Интегратор тока


 


Владельцы патента RU 2442177:

Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерениях малых электрических токов и зарядов. Технический результат - повышение точности. Для достижения данного результата устройство содержит основной и вспомогательный интеграторы тока, каждый из которых содержит истоковый повторитель на полевом транзисторе с изолированным затвором, выход которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, конденсатор включен между выходом операционного усилителя и затвором транзистора, причем вход первого интегратора через ключ и резистор соединен с землей, а выход через второй ключ соединен со входом второго интегратора, и выход последнего через резистор соединен с тем контактом балансировки первого усилителя, подключение к которому обеспечивает отрицательную обратную связь при замыкании указанного второго ключа. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерениях малых электрических токов и зарядов.

Известно устройство (патент RU 20181136 С1 «Измерительный преобразователь напряжения во временной интервал»), в котором используется интегратор тока в виде операционного усилителя с конденсатором цепи обратной связи. Установка нуля операционного усилителя в этом устройстве осуществляется путем подачи на вход интегратора напряжения конденсатора, включенного между выходом усилителя и землей.

Недостатком такой установки нуля является то, что время поддержания условия «нуля» в процессе измерения определяется величиной электрического сопротивления источника измеряемого тока, что ограничивает время измерения до очередной установки нуля, а ноль на выходе усилителя устанавливается с точностью до величины управляющего напряжения на конденсаторе.

Известно устройство (Быстров В.П. и др. «Многоканальная измерительная система для акустического зондирования океана». ПТЭ №5, 1983, с.151-154), в котором отрицательная обратная связь операционного усилителя осуществляется с помощью полевого транзистора, включенного в цепь балансировки и управляемого потенциалом накопительного конденсатора на выходе операционного усилителя.

Недостатком этого устройства является сравнительно низкая точность установки нуля и необходимость периодического повторения операции установки нуля через короткие промежутки времени, что недопустимо при длительных измерениях.

Предлагаемое устройство лишено указанных недостатков за счет того, что оно содержит основной и вспомогательный интеграторы тока, каждый из которых содержит истоковый повторитель на полевом транзисторе с изолированным затвором, выход которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, а конденсатор включен между выходом операционного усилителя и затвором транзистора, причем вход первого интегратора через ключ и резистор соединен с землей, а выход через другой ключ соединен со входом второго интегратора. Выход последнего через резистор соединен с тем контактом балансировки первого усилителя, подключение к которому обеспечивает отрицательную обратную связь при замыкании указанного другого ключа.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит операционные усилители У1 и У2, конденсаторы С1 и С2, полевые транзисторы Т1 и Т2, ключи В1-В3 и резисторы R1-R8.

Устройство работает следующим образом.

При отключенном с помощью ключа В1 входе интегратора замыкаются ключи В2 и В3. При этом на выходе усилителя У2 возникает напряжение, приложенное к одному из входов балансировки усилителя У1 (неинвертирующему входу), смещающее выходное напряжение этого усилителя так, что происходит разряд конденсатора С1 до установления нуля на выходе усилителя U1, после чего ключи В2 и В3 размыкаются.

За счет малого смещения напряжения на затворе полевого транзистора Т2 ноль на выходе усилителя У1 устанавливается с высокой точностью.

При этом на выходе усилителя У2 устанавливается управляющее напряжение Uвых(U2), а конденсатор С2 приобретает заряд Uвых(У2)/С2.

После размыкания ключей В2 и В3 цепи разряда конденсаторов С1 и С2 разорваны, и управляющее напряжение Uвых(У2) удерживается достаточно долго (время разряда конденсатора С2 определяется только электрическим сопротивлением между затвором транзистора Т2 и землей, добротностью конденсатора и характеристиками входа интегратора. При использовании полевых транзисторов с изолированными затворами на входах операционных усилителей токи утечки и натекания не превышают 1 пА, что обеспечивает длительное поддержание состояния балансировки усилителя У1.

Таким образом обеспечивается повышение точности установки нуля и длительности поддержания условий балансировки операционного усилителя основного интегратора.

Интегратор тока, содержащий операционный усилитель и конденсатор отрицательной обратной связи, отличающийся тем, что он содержит основной и вспомогательный интеграторы тока, каждый из которых содержит истоковый повторитель на полевом транзисторе с изолированным затвором, выходы которых подключены к инвертирующим входам операционных усилителей, конденсаторы включены между выходами операционных усилителей и затворами транзисторов, причем вход первого интегратора через ключ и резистор соединен с землей, а выход через второй ключ соединен со входом второго интегратора, а выход последнего через резистор соединен с тем контактом балансировки первого усилителя, подключение к которому обеспечивает отрицательную обратную связь при замыкании указанного второго ключа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к волоконно-оптическим интерферометрическим датчикам для измерения электрического тока или магнитного поля. .

Изобретение относится к волоконно-оптическим датчикам тока и работает на принципе эффекта Фарадея. .

Изобретение относится к области датчиков тока. .

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для измерения постоянного и пульсирующего электрического тока в схемах, содержащих трансформатор, и может найти широкое применение в различных областях техники, в том числе в преобразовательной технике, приборостроении, сварочной технике, заменяя традиционные датчики тока (шунты, датчики на основе преобразователей Холла и др.).

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для измерения постоянного и пульсирующего электрического тока в схемах, содержащих трансформатор, и может найти широкое применение в различных областях техники, в том числе в преобразовательной технике, приборостроении, сварочной технике, заменяя традиционные датчики тока (шунты, датчики на основе преобразователей Холла и др.).

Изобретение относится к устройствам защиты трехфазных двигателей от неполнофазной работы и может быть использовано, преимущественно, при разработке систем управления, диагностики и защиты от аварийных режимов для шахтных взрывобезопасных магнитных пускателей.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для определения заданного уровня тока в диапазоне от 150 мА и выше. .

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может быть использовано в качестве многофункционального пикового детектора. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения тока в проводнике в режиме реального времени, в частности в системе индикации коротких замыканий, измерения мгновенных значений тока, активной и реактивной мощности, фазы, полярности

Изобретение относится к электроизмерительному оборудованию, а именно к датчикам постоянного и переменного тока, которые входят в состав аналоговых измерительных цепей

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, предназначено для измерения тока в переходных и установившихся режимах и может быть использовано при построении устройств релейной защиты

Изобретение относится к области электромагнитных измерений и может быть использовано в электроэнергетике, в измерительной технике высоких напряжений, в области релейной защиты и автоматики

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля состояния заземляющих устройств, а также при экспериментальных исследованиях молнии и электромагнитной обстановки на объектах электроэнергетики

Изобретение относится к электротехнике и может применяться как основной электрозащитный способ охраны труда при определении присутствия или отсутствия напряжения в электроустановках постоянного тока

Изобретение относится к частотно-широтно-импульсным преобразователям аналоговых сигналов
Наверх