Устройство для измерения малых токов

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕЙИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (714294 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2811,77 (21) 2546794/18-21 с присоединением заявки N2. G 0l R 19/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет .—

Опубликовано 0502,80. Бюллетень М 5 (53) УДК621. 317. 7 (088.8) Дата опубликования описания 050280 (72) Авторы изобретения

A.Â.ÂoëêÎâ, Б.Н.Никифоров и A.È.Øåâ÷åíêî (73) Заявитель (54) УСТРОИСТВО,ЦЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ Щ ЛЫУ yPyPg

Изобретение касается контрольноизмерительной техники и предназначено для измерения малых токов одновременно в логарифмическом и линейном масштабах при реализации систем управления, контроля и защиты ядерных реакторов.

Известно устройство для измерения малых токов, содержащее усилитель, на выходе которого установлен основной делитель напряжения, диод, включенный между входом усилителя и средним выводом делителя напряжения, а также дополнительный делитель. 5 напряжения, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к средним выводам обоих делителей на" пряжения, и сумматор, один вход которого соединен со средним выводом дополнительного делителя напряжения, а другой вход — с выходом дифференциального усилителя и через резистор — со средним выводам основного делителя напряжения. Сигнал в логарифмическом масштабе снимается с выхода усилителя, а в линейном масш- табе - c выхода сумматора (1l.

Недостатком известного устройства .является ограниченный диапазон измерения тока в линейном масштабе, располагающийся в пределах 3-4 декад.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения малых токов, содержащее сумматор, одна из входных клемм которого подключена к выходной клемме инвертора, а другая входная клемма через последовательно соединенные диод и первйй из резисторов— ко входной клемме усилителя, связан- ной с датчиком тока, дифференциальный усилитель, клемма неинвертирую- щего входа которого подключена ко входной клемме инвертора и к первой выходной клемме устройства, цепь из последовательно соединенных второго резистора и переключателя, включенную параллельно первому резистору между клеммой инвертирующего входа и выходной клеммой дифференциального усилителя, связанной со второй выходной клеммой устройства, третья выходная клемма которого соединена с выходом сумматора (2).

В известном устройстве измерение тока в широком диапазоне производится не непрерывно, а путем переключения резисторов в отрицательной об714294

««»»««4ВВУЪ МК»»»= .хъ * - = «:," »ъ:-»» Ф» щ(%йж @»»««» ратной связи дифференциального усилителя. Такая схема может быть работоспособна при входных сигналах медленно меняюшихся во времени.

Для быстроиэменяюшихся входных сигналов переключение приводит к кратковременным насыщениям дифференци ального усилителя иэ-за конечного временни переключения резисторов, которое реально составляет десятки миллисекунд. насыщение дифференциального усилителя обуславливает потерю информации как по линейному, так и по логарифмическому выходам.

Таким образом, основным недостатком известного устройства является наличие потери информации при быстрокзменяюшихся входных сигналах.

В Системах аварийной защиты ядерного реактора потеря информации недопустима, так как это приводит к ее ложному срабатыванию, и в конечном счете, к остановке ядерного реактора ° Простой ядерного реактора и его повторнйй пуск связаны с большими экономическими затратами.

Кроме того, применение в схеме дифференциального усилителя с высокими техническими характеристиками сушественно усложняет известное устройство.

Цель изобретения — устранение потери информации при измерении то ка в линейном масштабе, а также упрошение измерительного устройства.

Для этого в устройство для измерения малых токбв, содержащее основной сумматор, одна иэ входных клемм которого подключена к выходной клемме инвертора, а другая входная клемма через последовательно соединенные диод и первый из резисторов — ко вхоцной клемме усилителя, связанной с датчиком тока, введены дополнительный сумматор и ограничитель, причем одна из входных клемм дополнительного сумматора соединена с выходной клеммой инвертора, а другая входная клемма — с выходной клеммой усилителя, с первой выходной клеммой устройства, с одним иэ выводов второго резистора и с одним из выводов ограничителя, другие выводы ограничителя и второго резистора подключены к точке соединения первого резистора.с основным сумматором, обшая то4ка диода и первого резистора соединена со входной "клеммой инвертора, выходная клемма инвертора подключена ко второй, а выходные клем"" " MbT осйовного и дойолнительного сумматоров — соответственно к третьей и четвертой выходным клеммам устройства.

На чертеже представлена функциойаМьная схема "йредложенного устройства.

Устройство содержит усилитель 1, диод 2, резисторы 3, 4, ограничитель

5, инвертор б, основной сумматор 7, дополнительный сумматор 8, датчик тока 9 °

Устройство работает следуюшим образом.

Ток от датчиков 9 течет через последовальную цепь, состоящую из диода 2 и резисторов 3, 4, поскольку величина входного сопротивления усилителя 1 на 2-3 порядка выше величины суммарного сопротивления диода

2 и резисторов. 3, 4. Падение напряжения на диоде 2 является логарифмической функцией и определяется выражением где К вЂ” коэффициент пропорцинальности, зависяший от типа

20 диода;

1ь — величина входного тока — величина собственного тока диода. напряжение, создаваемое входным

25 током на резисторах 3, 4 является линейным и определяется выражением

30 где В1 и 22 — величины сопротивления резисторов 3, 4. напряжение на выходе усилителя 1 представляет собой сумму напряжений U д и Пщн . Выходное напряжение усилителя 1 подается на один иэ входов дополнительного сумматора 8, а к другому его входу подводится инвертированное инвертором 6 напряжение U> . Следовательно, напряжение на выходе сумматора

8 соответствует напряжению Плцн

40 Когда напряжение на резисторе 4 достигает величины, достаточной для

1 включения ограничителя 5, то напряжение на этом резисторе ограничивается на уровне включения ограничителя и почти не изменяется при увеличении входного тока. При этом напряжение на выходе основного сумматора 7 име- ет также линейный характер и определяется выражением

50 лин I<х R<

Если динамический диапазон, который имеет данное устройство оказывается недостаточным, то его расширяют путем изменения кратности резисторов 3 и 4, или .Увеличением числа дополнительных резисторов с параллельно включенным ограничителем.

Устранение потери информации при измерении малых токов в линейном масштабе в широком диапазоне их изменения не допускает ложного срабатывания схемы аварийной защиты, что позволяет более экономично эксплуатировать ядерный реактор.

714294

Формула изобретения

Составитель Л.Морозов

Техред М.Келемеш Корректор Г. Решетник

Редактор В.Сапирштейн

Заказ 9278/41 тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Кроме того исключение дифферен- циального усилителя упрощает реализацию схемы устройства и значительно снижает его стоимость.

Устройство для измерения малых токов, содержащее основной сумматор, одна иэ входных клемм которого подключена к выходной клемме иньертора, а другая входная клемма через последовательно соединенные диод и первый иэ резисторов — ко входной клемме усилителя, связанной с датчиком тока,,о т л и ч а ю ш е е с ятем, что, с целью устранения потери информации при измерении тока в линейном масштабе и упрощения, в него введены . дополнительный сумматор и ограничитель, причем одна из входных клемм дополнительного сумматора соединена с выхощной клеммой инвертора, а другая входная клемма — с выходной клеммой усилителя, с первой выходной клеммой устройства, с одним из выводов второго резистора и с одним из выводов ограничителя, другие выводы ограничителя и второго резистора подключены к точке соединения первого резистора с основным сумматором, общая точка диода и первого резистора соединена со входной клеммой инвертора, выходным клемма инвертора подключена ко второй, а выходные клеммы основного и дополнительного сумматоров — соответственно к третьей и четвертой выходным клеммам устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ьвторское свидетельство СССР

9345858 кл. G 21 С 7/10, 1971.

2. авторское свидетельство СССР

2О (по заявке Р 2380770; по которой принято решение о выдаче авторского сви,детельства), кл. G 01 R 19/00, 1976.