Измерительный преобразователь постоянного тока

 

Использование: изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для измерения постоянных токов большой силы. Сущность изобретения: измерительный преобразователь постоянного тока содержит эталонный резистор, усилитель постоянного тока, преобразователь неравновесия ампервитков, включающий преобразователь разбаланса ампервитков, обмотку обратной связи, подключенную через эталонный резистор к усилителю постоянного тока, измерительную и компенсационную обмотки, при этом последняя выполнена в виде отдельных секций с разным числом витков, коммутатор, к выходам которого подключены секции компенсационной обмотки, источник эталонного тока, подключенный через управляемый переключатель к входу коммутатора, измерительный преобразователь, блок управления и два аналого-цифровых преобразователя, входы которых подключены соответственно к выходу измерительного преобразователя и к потенциальным выводам эталонного резистора. 5 ил.

Изобретение относится к электроизмерителям и может быть использовано для измерения постоянных токов большой силы.

Известен измерительный преобразователь постоянного тока, содержащий эталонный резистор, усилитель постоянного тока, преобразователь неравновесия ампер-витков, включающий преобразователь разбаланса ампер-витков, измерительную обмотку, выводы которой подключены к входным клеммам устройства, обмотку обратной связи, которая через эталонный резистор подключена к выходу усилителя постоянного тока, вход которого подключен к преобразователю разбаланса ампер-витков [1].

Недостаток известного преобразователя состоит в ухудшении точности при измерении в диапазоне больших токов.

Известен измерительный преобразователь постоянного тока, содержащий эталонный резистор, усилитель постоянного тока, преобразователь неравновесия ампер-витков, включающий преобразователь разбаланса ампер-витков, измерительную обмотку, первый вывод которой соединен с первой входной клеммой устройства и обмотку обратной связи, один вывод которой непосредственно, а другой через эталонный резистор соединены с выходом усилителя постоянного тока, коммутатор, блок управления, первая группа выходов которого соединена с управляющими входами коммутатора, первый входной вывод которого соединен с первым выводом источника эталонного тока [2].

Основной недостаток прототипа - снижение точности при измерениях в диапазоне больших токов (десятки кА). Это объясняется следующим. В измерительных преобразователях, работающих в указанных условиях, ток компенсации при номинальном измеряемом токе составляет несколько ампер. Этот ток протекает по эталонному резистору, падение напряжения на котором выбирается на уровне нескольких единиц вольт, чтобы обеспечить требуемую точность измерения этого падения напряжения. На этом резисторе рассеиваемая мощность составляет несколько ватт. При изменении измеряемого тока происходит изменение температурного режима эталонного резистора. Переходные тепловые процессы приводят к увеличению погрешности измерения тока.

Цель изобретения - повышение точности измерения в диапазоне больших токов.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобразователь постоянного тока, содержащий эталонный резистор, усилитель постоянного тока, преобразователь неравновесия ампер-витков, включающий преобразователь разбаланса ампер-витков, измерительную обмотку, первый вывод которой соединен с первой входной клеммой устройства и обмотку обратной связи, один вывод которой непосредственно, а другой через эталонный резистор соединены с выходом усилителя постоянного тока, коммутатор, блок управления, первая группа выходов которого соединена с управляющими входами коммутатора, первый входной вывод которого соединен с первым выводом источника эталонного тока, введены два аналого-цифровых преобразователя, измерительный преобразователь, резистор, управляемый переключатель, а преобразователь неравновесия ампер-витков снабжен дополнительной компенсационной обмоткой, выполненной из N секций с разным числом витков, входы измерительного преобразователя соединены соответственно с второй входной клеммой устройства и с вторым выводом измерительной обмотки, секции компенсационной обмотки подключены соответственно к выходным выводам коммутатора, выход преобразователя разбаланса ампер-витков соединен с входом усилителя постоянного тока, первый вывод управляемого переключателя соединен через резистор с первым входным выводом коммутатора, второй вывод соединен с вторым входным выводом коммутатора, третий вывод соединен с вторым выводом источника эталонного тока, выход измерительного преобразователя соединен с аналоговым входом первого аналого-цифрового преобразователя, аналоговые входы второго аналого-цифрового преобразователя соединены с потенциальными выводами эталонного резистора, а выход "Переполнение" соединен с первым входом блока управления, другие входы которого соединены соответственно с выходами первого аналого-цифрового преобразователя, другие выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей и управляемого переключателя, цифровые выходы, выходы "Знак и "Переполнение" первого аналого-цифрового преобразователя и цифровые выходы и выход "Знак" второго аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими выходными клеммами устройства, коммутатор состоит из N последовательно соединенных переключающих ячеек, входные выводы первой и N-й переключающих ячеек соединены соответственно с первым и вторым входными выводами коммутатора, а каждая из переключающих ячеек содержит четыре тиристорные оптопары, силовые выводы тиристоров которых соединены по схеме вентильного моста, вывод объединенных анодов первого и второго тиристоров и вывод объединенных катодов третьего и четвертого тиристоров соединены соответственно с первым и вторым входными выводами переключающей ячейки, вывод объединенных катода и анода первого и четвертого тиристоров и вывод объединенных катода и анода второго и третьего тиристоров каждой переключающей ячейки являются выходными выводами переключающей ячейки и соединены соответственно с выходными выводами коммутатора, первые выводы управления тиристоров через резисторы соединены с клеммой для подключения постоянного напряжения питания, вторые выводы управления первого и третьего, второго и четвертого тиристоров каждой переключающей ячейки объединены и соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - принципиальная схема коммутатора; на фиг.3 - принципиальная схема управляемого переключателя (пример выполнения); на фиг.4 - принципиальная схема блока управления (пример выполнения); на фиг.5 - временные диаграммы импульсов управления.

Измерительный преобразователь содержит эталонный резистор 1, усилитель 2 постоянного тока, преобразователь 3 неравновесия ампер-витков, включающий преобразователь 4 разбаланса ампер-витков, измерительную обмотку 5, обмотку 6 обратной связи, первую 7 и N-ю 8 секции компенсационной обмотки, коммутатор 9, источник 10 эталонного тока, управляемый переключатель 11, резистор 12, измерительный преобразователь 13, первый аналого-цифровой преобразователь 14, второй аналого-цифровой преобразователь 15, блок 16 управления, входные выводы 17, выходные выводы, а именно цифровые выходы 19-21, выход "Знак" 22 и выход "Переполнение" 23 преобразователя 14, цифровые выходы 24-26, выход "Знак" 27, выход "Переполнение" 28 преобразователя 15, входы "Пуск" 29 и 30 преобразователей 14 и15.

Коммутатор 9 содержит входные первый 31 и второй 32 выводы, выходные выводы 33 - 36, выводы 37 - 40 управления, вывод 41 для подключения постоянного напряжения питания. Управляемый переключатель 11 содержит первый 42, второй 43, и третий 44 выводы, а также выводы 45 и 46 управления.

Измерительная обмотка 5, обмотка 6 обратной связи, все секции компенсационной обмотки (на схеме показаны только первая 7 и N-я 8) магнитно связаны с преобразователем 4 разбаланса ампер-витков и образуют преобразователь 3 неравновесия ампер-витков. Выход преобразователя 4 подключен к входу усилителя 2 постоянного тока, к выходу которого через эталонный резистор 1 подключена обмотка 6 обратной связи. Первый вывод измерительной обмотки 5 является первым 17 входным выводом предлагаемого преобразователя, его вторым входным выводом 18 служат первый вывод измерительного преобразователя 13 постоянного тока, второй входной вывод которого соединен с вторым выводом обмотки 5. Первая секция 7 компенсационной обмотки подключена к выходным выводам 33 и 34 коммутатора 9, а N-я секция 8 - к его выводам 35 и 36.

Первый вывод 42 управляемого переключателя 11 подключен через резистор 12 к объединенным первому выводу источника 10 эталонного тока и первому входному выводу 31 коммутатора 9, второй входной вывод 32 которого соединен с вторым выводом 43 управляемого переключателя 11, третий вывод 44 последнего подключен к второму выводу источника 10 эталонного тока. Выводы 45 и 46 управления управляемого переключателя 11 подключены к соответствующим выходным выводам блока 16 управления. К соответствующим выходным выводам блока 16 управления подключены также выводы 37 - 40 управления коммутатора 9, а также выводы 29 и 30 управления преобразователей 14 и 15. К соответствующим входным выводам блока 16 управления подключен вывод 28, а также выводы 19 - 22.

Аналоговые входы преобразователей 14 и 15 подключены соответственно к выходу измерительного преобразователя 13 и к потенциальным выводам эталонного резистора 1.

Коммутатор 9 содержит в первой переключающей ячейке оптронные тиристоры 47-50, в N-й - тиристоры 51-54, а также резисторы 55 - 62. В каждой из переключающих ячеек оптронные тиристоры соединены силовыми выводами по схеме вентильного моста. В первой переключающей ячейке аноды первого 47 и второго 48 оптронных тиристоров объединены и образуют первый входной вывод переключающей ячейки. Объединенные катоды третьего 49 и четвертого 50 оптронных тиристоров образуют второй входной вывод переключающей ячейки. Объединенные катод первого 47 и анод четвертого 50 оптронных тиристоров образуют первый выходной вывод 33 переключающей ячейки, а объединенные катод второго 48 и анод третьего 49 оптронных тиристоров - ее второй выходной вывод 34. Аналогичным образом оптронные тиристоры соединены силовыми выводами во всех переключающих ячейках, входящих в коммутатор 9. Переключающие ячейки входными выводами соединены последовательно, при этом первый вывод первой переключающей ячейки является первым входным выводом 31 коммутатора 9, а второй вывод N-й переключающей ячейки является его вторым входным выводом 32. Первые выводы управления оптронных тиристоров 47 - 57 соответственно через резисторы 55 - 62 соединены с выводом 41 для подключения постоянного напряжения питания. Объединенные вторые выводы управления пар тиристоров 47 и 49, 48 и 50, 51 и 53, 52 и 54 образуют соответственно выводы 37, 38, 39, 40 коммутатора 9.

Управляемый переключатель 11 содержит тиристоры 63 - 66, транзисторы 67 и 68, тиристорные оптопары 69 и 70, полупроводниковые вентили 71 и 72, резисторы 73 - 84, источник 85 переменного напряжения, вывод 86 для подключения постоянного напряжения питания.

К первому выводу 42 управляемого переключателя 11 подключены аноды тиристоров 65 и 66, к второму выводу 43 - аноды тиристоров 63 и 64, а к третьему выводу 44 - катоды тиристоров 63 и 65. К управляющим электродам тиристоров 63 и 65 подключены соответственно коллекторы транзисторов 67 и 68, базы которых через ограничительные резисторы 77 и 78 подключены к выводам источника 85 переменного напряжения. К левому выводу источника 85 подключены также катод тиристора 66, анод полупроводникового вентиля 72 и анод фототиристора оптопары 69, катод которого через ограничительный резистор 75 подключен к управляющему электроду тиристора 64. Катод полупроводникового вентиля 72 через токозадающий резистор 80 соединен с эмиттером транзистора 68. К правому выводу источника 85 подключены катод тиристора 64, анод полупроводникового вентиля 71 и анод фототиристора оптопары 70, катод которого через ограничительный резистор 76 подключен к управляющему электроду тиристора 66. Катод полупроводникового вентиля 71 через токозадающий резистор 79 соединен с эмиттером транзистора 67.

Первые входные выводы оптопар 69 и 70 через ограничительные резисторы 73 и 74 подключены к выводу 86 для подключения постоянного напряжения питания. Вторые входные выводы этих оптопар подключены соответственно к выводам 45 и 46 управления управляемого переключателя 11. Управляющие электроды тиристоров 63 - 66 через шунтирующие резисторы 81-84 соединены соответственно с их катодами.

Блок 16 управления содержит инверторы 87 и 8, элементы 2И 89-95, полупроводниковые вентили 96 - 99, бесконтактные ключи 100 - 103, генератор 104 пусковых импульсов, первый 105 и второй 106 блоки временной задержки импульсов. Блок 16 управления имеет многочисленные связи между логическими и другими элементами, которые отражены на принципиальной схеме.

Измерительный преобразователь работает следующим образом.

Работа преобразователя в общем плане взаимодействия его узлов, без особых подробностей. Измеряемый ток I, подводимый к входным выводам 17 и 18, протекает по измерительной обмотке 5 и входной цепи измерительного преобразователя 13. Выходным сигналом измерительного преобразователя 13 является постоянное напряжение, величина которого пропорциональна величине измеряемого тока I, а знак определяется полярностью тока I (условимся, что ток I имеет положительную полярность, если он "втекает" в вывод 17 и "вытекает" из вывода 19; в противном случае ток I имеет отрицательную полярность).

Измерительная обмотка 5 с числом витков W_n и током I создает намагничивающую силу (н.с.) IW_n. Знак н.с. зависит от полярности тока I, здесь для определенности считаем, что I имеет положительную полярность. На момент рассмотрения состояние управляемого переключателя 11 такое, что ток I_эт от источника эталонного тока подводится к входным выводам 31 и 32 коммутатора 9, а состояние коммутатора 9 соответствует его предыдущему состоянию, о котором можно сказать следующее: в одной части секций компенсационной обмотки направление тока I_эт будет таким, что они создают н.с., направленные согласно с н.с. IW_n, в другой части секций направление тока I_эт такое, что они создают н.с., направленные навстречу н.с. IW_n. Первая часть секций создает суммарную н.с. Σ I_этW_i , а вторая - суммарную н.с. - Σ I_этW_j . В результате на преобразователь 4 разбаланса ампер-витков действует н.с.

IW_n+ Σ I_этW_i- Σ I_этW_j Под действием этой н.с. в преобразователе 4 вырабатывается управляющее напряжение, которое поступает на управляющий вход усилителя 2 постоянного тока. Под действием этого управляющего напряжения усилитель 2 вырабатывает ток I_ос, который протекает через эталонный резистор 1 и обмотку 6 обратной связи с числом витков W_ос.

Элементы 1 - 6 входят в контур автоматического регулирования, действие которого направлено на поддержание баланса н.с., действующих на преобразователь 4. В установившемся режиме состояние контура авторегулирования описывается соотношением IW_n+ Σ I_этW_i- Σ I_этW_j ± I_осW_ос= ΔIW^*_д где ±I_осW_ос - н.с., создаваемая обмоткой 6 обратной связи, знак "+" или "^_" определяется направлением тока I_ос; ΔIW_д - действующее рассогласование в контуре авторегулирования, при большом коэффициенте усиления действующее рассогласование имеет пренебрежимо малую величину ( ΔIIW_д = 0). Поэтому I = (IW_n+ Σ I_этW_i- Σ I_этW_j)/W Этот ток создает на эталонном резисторе 1 падение напряжения U = I_ос R_эт, где R_эт - номинальная величина эталонного резистора 1. Знак напряжения U определяется полярностью тока I_ос, которая, в свою очередь, зависит от значений модулей и знаков IW_n, Σ I_этW_i, -Σ I_этW_j . Напряжение U поступает на аналоговый вход преобразователя 15, в котором преобразуется в число, двоичный код которого М₂ появляется по окончании преобразования на цифровых выводах 24 - 26. Преобразователь 15 запускается пусковыми импульсами с частотой F, которые поступают на его входной вывод 30 ("Пуск") от блока 16 управления (импульсы U_з, поступающие в моменты времени t₁, t₂,t₃,...,. Код знака напряжения U появляется на выводе 27.

Если значение U выходит за допустимые пределы его изменения |U| > |U_доп| (это происходит в интервале времени между t₁ и t₂), на выводе 28 появляется сигнал "Переполнение" (уровень логической "1", U₂₈), который поступает на соответствующий вход блока 16 управления. В ответ на сигнал "Переполнение" блок 16 управления вырабатывает в момент времени t₂^' (с некоторой временной задержкой относительно момента t₂) импульс U_п, который поступает как пусковой импульс на вывод управления 29 ("Пуск") преобразователя 14 и на вывод 45 управления управляемого переключателя 11.

Выходное напряжение измерительного преобразователя 13 поступает на аналоговый вход преобразователя 14, в котором при приходе импульса U_ппреобразуется в число, двоичный код которого М₁ в виде уровней логических "0" и "1" появляется по окончании преобразования на цифровых выводах (выходах) 19 - 21. На выводе 22 будет код полярности тока; при величине измеряемого тока, превышающей номинальное значение на выводе 23, появляется код "Переполнение".

При приходе импульса U_п на вывод 45 управляемый переключатель 11 переходит в состояние, при котором вход коммутатора 9 отключается от источника 10 эталонного тока, при этом к источнику 10 подключается резистор 12. После снятия тока I_эт с коммутатора 9 тиристоры 47 - 54 восстанавливают свою вентильную прочность.

К моменту времени t₂" в преобразователе 14 заканчивается преобразование, а тиристоры 47 - 54 восстанавливают свою вентильную прочность. В момент времени t₂" блок 16 управления вырабатывает импульс U_у (с некоторой временной задержкой относительно момента t₂'), который поступает на вывод 46 управляемого переключателя 11. Импульс U_упереводит управляемый переключатель 11 в состояние, при котором к входу коммутатора 9 подключается источник 10 эталонного тока. С другой стороны во время действия импульса U_у на входы 37 - 40 коммутатора 9 поступают управляющие сигналы от блока 16 управления, адекватные коду М₁ и коду "Знак", поступающим в лок 16 управления от преобразователя 14. Поэтому во время действия U_у коммутатор 9 переходит в состояние, адекватное указанным кодам. Контур авторегулирования отрабатывает разбаланс н.с., возникающий при переходе коммутатора 9 в новое состояние, отражением которого является новый код М₁ (этот переход инициирован "переполнением" преобразователем 15). К моменту t₃ процесс отработки в контуре авторегулирования завершается "переполнение преобразователя 15 таким образом устраняется и после этого код М₂ эквивалентен величине "нескомпенсированной " части измеряемого тока, а код "Знак" дает информацию о том, что представляет собой эта часть измеряемого тока по отношению к основной части, эквивалентом которой является код М₁ - недокомпенсацию или перекомпенсацию.

В процессе дальнейшей работы измерительного преобразователя каждый из импульсов U₃ осуществляет пуск преобразователя 15, который осуществляет преобразование U в код М₂ и если U изменяется, соответственно изменяется и код М₂. При этом, пока изменения U не выходят за допустимые пределы запуска, преобразователь 14 не приходит и его выходной код М₁ остается неизменным. Если же в своем изменении U выходит за допустимые пределы, действие происходит, как было описано.

Рассмотрение работы предлагаемого преобразователя показывает, что здесь происходит некоторое преобразование измеряемого тока I, характеризующееся двумя двоичными кодами М₁ и М₂, кроме того, предоставляется информация о знаке при этих кодах. Проанализируем соотношение * для установившегося режима контура авторегулирования. Ампер-витки IW_n, создаваемые измеряемым током I, компенсируются ампер-витками, создаваемыми секциями компенсационной обмотки с током I_эт("эталонные ампер-витки") и ампер-витками, создаваемыми обмоткой обратной связи с током I_ос. Представляем соотношение * в виде (с учетом ΔIW_д = 0) I = (Σ W_j-Σ W_i)I_эт/W_n∓ I_осW_ос/W_n.

Обычно секции компенсационной обмотки выполняют с числом витков K ^.2^(n-1), где К - цельное число с размерностью "виток"; n - номер секции, n принимает значения 1, 2,...,. Тогда дискретность изменения члена ( ΣW_j-Σ W_i)I_эт/W_n составляет 2КI_эт/W_n, с этой же дискретностью осуществляется и компенсация "эталонными ампер-витками". Если дискретность преобразования преобразователя 14 выбрана равной 2КI_эт/W_n, то преобразователь 14 и коммутатор 9 "согласованы", при этом код М₁преобразователя 14 эквивалентен числу ампер, содержащихся в (Σ W_j-Σ W_i)I_эт/W_n и, таким образом, что важно подчеркнуть, числу ампер, содержащихся в скомпенсированной части измеряемого тока I, ставшей теперь известной, т.е. измеренной. Знак при М₁ дает информацию о полярности измеряемого тока I.

Нескомпенсированная "эталонными ампер-витками" часть измеряемого тока ΔI составляет I = I-(Σ W_j-Σ W_i)I_эт/W = I_осW_ос/W .

Количественным отражением ΔI является падение напряжения U на эталонном резисторе 1: ΔI = U W_ос/R_этW_n, здесь множитель W_ос/R_эт W_n представляет собой некоторую константу, зависящую от конструктивных параметров устройства. Преобразователь 15 преобразует U в код М₂, который при выполнении калибровочных операций в процессе наладки устройства эквивалентен числу ампер, содержащихся в ΔI. Знак U дает информацию о характере ΔI: недокомпенсация или перекомпенсация; точные критерии расшифровки информации "Знак" могут быть установлены только для конкретной конструкции предлагаемого преобразователя при его наладке.

Таким образом, значение I может быть определено как сумма или разность кодов М₁ и М₂ в зависимости от результата расшифровки информации "Знак", что выполняется при обработке информации, выдаваемой предлагаемым измерительным преобразователем.

С учетом дискретности компенсации |ΔI| изменяется в диапазоне от 0 до 2К I_эт/W_n, поэтому максимальное значение I_оc составляет
| I_{ос max} | = 2К I_эт /W_ос.

Дoпустимый предел изменения U целесообразно задать условием
| U_доп | = 2 R_эт K l_эт/W_oc .

Выключение коммутатора 9 производится снятием тока I_эт, которое обеспечивается управляемым переключателем 11. Включение ячеек коммутатора 9 обеспечивается подачей относительно коротких управляющих импульсов на соответствующие выводы управления обязательно каждой ячейки, одновременно с этим вход коммутатора 9 подключается к источнику 10 эталонного тока с помощью управляемого переключателя 11.

Управляемый переключатель 11 работает следующим образом.

Пусть на момент рассмотрения проводит ток I_эт тиристор 63. Пусть в момент t₂' на вывод 45 управления приходит импульс U_п. Как только во время действия импульса U_п полярность источника 85 переменного напряжения становится "отрицательной" (минус на правом выводе источника 85, плюс на левом) тиристорная оптопара 69 включается. Это вызывает отпирание тиристора 64 и транзистора 68 и, как следствие, отпирание тиристора 65. Указанные процессы приводят к тому, что I_эт отводится от тиристора 63 и переводится на тиристор 65. Затем полярность напряжения на выводах блока 85 становится "положительной" (плюс на правом выводе, а минус на левом), что приводит к запиранию транзистора 68 и соответственно прекращается ток через тиристор 64. Ток I_эт протекает теперь через тиристор 65. В момент t₂" на вывод 46 управления поступает управляющий импульс U_у. Под действием U_у происходят процессы, аналогичные описанным, и ток I_эт с тиристора 65 переводится на тиристор 63. Тиристор 63 после этого остается в открытом состоянии до прихода очередного импульса U_п.

Блок 16 управления содержит логическую схему, построенную на инверторах - 87, 88 и элементах 2И 89-94, вентилях 96 - 99 и бесконтактных ключах 100 - 103, а также схему создания необходимых импульсов, которая содержит генератор 104 пусковых импульсов, первый 105 и второй 106 блоки временной задержки импульсов и элемент 2И 95. Генератор 104 пусковых импульсов вырабатывает импульсы U_з с частотой F, которые поступают на соответствующий выходной вывод блока 16 и на вход первого блока 105 временной задержки. Импульсы с выхода блока 105 (U₁₀₅) поступают на один из входов элемента 2И 95, на второй вход которого поступает сигнал "Переполнение" (от преобразователя 15). Во время действия сигнала "Переполнение" на выход элемента 2И 95 проходит импульс U_п, который поступает на соответствующие выходы блока 16, а также на вход второго блока 106 временной задержки. Выходной импульс U_у с блока 106 поступает на соответствующий выход блока 16, а также на объединенные входы элементов 2И 93 и 94, которые обеспечивают отработку команды "Знак", поступающей от преобразователя 14 в виде уровней логического "0" (минус, например) или "1" (соответственно плюс). При "0" на входе элемента 88 на время действия U_у замыкается ключ 103, соответственно при "1" - ключ 102.

При "0" на входе элемента 88 и "0" или "1" на входе элемента 87 на время действия U_у замыкаются соответственно ключи 101 или 100. При "1" на входе элемента 88 и "0" или "1" на входе элемента 87 на время действия U_у замыкаются соответственно ключи 100 или 101.

Выше при обосновании достижения положительного эффекта указывались две причины, благодаря которым этот эффект достигается: малая часть измеряемого тока преобразуется в компенсирующий ток I_ос следящей системой авторегулирования, поэтому вклад погрешностей контуров аналогового и цифрового преобразования в общую погрешность устройства существенно снижается: основная часть измеряемого тока компенсируется эталонным током I_эт ("эталонными ампер-витками"), ток I_эт имеет фиксированную неизменную величину, следовательно, задающие элементы источника 10 эталонного тока работают в стационарном электрическом и тепловом режимах, что позволяет, в свою очередь, реализовать источник 10 с меньшими погрешностями. При рассмотрении работы предлагаемого преобразователя показано, что все это реализуется.

Формула изобретения

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий эталонный резистор, усилитель постоянного тока, преобразователь неравновесия ампервитков, включающий преобразователь разбаланса ампервитков, измерительную обмотку, первый вывод которой соединен с первой входной клеммой устройства и обмотку обратной связи, один вывод которой непосредственно, а другой через эталонный резистор соединены с выходом усилителя постоянного тока, коммутатор, блок управления, первая группа выходов которого соединена с управляющими входами коммутатора, первый входной вывод которого соединен с первым выводом источника эталонного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, введены два аналого-цифровых преобразователя, измерительный преобразователь, резистор, управляемый переключатель, а преобразователь неравновесия ампервитков снабжен дополнительной компенсационной обмоткой, выполненной из N секций с разным числом витков, входы измерительного преобразователя соединены соответственно с второй входной клеммой устройства и с вторым выводом измерительной обмотки, секции компенсационной обмотки подключены соответственно к выходным выводам коммутатора, выход преобразователя разбаланса ампервитков соединен с входом усилителя постоянного тока, первый вывод управляемого переключателя соединен через резистор с первым входным выводом коммутатора, второй вывод соединен с вторым входным выводом коммутатора, третий вывод соединен с вторым выводом источника эталонного тока, выход измерительного преобразователя соединен с аналоговым входом первого аналого-цифрового преобразователя, аналоговые входы второго аналого-цифрового преобразователя соединены с потенциальными выводами эталонного резистора, а выход "переполнение" соединен с первым входом блока управления, другие входы которого соединены соответственно с выходами первого аналого-цифрового преобразователя, другие выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей и управляемого переключателя, цифровые выходы, выходы "знак" и "переполнение" первого аналого-цифрового преобразователя и цифровые выходы и выход "знак" второго аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими выходными клеммами устройства, коммутатор состоит из N последовательно соединенных переключающих ячеек, входные выводы первой и N-й переключающих ячеек соединены соответственно с первым и вторым входными выводами коммутатора, а каждая из переключающих ячеек содержит четыре тиристорные оптопары, силовые выводы тиристоров которых соединены по схеме вентильного моста, вывод объединенных анодов первого и второго тиристоров и вывод объединенных катодов третьего и четвертого тиристоров соединены соответственно с первым и вторым входными выводами переключающей ячейки, вывод объединенных катода и анода первого и четвертого тиристоров и вывод объединенных катода и анода второго и третьего тиристоров каждой переключающей ячейки являются выходными выводами переключающей ячейки и соединены соответственно с выходными выводами коммутатора, первые выводы управления тиристоров через резисторы соединены с клеммой для подключения постоянного напряжения питания, вторые выводы управления первого и третьего, второго и четвертого тиристоров каждой переключающей ячейки объединены и соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5