= V = M „— число витков входной обмотки; 1 „, — средняя длина сердечников 1 2).

Интегратор 13, до момента времени — + лГ, находившийся в режиме

"Сброс", сигналом U (фиг. 26) по управляющему входу переводится в режим "Интегрирование" . Напряжение с выходных обмоток 11 и 12 поступает на вход интегратора !3, напряжение

U,> (фиг. 1г) на выходе которого стремится к величине,Wв Б tA„

U — ) — — — в I

nJ - n г БГ х

rp где — постоянная времени интегратора;

V j S числО витков выхолных обмОТОк

11 и 12 и площадь.поперечного сечения сердечников 1 и 2 соответс твенно.

Однако как только под действием начинает изменяться среднее значение индукции В, и появляется напряжение на выходе интегратора U„ п в цепи компенсационных обмоток 8, 9 появляется ток i „. (фиг. 2д): с!

U i! (2)

Ч k„ где I< — коэффициент передачи элемента 10 о6ра.тной связи.

1396077

Вследствие встречного включения компенсационных 8, 9 и входных 3, 4 обмоток ток i компенсации препятствуk ет изменению среднего значения индукЦии В с входным тОкОИ 1

5 (3) 10

После некоторого переходного процесса (фиг. 2г, д при t . + Dt < t c ! (t . + at ) устанавливается динамиФ ческое равновесие, которое так же, 15 как и в прототипе, характеризуется равенством i „= 1, (фиг. 2д).

В момент времени t = t . +dt < уп3 равляющий импульс U (фиг. 2б) синхронизатора 16 осуществляет запуск 20 первого 18 и второго 19 счетчиков.

Последовательность импульсов от тактового генератора эталонной частоты поступает на вторые входы счетчиков

18 и 19. Ступенчато возрастающий ток 25 (фиг. 2е), определяемый выражением

li д1" NI = О

1 (6) i ы.1 (4) 30 с выхода цифроаналогового преобразователя 17 поступает на второй вход преобразователя 14 тока (ai = constвеличина ступени квантования цифроаналогового преобразователя; 1

= О...Ь вЂ” число шагов (ступеней) квантования. цифроаналогового преобразователя).

В преобразователе 14 тока производится сравнение тока компенсации 1 40 с выходным током i цифроаналогового преобразователя 17. При этом выходное напряжение преобразователя 14, определяемое разностью

45 (5) Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

ЦпЕ Ц (1k 1 )» по мере достижения равновесия (dil

i <) стремится к нулю (k ц, - коэффициент передачи преобразователя 14 тока) . Следует отметить, что преобразователь 14 тока является в предлагаемом устройстве последним звеном, в котором преобразование информации осуществляется в аналоговой форме, причем выполнение этого преобразования компенсационным методом делает непринципиальным вопрос о линейности характеристики преобразователя 14 тока, 1 Вы»8 4ьых S 145»

U (t) =--„-- 2В (t) = — 2 р

pj г л Sr g ср так как для обеспечения преобразования достаточно, чтобы линейность обеспечивалась не в диапазоне е меь.;» а в диапазоне (i - »i 1) = 1. Дальнейшее преобразование и представление информации в устройстве осуществляется в дискретной форме, которая обеспечивает путем задания той или иной разрядности чисел теоретически любой наперед заданный линейный диапазон.

Число N шагов (ступеней) кванто3 вания цифроаналогового преобразователя 17 подсчитывается первыя 18 и вторым 19 счетчиками и при достижении выходным напряжением U „, преобразователя 14 тока нулевого уровня (IU „,I =

= О, 1 = И, N; (L) оно, как следует из выражения (5), однозначно определяет ток компенсации i и, следовательно, входной ток

В момент (t = t + d t, фиг. 2ж) достижения выходным сигналом цифроаналогового преобразователя 17 величины тока компенсации срабатывает нуль-орган 20, который запрещает работу счетчиков 18 и 19.

В момент времени t = t ..+ dt (фиг.2б)

1 запоминающий элемент 15 управляющим сигналом U синхронизатора 16 переводится в режйм "Сброс", после чего осуществляется перезапись цифрового кода 1 = N соответствующего входному току 1 „, с выхода счетчика 18 через элемент 21 совпадения в запоминающий элемент 15.

После окончания j-го цикла преобразования входного сигнала i синхро8х низатор 16 сигналом Бс, вновь запускает генератор 7, и процесс преобразования повторяется.

Устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитный преобразов атель на двух ферромагнитных сердечниках, имеющий входные обмотки, обмотки возбуждения, соединенные с выходом генератора затухающих колебаний, компенсационные обмотки, включенные на выходе элемента обратной связи встречно по отношению к входным обмоткам, и выходные обмотки, подключенные к информационному входу интегратора, выход которого подключен к

1396077 ат

Ф (}

ll

11 !!

l! и ие2

Составитель В. Крючков

Техред К. Ходанич Корректор В. Бутяга

Редактор А. Маковская

Заказ 2492/47 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 входу элемента обратной связи, преобразователь тока, включенный в цепь компенсационных обмоток, запоминающий элемент, синхронизатор, к первому

5 выходу которого подключен управляющий вход генератора затухающих колебаний,, к второму — управляющий сбросовый вход запоминающего элемента, а к третьему - управляющий вход интегратора„10 отличающеeся тем,что, с целью расширения диапазона измерения, в него дополнительно введены цифроаналоговый преобразователь, первый и второй счетчики, тактовый генератор эталонной частоты, нуль-орган и элемент совпадения, причем выход цифроаналогового преобразователя соединен с вторым входом преобразователя тока, а вход — с выходом второго счетчика, выход первого счетчика через элемент совпадения подключен к установо" ному входу запоминающего элемента, выход преобразователя тока через нуль-орган подключен к первым входам первого и второго счетчиков, управляющие входы элемента совпадения и первого и второго счетчиков подключены соответственно к второму и четвертому выходам синхронизатора, вторые входы счетчиков соединены с выходом тактового генератора эталонной частоты.