Бесконтактный датчик тока

 

Ленинградский ордена Ленина электротехннческ институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (7!) За»вигель (54). БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК ТОКА

1.. Изобретение относится к злектронэмерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерен»» тока в широком диапазоне частот., Известен бесконтактнйй датчик тока, . со. держащий ttp606p330tt»TOHL Холла, расположен- 5 ный в магнитном лоле проводника .с контролируемым током, источник постоянного тока, выход которого связан с .токовыми электродами преобразователя Хойла, уашитель, ttptt .соединенный своим входом. к потенциальным электродам преобразоштелл Холла, и последовательно соединенные выпрямитель, вход которого связан с выходом усилителя, и регистрирующий прибор (1).

Однако данный датчик имеет недостаточную чувствительность и ограниченный диапазон воспроизводимых частот.

Наиболее близким по технической сутпности к изобретениЮ является бесконтактный датчик тока, содержащий расположенный в го магнитном поле проводника с контролируемым током вакуумный магниточувствительный диод, имеющий катод н четкое количество анодов, 2 включенный в мостовую схему, одни смежные плечи. которой образованы резисторами, другие промежутками катод — аноды диода, выводы одной диагонали присоединены к источнику постоянного напряжения, а в другую диагональ включен регистрирующий прибор (2).

Одйако известный датчик характеризуется недостаточной точностью измерений, обусловленной ограниченной чувствительностью вакуумного магниточувствительного диода, связанной с возникновением дополнительных сил, действующих на электронный поток диода и. препятствующих его отклонению магнитным полем контролируемого тока. Эти дополнительные силы являются результатом влияния составляющих . тпектрического поля, перпендикулярных электронному потоку, возникающих из-за из менения напряжения на анодах диода и вторичной эмиссии электронов, и имеют характер отрицательных обратных связей в электронном потоке.

Цель изобретения — повышение чувствнтель. ности датчика путем снижения действия отри@а*

3 99694 тельных обратных связей в электронном потоке вакуумнбго магниточувствительного диода.

Поставленная цель достигается тем, что в бесконтактный датчик тока, содержащий расположенный в магнитном поле проводника с контролируемым. током вакуумный магниточувствительный диод, имеющий катод и четное количество анодов, включенный в мостовую схему, одни смежные плечи которой образованы резисторами, в другие включены промежут-16 ки катод — аноды диода, выводы одной диагонали присоединены к источнику постоянного напряжения,, а в другую диагональ включен регистрирующий прибор, дополнительно введены два транзистора типа п р-п, эмиттеры И которых раздельно присоединены к анодам диода, коллекторы соединены с выводами диагонали, связанной с регистрирующим прибором, а базы транзисторов обьединены и присоединены к положительному и.отрица- 20 тельному полюсам источника постоянного напряжения соответственно через стабилитрон и резистор.

На чертеже изображена электрическая схема датчика. 25

Бесконтактный датчик тока содержит вакуумный магниточувствительный диод, имеющий катод 1 и два анода 2 и 3, расположенный в магнитном поле с нндукцией Ви создаваемом проводником 4 с контролируемым 5Е током, два транзистора 5 и 6 типа n — р — n, в цепи коллекторов 7 и 8 которых последовательно включены резисторы 9 и 10. Эмиттеры транзисторов 5 и 6 раздельно присоединены к анодам 2 и 3 магниточувствительного диода, 35 свободные выводы резисторов 9 и 10 обьеди нены и присоединены к положительному полюсу источника постоянного тока, а катод 1 магниточувствительного диода связан с его отрицательным полюсом. При этом промежутки

40 катод 1 — анод 2, катод 1 — анод 3 магниточувствительного диода совместно с последова-. тельно включенными промежутками эмиттер— коллектор транзисторов 5 и 6 образуют одни смежные плечи мостовой измерительной схемы, а резисторы 9 и 10 — другие смежные ее

45 плечи. В питающую диагональ мостовой схемы, выводы которой образуют катод 1 магниточувствительного диода и,обьединенные выводы резисторов 9 и 10, включен упомянутый источник постоянного напряжения, а выводами другой, измерительной, диагонали мостовой схемы являются коллекторы 7 и 8 транзисторов 5 и

6, к которым подключают вход регистрирующего прибора (на чертеже не показан). Для вывода транзисторов 5 и 6 на рабочий учас- 55 ток характеристики базы транзисторов 5 и 6 связаны с положительным полюсом источника постоянного напряжения через стабилитрон 1t, 3 4 а с отрицательным его полюсом — через резистор 12.

Датчик тока работает следующим образом.

При подключении датчика к источнику постоянного напряжения между катодом 1 и анодами 2 и 3 магниточувствительного диода оказывается приложенным часть напряжения источника, под действием которой между катодом 1 и анодами 2 и 3 возникает электронный поток. При равных значениях внутренних сопротивлений промежутков катод 1-анод 2, катод 1 — анод 3 и отсутствии конт ролируемого тока в проводнике 4 электрон,ный поток в магниточувствительном диоде распределяется между анодами 2 и 3 равномерно и токи анодов 2 и 3 оказываются равными. При этом аноды 2 и 3 эквипотенци-альны, токи, протекающие по цепям эмиттерколлектор транзисторов 5 и 6 и резисторам

9 и 10, равны по величине. Вследствие этого напряжения на коллекторах 7 и 8 транзисторов 5 и 6, образующих выводы измерительной диагонали мостовой схемы, также оказываются равными, и напряжение на входе регистрирующего прибора, включенного в эту диагональ, равно нулю.

При протекании контролируемого тока по проводнику 4 вокруг него возникает магнитное поле с индукцией В,, под действием которого происходит отклонение Л Х электронного потока в магниточувствительном диоде. При этом электронный поток отклоняется практически безинерционно в соответствии о с изменениями магнитного поля проводника

4. В результате указанного отклонения электронный поток в магниточувствительном диоде перераспределяется между анодами 2 и 3, вызывая соответствующее изменение токов ано. дов 2 и 3 и токов, протекающих по цепям эмиттер — коллектор транзисторов 5 и 6 и резисторам 9 и 10, что приводит к возникновению разности потенциалов между коллекторами

7 и 8 транзисторов 5 и 6, Эта разность потенциалов является выходным напряжением датчика и измеряется регистрирующим прибором.

При этом работа датчика имеет ту особенность. что изменение напряжений на коллекторах 7 и

8 транзисторов 5 и 6 за счет стабилизирующего действия транзисторов 5 и 6 не передается в цепь их эмиттеров, и напряжение на анодах

2 и 3 магниточувствительного диода в процессе измерений тока в проводнике 4 сохраняется практически неизменным, что в свою очередь существенно снижает действие отрицательных обратных связей в электронном потоке магниточувствительного диода. В результате этого чувствительность датчика возрастает на порядок.

5 . — . 996943 6

Использование предлагаемого датчика для щ н и с я тем, чго, с целью повышения бесконтактного измерения электрических то- чувствительности путем снижения действия

:ков позволяет расширить диапазон измерений отрицательных обратных связей в электронном в области малых токов для широкой полосы потоке диода, дополнительно введены дра частот. транзистора типа n — р-и эмиттеры которых раздельно присоединены к анодам длода, коллекторы соединены с выводами диагонали, ф о р м у л а и з о б р е т е н и я связанной с регистрирующим прибором, а базы транзисторов обьединены и присоединены

Бесконтактный датчик тока, содержащий тй к положительному и отрицательному полюсам расположенный в магнитном поле проводника источника постоянного напряжения соответстс контролируемым током вакуумный магнито- венно через стабилитрон и резистор. чувствительный диод,. имеющий катод и четное, количество анодов, включенный в мостовую Источники информации, (схему, одни смежные плечи которойобразованы iS принятые во внимание при экспертизе резисторами, в другие включены промежутки l. Разин Г. И., Щелкин А. П. Бесконтакткатод — аноды: диода, выводы одной диагона- ное измерение электрических токов, М., 1974, ли присоединены к источнику постоянного с. 113-114, рис. 3.22 а. напряжения, а в другую диагональ включен 2. Авторское свидетельство СССР Н 238002, регистрирующий прибор, о т л.и ч а ю - эп кл. G 01 Я 19/00, 03.08.64 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 925/62 Тираж 708 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4