Оптоэлектронное устройство для измерения тока

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в тех случаях, когда необходима гальваническая развязка регистрирующего элемента с токочувствительным. Цель изобретения - расширение области применения устройства в условиях воздействия электромагнитных помех, ионизирующих излучений, а также атмосферных воздействий. Масштабирующий первичный преобразователь 3 через преобразователь 4 аналогового сигнала в кодированный оптически, светофильтры 6, 9, опторазъемы 14.1, 14.2, 14.5, 14.6 передает информацию в фотоприемник 11, связанный с регистратором 12 и источником 13 питания. Этот же источник 13 питания питает источник 10 света, который через светофильтры 15 и 16, опторазъемы 14.3 - 14.6, ветвители 5 и 8, волоконно-оптический канал 7 связан с фотоэлектрическим преобразователем 1, обеспечивающим через преобразователь 2 напряжения питание высоковольтной части устройства. 2 ил.

ССЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1597745 А 1 (19) (11) (r))5 О 01 R 19/00 15/07

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

? ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4469826/24-21 (22) 29.07,88 (46) 07. 10.90. Бюл. № 37 (71) Научно-исследовательский институт энергетики и автоматики АН УЗССР (72) И.Г.Кирин (53) 621.317.31 (088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1160320, кл. Cl 01 R 19/00, 1985.

Патент РГ № 2829949, кл. Г 01 R 15/02, 1980..(54) ОПТОЭЛЕКТРОННОГ УСТРО 1СТВО,г1ПЯ

ИЭИЕРЕНИЯ ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в тех случаях, когда необходима гальваническая развязка регистрирующего элемента с токочувствительным.

Цель изобретения — расширение облас2 ти применения устройства в условиях воздействия электромагнитных помех, ионизирующих излучений, а также атмосАерных воздействий. 11асштабирующий первичн гй преобразователь 3 через преобразователь 4 аналогового сигнала в кодированный оптически, светоАильтры 6, 9 опторазъемы 14. 1, 14.2, 14.5, 14.6 передает информацию в потоприемник 11, связанный с регистратором 12 и источником 13 питания . Этот же источник 13 питания питает источник 10 света, которий через светофильтры 15 и 16, опторазъемы 14.3 — 14.6, ветвители 5 и 3, волоконно-оптический канал 7 связан с фотоэлектрическим г.реобразователем 1, обеспечивающим через преобразователь 2 напряжения питание высоковольтной части устройства.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в тех случаях, когда необходима гальваническая развязка регистрирующего элемента с токочувствительным.

Цель изобретения — расширение области применения устройства при воздействии интенсивных электромагнитных помех и источников ионизирующего излучения.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства на фиг. 2 — оптическая схема электропитания, Устройство содержит фотоэлектрический преобразователь 1, преобразователь 2 напряжения, масштабирующий первичный преобразователь 3, преобразователь 4 аналогового сигнала в кодированный оптический сигнал со све - 0 тоизлучателем, первый ветвитель 5, светофильтр 6, волоконно-оптический канал 7, .второй ветвитель 8, светофильтр 9, источник 10 света с осветительно-проекционной системой, фотоприемник 11, регистратор 12, источник

13 питания, опторазъемы 14.1 — 14.6 и светофильтры 15 и 16.

Иасштабирующий.первичный преобразователь 3, помещенный в магнитное

30 поле. измеренного тока, соединен с входом преобразователя 4 аналогового сигнала в кодированный оптический со светоизлучателем, выход которого через светофильтр 6 и опторазъем

14. 1 связан с входом ветвителя 5, нто-35 рой вход которого через опторазъем

14.3 H светофильтр 15 связан с входом фотопреобразователя 1, выход которого через преобразователь 2 напряжения соединен с входом питания преобразо- 40 .вателя аналогового сигнала в кодированный оптический сигнал со светоизлучателем. Выход ветнителя 5 через опторазъем 14 ° 6 и волоконно-оптический канал 7, опторазъем 14.5 свя- 45 зан с ветнителем 8, первый выход К0торого через опторазъем 14.2 и светофильтр 9 связан с входом фотоприемника 11, выход которого соединен с входом реГистратора 12. Второй выход ветвителя 8 через опторазъем 14.4 и светофильтр 16 соединен с выходом источника света с оснетительно-проекционной системой, входы питания которой, а также входы питания фото- 55 приемника 11 и регистратора 12 соединены с соответствукщими входами источника 13 питания.

Схема электропитателя содержит ис- точник 17 света, связанный через конденсор 18. с помощью сферического зеркала 19 и второго нетвителя

8 с волоконно-оптическим каналом 8 и через первый ветвитель 5, опторазьемы 14,5 и 14.6, светофильтры 15 и

16, селективное зеркало 20 — с фотоэлементом 21 на основе GaAs и фотоэлементом 22 на основе селена.

Устройство работает следующим ббразом.

В статическом состоянии, когда источник 13 электропитания устройства обесточен, отсутствует световой поток на фотоэлектрическом преобразователе 1 и, как следствие, обесточена передающая часть всего измерительного устройства. В этом случае сигналы, поступающие с масштабирующего первичного преобразователя 3, не фиксируются регистратором 12, и его показания соответствуют нулевым показаниям.

Аналогично при включении источника

13 электропитания, но при отсутстнии сигнала на первичном преобразователе

3, показания регистратора также нулевые.

В случае включения источника 13 эЛектропитания световой поток от источника 17 света через конденсатор 18 поступает но второй конец второго нетнителя 8 и через него — н волоконно-оптический канал 7, затем на второй канал первого ветнителя 5. По тому яе пути поступает свет от источника света, отраженный от сферического зеркала 19. Его назначение — увеличить яркость источника в направлении снетонода.

Свет с выхода первого нетнителя попадает на селективное зеркало 20, Световой поток, соответствующий части спектра излучения источника света попадает на первый фотоэлемент 21, а световой поток другой части спектра на второй фотоэлемент 22. Учитывая, что области спектральной чунстнительности фотоэлементов 21 и 22 различны, поньппается до 35-407 КПЦ всего фотоэлектрического преобразователя.

Для более эффективного разделения спектра покрытие зеркала 20 выполнено селективным, В Аотоэлементах IIpoHcxQ дит преобразование оптического излу- . чения в электрический ток; они соединены последовательно. С выхода фотоэлектрического преобразователя электрический ток поступает на преОптоэлектронное устройство для измерения тока, содержащее помещенный в магнитное поле-измеряемого тока

4 первичяый мясщтабирующий преобразователь, выход которого соединен с входом преобразователя аналогового сигнала в кодированный, оптический фотоприемник, электрический выход которого соединен с входом регистратора, входы питания фотоприемника и регистратора соединены с выходом источника питания, фотоэлектрический преобразователь, электрический выход которого соединен с входом преобразователя напряжения, выход которого соединен с входом питания преобразователя аналогового сигнала в кодировяншяй Опти- ческий, О т л и ч я ю щ е е с я тем, что, с целью рясщирения области применения устройства при Воздействгнг интенсивных электромагнитных помех н источников ионизирующего излучения, в него введены дня оптических вет— вителя, четыре светофильтра, источник света с осветнтельно-проекцион.ной системой, щесть Опторязъемов, волоконно-Оптический кянял, причем фотоэлектрический преобрязовятель содержит двя фотоэлемента с несовггадяющими диапазонами чувствительности, котОрые подключены к Входам преобразователя напряжения, оптический ВхОд фотоэлектрического преобразователя через первые светофильтр и Оп-.оразъем оптически связаны с первым входом первого ветвителя, второй вход которого через вторце Опторязъем и светофильтр оптически связаны с Выходом преобразователя янялогового сигнала в кодировянный оптический, выход первого ветвителя чере3 HII oIITopR3üем, волоконно-оптический канал и четвертый опторазъем Оптически связан с входом второго ветвнтеля, первый выход

5

15977 образователь 2 напряжения, где напряжение фотоэлектрического преобразователя преобразуется н напряжение, необходимое для работы передающей части всего устройства, Таким образом обеспечивается электропитание преобразователя аналогового сигнала н кодированный оптический со светоизлучателем. В этом случае при поступлении информации с масщтабируемого первичного преобразователя информация будет зафиксирована регистратором 12.Для оптической развязки информационных световых сигналов с опти- > ческим излучением, предназначенным для обеспечения электропитания передатчика измерительного устройства используются светофильтры С, 9 и 15> 16,, а светоизлучатель и фотодетектор 20 преобразователя 4 аналогового сигнала в кодированный Оптический сигнал и фотоприемника 11 соответственно выбрани н области 1,3 мкм. Фильтры

15 и 16 ограничивают спектр источника 17 света областью 1 мкм. Таким образом, учитьгвяя, что облясть спектральной чувствительности селенового фотоэлемента 0,3-0,7 мкм, область спектряльной чувствительности фотоэлемента на основе Гадая 0,5-0,9 мкм, я обмен информацией между передающей и приемной частями осуществляется в области 1,3 мкм, нзяимного влияния информационного и питающего излучения не происходи". Огряничение спект.ра источника 17 светя «е вызывает также уменьюение КПД фотопреобрязовятеля 1, я наоборот,создает более благоприятный режим его работы.

Устройство имеет более нирокую Область применения,ропускает Возможность использования его в условиях электромагнитных помех, я также ятмосферш.>х воздействий, тяк кяк передяющяя часть измерительного -устройства совмецена с фотопреобряз О вят елем в один герметизировянш. и металлический корпус, обеспечиваюггий надежную защиту от электромягнитньгх помех ня энергофизических Объектах, я также от загрязнения и других атмосферных воздействий. Кроме этого, подобное совмещение дает Возможность исполь55 зовать устройство не только в открытых объемах, но даже при измерении малых токов в замкнутых затемненных объемах. Цепи питания измерительного устройстна полностью отведены от изме45 6 рительных. Присутствие наряду с информационным оптическим сигналом в волоконно-оптическом канале питающего оптического излучения, интенсивность которого может быть достаточно нысока, п,. зволяет защитить волоконнооптический канал от нестабильных полос наведенного ионизирующим излучением поглощения, т,е. появляется возможность использовать измерительное устройство при измерениях в условиях иониэирующей радиации, Ф о р м у л а и з о б р е т ения

1597745

Составитель В.1л-епанкин

Техред M.Äèäûê.

Корректор В. Гирняк

Редактор Н.Яцола

Заказ 3050 Тираж 557 Подписное

ВНЙИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина, 101 которого связан с опгическим входом дютоприемника через пятый опторазъем и третий светофильтр, источник света с осветительно-проекционной системой через четвертый светофильтр и шестой опторазъем .оптически связан с вторым выходом второго ветвителя, вход питания источника света соединен с выходом источника питания.