Способ настройки модуля датчика тока
Изобретение относится к измерительной и преобразовательной технике. Цель изобретения состоит в повышении точности измерения постоянных, переменных и импульсных токов в широком температурном диапазоне. Для достижения заданной цели у датчика Холла, входящего в состав модуля датчика тока, измеряют значение остаточного напряжения при минимальной и максимальной температурах сначала при одной полярности питания, а затем при противоположной. Вычисляют дрейф остаточного напряжения во всем температурном диапазоне при каждой полярности питания. Измеряют напряжение смещения операционного усилителя электронной схемы модуля вначале при минимальной, а затем максимальной температуре. Вычисляют дрейф напряжения смещения усилителя и выбирают такой датчик Холла и такую полярность питания датчика, при которых дрейф остаточного напряжения удовлетворяет найденному критерию изменения остаточного напряжения. Далее монтируют датчик в зазоре магнитопровода, сохраняя при этом выбранную полярность питания датчика. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1564556 (g1)g G 01 R 9/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4417687/24-21 (22) 28,04.88 (46) 15.05.90, Бюл. Ф 18 (71) Филиал Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики (72 ) О.А. Болотин, Г. Я.Портной, О.А.Постных и В.И,Тихонов (53) 621 .31 7 (088 .8 ) (56) Патент 1!1вейцарии !! - 591699, кл. С 01 В 19/00s !975. (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ МОДУЛЯ ДАТЧИКА
ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной и преобразовательной технике.
Цель .изобретения состоит в повьппении точности измерения постоянных, переменных и импульсных токов в широком температурном диапазоне. Для достижения заданной цели у датчика
Холла, входящего в состав модуля датИзобретение относится к измерительной и импульсной технике, в частности к методам конструирования и настройки приборов, предназначенных для бесконтактного измерения постоянных, переменных и импульсных токов с гальванической развязкой первичной и измерительной цепей.
Цель изобретения — повьПпение точности измерения постоянных, перемен" ных и импульсных токов в широком температурном диапазоне.
Суть способа состоит в выборе датчика Холла, монтажа его в зазоре магнитопровода и балансировке электрон2 чика тока, измеряют значение остаточного напряжения при минимальной и максимальной температурах сначала при одной полярности питания, а затем при противоположной, Вычисляют дрейф остаточного напряжения во всем температурном диапазоне при каждой полярности питания. Измеряют напряжение смещения операционного усилителя электронной схемы модуля вначале при минимальной, а затем максимальной температуре. Вычисляют дрейф напряжения смещения усилителя и выбирают такой датчик Холла и такую полярность питания датчика, при которых дрейф остаточного напряжения удовлетворяет найденному критерию изменения остаточного напряжения, Далее монтируют датчик в зазоре магнитопровода,сохраняя при этом выбранную полярность питания датчика, ил. ного усилителя. При этом при выборе датчика Холла измеряют значение величины остаточного напряжения при минимальной и максимальной температурах сначала при одной полярности питания датчика Холла, а затем при противоположной полярности питания, вычисляют дрейф остаточного напряжения во всем температурном диапазоне при каждой полярности питания, Затем измеряют величину напряжения смещения операционного усилителя вначале при минимальной, а затем. при максимальной температурах,вычисляют температурный дрейф напряжения!
564556 смещения, выбирают такой датчик Холла и такую полярность питания датчика, при которых дрейф остаточного напряжения датчика удовлетворяет критерию изменения остаточного напряжения:
10 (ILtl м — се -„, t)6 KtlqR
6$ где 1 11Ти м — абсолютная погрешность измерения тока, А;
1J y — величина остаточного напряжения при минимальной температуре,В; — величина температурного дрейфа остаточного напряжения, В; — магнитная чувствительность датчика, В/Тл; — температурный дрейф магнитной чувствитель- .. ности В/TJIj х — ширина зазора магнитопровода, м;
nt — количество витков в первичной обмотке; — магнитная постоянная
° 4 Jt 10, Вс/Ам;
1J<+ - величина напряжения смещения операционно- 40
ro усилителя при минимальной температуре,В;
gU м — величина температурного дрейфа напряжения смещения усилителя, В. 45
Затем монтируют датчик в зазоре магнитопровода, сохраняя при этом . выбранную полярность питания датчика. Способ осуществляется с помощью .устройства, блок-схема которого
50 представлена на чертеже.
Модуль датчика тока содержит один или несколько, датчиков 1 Холла,смонтированных в зазоре 2 магнитопровода 3, на котором намотана обмотка 4,. содержащая в общем случае nq витков, по которым протекает измеряемый ток
Хд м, Выход датчика 1 Холла подключен к входу операционного усилителя
5, а выход операционного усилителя
5 подключен к компенсационной обмотке 6, намотанной на магнитопровод 3.
Компенсационная обмотка 6 содержит п витков и последовательно подключенный эталонный резистор 7.Сигнал с эталонного резистора 7 снимается с помощью соответствующего вольтметра 8. пи иомп - n I >m + х
+ 11и + 11см) K = комп ("эт + "ь) ° где n< — количество витков в компенсационной обмотке;
Х „„ - ток в компенсационной катушке;
К вЂ” коэффициент усиления операционного усилителя;
R1, — омическое.сопротивление, компенсационной катушки, Пренебрегая неидеальностью датчика Холла и операционного усилителя,из (2) можно получить и < цу иоми
В (R эт + Rt ) х и
po g K
При выполнении условия (3) (R„+ Rt) x
pо g K (4) получаем
При работе модуля датчика тока измеряемый ток виэм, протекающий по первичной обмотке 4, создает магнитное поле, которое концентрируется в магнитопроводе 3 и вызывает изменение сигнала с датчика 1 Холла.
Этот сигнал, усиленный операционным усилителем 5, проходит по компенсационный обмотке 6 и через эталонный резистор 7 (Вэт), В результате ток компенсационной обмотки 6 в магнитопроводе 3 создает магнитное поле, равное по величине и противоположное по знаку магнитному полю, вызванному измерительным током т м первичной обмотки 4. Сигнал, измеряемый вольтметром 8 с эталонного резистора 7, пропорционален измеряемому току Тиэ,м .
Работу модуля датчика тока по измерению тока Хщ,и в установившемся режиме можно описать следующим образом:
1564556 п
-Т комп = ) I изм ° (5 ) п2
Учтем теперь остаточное напряжение датчика Холла и положим Iù)))) —— О, тогда по компенсационной катушке будет протекать ток холостого хода
1 комп, который равен: хх Ugz х
Т к))м)) — — м- ° (6 ) (Ч0 л2"
Приведем этот ток с учетом (5) к току ошибки первичной цепи: (Чо И д. Но нам важна не абсолютная величина тока бшибки, а ее температурный дрейф, Пренебрегаем температурной нестабильностью тока через датчик
Холла, тогда можно записать:
Д Uaz ° х
Д - чЗм + (чо и, g
Ugz х 4g
+ (8)
pO Ill У2 гДе Д Т),эм — темпеРатУРный ДРейф тока ошибки;
0П2 — температурный дрейф остаточного напряжения датчика Холла;
Д вЂ” температурный дрейф чувствительности датчика
Холла, Отсюда, если известна максимально допустимая величина абсолютной погрешности измеряемого тока ) дХрэм ), температурный дрейф должен удовлетворять условию (U 22 + U см) х (10).
- 1Чо II II!
gtJ2, ° X Ugy X 6f
6 ам
p, ° .й, (Чо Щ д — — -" — - -- — + U z — — ° (9) !
Д » п Ж Ь» Ьй где . ) Д Х э — абсолютная погрешность измерения тока, Если же учесть величину напряжения смещения операционного усилителя, то в той же последовательности можно записать:
6U м x, U x ng (,, )ч уп )Ч, п,.g2, 5 где Д Псм — температурный дрейф напряжения смещения операционного усилителя.
Отсюда (av,„- v ц -=-)) cgv с
63 с
15 1 ДТ иэМ) и„ Ж 1Чо Г ДМ (+ PП22 х у (ovce ам =-"-)) а у (12) 20 Использование предлагаемого способа настройки модуля датчика тока позволяет почти на порядок повысить точность измерения, и, следовательно, приводит к повышению техничес25 ких и технико-экономических параметров систем контроля и систем автоматического регулирования, где обычно используются бесконтактные модули датчиков тока.
Формула изобретения
Способ настройки модуля датчика тока, заключающийся в том, что выби35 рают датчик Холла, монтируют его в зазоре магнитопровода и балансируют электронный усилитель, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности настройки в широком.тем40 пературном диапазоне, при выборе датчика Холла измеряют значение величины остаточного напряжения датчика
Холла при максимальной и минимальной температурах, сначала при одной по45 лярности его питания, а затем при противоположной, вычисляют дрейф остаточного напряжения во всем темпе" ратурнбм диапазоне при каждой полярности питания, потом измеряют вели-, 50 чину напряжения смещения операционного усилителя вначале при минимальной, а затем при максимальной температурах, вычисляют температурный дрейф напряжения смещения усилителя, выбирают TBKQH датчик XoJIJIB H TGK полярность питания датчика, при которой дрейф остаточного напряжения датчика удовлетворяет критерию изменения остаточного напряжения
1564556 мат нитная чувствительность датчика, В/тл;
kg — температурный дрейф магнитной чувствительности, В/Тл; х — ширина зазора магнитопровода, м;
n — количество витков в первичной обмотке; — магнитная постоянная, 4T ° 10 В с/А. м;
П щ — величина напряжения смещения операционного усилителя при минимальной темпе15 ратуре, В;
1 1Гс — величина температурного
Дрейфа напряжения смещения усилителя, В, и при монтаже датчика Холла в зазоре щ магнитопровода сохраняют выбранную полярность питания датчика Холла, МЬж ЬЛа х где 1 Тц — абсолютная погрешность измерения тока, А;
П вЂ” величина остаточного напряжения при минимальной температуре,В;
gtJ<> — величина температурного дрейфа остаточного напряжения, В; составитель А,Заборик
Техред" П,Олийнык Корректор Н,Ревская
Редактор М.Циткина
Заказ 1157
Тираж 555
Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина,101
