CS241204B1

CS241204B1 - Wiring of current meter of high DC voltage sources

Info

Publication number: CS241204B1
Application number: CS837825A
Authority: CS
Inventors: Josef Pohanka; Josef Slegr
Original assignee: Josef Pohanka; Josef Slegr
Priority date: 1983-10-25
Filing date: 1983-10-25
Publication date: 1986-03-13
Also published as: CS782583A1

Abstract

Účelem řešení je měření proudu v přívodu vysokého napětí k rentgence, založené na principu optoelektrického přenosu. Měřič má vlastní napájení elektronických obvodů snímače proudu. Uvedeného účelu je dosaženo zapojením, ve kterém proudový snímač je tvořen měrným odporníkem zapojeným v sérii s kompenzační diodou. K tomuto snímači je paralelně připojen jednak integrační kondenzátor a jednak emitorový odporník sériové spojený s emitorem tranzistoru, jehož kolektor je zapojen na vstup proudem řízeného multivibrátoru, jehož výstup je zapojen na impulsní zesilovač, kterého výstup je zapojen na svítivou diodu. V sérii s integračním kondenzátorem je zapojen filtrační kondenzátor s paralelně připojenou stabilizační Zenerovou diodou. Napětí na této diodě zajišfuje napájení multivibrátoru a zesilovače impulsů. Fotodioda je připojena na zatěžovací odporník a přes vazební kondenzátor na vstup zesilovače impulsů, jehož výstup je připojen na vstup monostabilního klopného obvodu, kterého výstup je připojen na vstup převodníku kmitočtu, na jehož výstup je zapojen měřič proudu.The purpose of the solution is to measure the current in the high voltage supply to the X-ray tube, based on the principle of optoelectric transmission. The meter has its own power supply for the electronic circuits of the current sensor. The stated purpose is achieved by a circuit in which the current sensor is formed by a measuring resistor connected in series with a compensation diode. An integrating capacitor is connected in parallel to this sensor, and an emitter resistor is connected in series with the emitter of a transistor, the collector of which is connected to the input of a current-controlled multivibrator, the output of which is connected to a pulse amplifier, the output of which is connected to a light-emitting diode. A filter capacitor with a parallel-connected stabilizing Zener diode is connected in series with the integrating capacitor. The voltage on this diode ensures the power supply of the multivibrator and the pulse amplifier. The photodiode is connected to a load resistor and, through a coupling capacitor, to the input of a pulse amplifier, whose output is connected to the input of a monostable flip-flop, whose output is connected to the input of a frequency converter, to whose output a current meter is connected.

Description

Vynález se týká zapojení měřiče proudu zdrojů vysokého stejnosměrného napětí.The invention relates to the connection of a current meter of high-voltage direct current sources.

Měřič proudu zdrojů vysokého stejnosměrného napětí je zvláště využíván u rentgenových generátorů, u kterých je vyžadováno měření malých proudů řádu desetin a jednotek miliampéru. Takovéto zdroje napětí a jiné jim podobné jsou nejčastěji řešeny se symetrickým napětím proti zemi — s uzemněným středem zdroje, ve kterém je obvykle uspořádán obvod pro měření proudu. U malých proudů snižují kapacitní proudy vinutí a komutační jevy usměrňovačů VN transformátorů zdrojů přesnost měření i při zavedení složitých kompenzačních obvodů. Zavádění středofrekvenčních měničů ve zdrojích vyvolává další zvyšování kapacitních proudů ve středním uzlu VN zdroje. Je nutno zajistit přímé měření na vývodu vysokého napětí ze zdroje.The current meter of high-voltage DC power supplies is particularly used for X-ray generators where small tenths of currents and milliampere units are required. Such voltage sources and others similar to them are most often solved with a symmetrical voltage against the ground - with a grounded source center, in which a current measuring circuit is usually arranged. In the case of small currents, the capacitive currents of the windings and the commutation phenomena of the HV transformer rectifiers reduce the measurement accuracy even with the introduction of complex compensation circuits. The introduction of medium-frequency converters in the power supplies causes a further increase in the capacitive currents in the medium node of the MV power supply. It is necessary to ensure direct measurement at the high voltage outlet from the source.

Je znám měřič proudů ve vývodu vysokého napětí založený na principu optoelektrického přenosu, který však vyžaduje zvláštní napájení elektronických obvodů snímače proudu napětím středního kmitočtu přes izolační VN transformátor.A current meter in the high-voltage outlet is known, based on the principle of optoelectric transmission, which, however, requires a special power supply to the electronic circuits of the current sensor by a medium frequency voltage through an insulating HV transformer.

Shora uvedené nedostatky odstraňuje zapojení měřiče proudu zdrojů vysokého stejnosměrného napětí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že proudový snímač je tvořen sériovým spojením měrného odporníku s kompenzační diodou, ke kterému je paralelně připojen integrační kondenzátor a emitorový odporník spolu s přechodem báze — emitor tranzistoru. Kolektor tranzistoru je zapojen na vstup proudem řízeného multivibrátoru, jehož výstup je zapojen na impulsní ..zesilovač, na jehož výstup je anodou paralelně zapojena svítivá dioda. V sérii s integračním kondenzátorem je zapojen filtrační kondenzátor s paralelně připojenou stabilizační Zenerovou diodou a paralelně připojenými vývody napájení proudem řízeného multivibrátoru a prvního zesilovače impulsů. Fotodioda je paralelně připojena na zatěžovací odporník, na který je připojen přes vazební kondenzátor vstup druhého zesilovače impulsů, jehož výstup je připojen na vstup monostabilního klopnného obvodu, kterého výstup je zapojen na vstup převodníku kmitočtu, na jehož výstup Je připojen měřič proudů.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the connection of the current meter of high-voltage direct current sources according to the invention, which consists in that the current sensor consists of a series connection of a resistor with a compensating diode to which an integrating capacitor and an emitter resistor are connected in parallel with base-emitter . The collector of the transistor is connected to the input of a current-controlled multivibrator, whose output is connected to a pulse amplifier, the output of which is connected by a light-emitting diode in parallel. In series with the integration capacitor, a filter capacitor is connected with a parallel connected stabilization Zener diode and parallel connected power supply terminals of the current driven multivibrator and the first pulse amplifier. The photodiode is connected in parallel to a load resistor to which the input of a second pulse amplifier is connected via a coupling capacitor, the output of which is connected to the input of a monostable flip-flop, the output of which is connected to the frequency converter input.

Výhodou měřiče proudu podle vynálezu je to, že jeho součástí jsou obvody pro napájení snímače proudů a měřič tedy nevyžaduje napájecí obvody vnější, ani jejich ochranu.An advantage of the current meter according to the invention is that it includes circuits for supplying the current sensor and therefore the meter does not require external supply circuits nor their protection.

Přehledné zobrazení vynálezu ve zjednodušeném příkladu provedení je znázorněno na přiloženém výkrese.An overview of the invention in a simplified embodiment is shown in the attached drawing.

Měřič podle vynálezu sestává ze dvou hlavních částí — proudového snímače a přijímací části.The meter according to the invention consists of two main parts - a current sensor and a receiving part.

Kladný pól zdroje 1 vysokého stejnosměrného napětí je připojen na iontovou bleskojistku 4 a zároveň přes proudový snímač 3 na kladný pól proudového snímače měřicího zařízení, ke kterému je dále připojen integrační kondenzátor 5, měrný odporník 6 zapojený v sérii s kompenzační diodou 7 a emitorový odporník 8 připojený k emitoru tranzistoru 9. Záporný pól integračního kondenzátoru 5 je připojen na kladný pól filtračního kondenzátoru 14, katodou kompenzační diody 7, kladný vstup napájení prvního zesilovače 11 impulsů, kladný vstup napájení proudem řízeného multivibrátoru 10 a na bázi tranzistoru 9. Kolektor tranzistoru je připojen na vstup proudem řízeného multivibrátoru 10, jehož výstup je přiveden na vstup prvního zesilovače 11 impulsů. Z výstupu prvního zesilovače 11 impulsů se napájí svítivá dioda 12 opticky navázaná na světlovod 21. Kladný pól rentgenového zářiče 2 je připojen na iontovou bleskojistku 4. Záporný pól filtračního kondenzátoru 14, anodu stabilizační Zenerovy diody 13, záporný pól napájení prvního zesilovače 11 impulsů, záporný pól napájení proudem řízeného multivibrátoru 10 a na katodu svítivé diody 12. Světlovod .21, který slouží současně jako izolátor VN je na druhé straně opticky navázán na fotodiodu 22 v přijímací části. Fotodioda 22 je připojena paralelně na zatěžovací odporník 23 a přes vazební kondenzátor 24 je katoda fotodiody 22 připojena na vstup druhého zesilovače 25 impulsů, jehož výstup je spojen se vstupem monostabilního klopného obvodu 2S, jehož výstup je připojen na vstup převodníku 27 kmitočtu, na jehož výstup je připojen měřič 28 proudu. Záporný pól vnějšího zdroje je připojen na měřič 28 proudu, záporný pól napájení převodníku 27 kmitočtu, záporný pól napájení monostabilního klopného obvodu 28, záporný pól napájení druhého zesilovače 25 impulsů, zatěžovací odporník 23 a fotodioda 22. Kladný pól vnějšího zdroje je připojen na kladný pól napájení převodníku 27 kmitočtu, kladný pól napájení monostabilního klopného obvodu 2B a kladný pól napájení druhého zesilovače 25 impulsů.The positive pole of the high-voltage DC power supply 1 is connected to the ion surge arrester 4 and simultaneously via the current sensor 3 to the positive pole of the current sensor of the measuring device, to which the integration capacitor 5, resistor 6 connected in series with compensation diode 7 and emitter resistor 8 are connected. connected to the emitter of transistor 9. The negative pole of the integrating capacitor 5 is connected to the positive pole of the filter capacitor 14, the cathode of the compensation diode 7, the positive power input of the first pulse amplifier 11, the positive power input of the current driven multivibrator 10 and transistor 9. the input of a current controlled multivibrator 10, the output of which is applied to the input of the first pulse amplifier 11. The output of the first pulse amplifier 11 feeds a light emitting diode 12 optically coupled to the light guide 21. The positive pole of the X-ray emitter 2 is connected to the ion arrester 4. The negative pole of the filter capacitor 14, the anode of the stabilization Zener diode 13 The light guide 21, which simultaneously serves as the MV insulator, is optically coupled to the photodiode 22 in the receiving portion. Photodiode 22 is connected in parallel to the load resistor 23 and through the coupling capacitor 24 the cathode of the photodiode 22 is connected to the input of the second pulse amplifier 25, the output of which is connected to the input of the monostable flip-flop 2S. a current meter 28 is connected. The negative pole of the external power supply is connected to the current meter 28, the negative pole of the power supply to the frequency converter 27, the negative pole of the power supply to the monostable flip-flop 28, the negative pole of the power supply to the second pulse amplifier 25, the load resistor 23 and the photodiode. powering the frequency converter 27, the positive pole of the power supply to the monostable flip-flop 2B, and the positive pole of the power supply to the second 25-pulse amplifier.

Při normální funkci měřiče nepostačí úbytek napětí na proudovém snímači 3 k zapálení iontové bleskojistky 4, proto proud zdroje 1 vysokého stejnosměrného napětí protéká ochrannou impedancí proudového snímače 3 do měrného odporníků 6 a kompenzační diody 7, jen řádově 1 % proudu protéká přes emitorový odporník 8 do emitoru tranzistoru 9. Měřený proud vyvolá současně napětí na stabilizační Zenerově diodě 13, která zajišťuje funkci proudem řízeného multivibrátoru prvního zesilovače 11 impulsů a svítivé diody 12. Integrační kondenzátor 5 a filtrační kondenzátor 14 zajistí i při impulsním průběhu měřeného proudu vyhlazení napětí. Kolektorový proud tranzistoru 9 ovládá kmitočet proudem řízeného multivibrátoru 10, jehož impulsní výstup je zesílen v prvním zesilovači 11 impulsů. Výstup prvního zesilovače 11 impulsů napájí svítivou diodu 12, opticky vázanou na světlovod 21. Kmitočet proudových i světelných impulsů je přímo úměrný proudu v obvodu zdroje 1 vysokého stejnosměrného napětí. Světelné impulsy na výstupu světlovodu 21 vyvolají polarizaci fotodiody 22 v přijímací části měřiče. Na zatěžovacím odporníku 23 vzniknou napěťové impulsy, které jsou zesíleny v druhém zesilovači 2S impulsů na úroveň, která postačí pro start monostabilního klopného obvodu 28, který generuje impulsy stálé doby trvání í stálé amplitudy, které vyhodnocuje převodník 27 kmitočtu, indikaci proudu zajišťuje měřič 23 proudu. Základní podmínkou správné funkce je, aby střední proudová spotřeba prvního zesilovače 11 impulsů a proudem řízeného multivibrátoru 10 byla v celém rozsahu menší než hodnoty měřeného proudu. Podmínku lze splnit, volíme-li maximální dobu impulsu svítivé diody 12 kdeIn the normal operation of the meter, the voltage drop on the current sensor 3 is not sufficient to ignite the ion surge arrester 4, therefore the current of the high DC voltage source 1 flows through the protective impedance of the current sensor 3 into the resistors 6 and compensating diodes 7. At the same time, the measured current generates a voltage on the stabilizing Zener diode 13, which functions as a current-controlled multivibrator of the first pulse amplifier 11 and a light-emitting diode 12. The integration capacitor 5 and the filter capacitor 14 ensure voltage smoothing. The collector current of transistor 9 controls the frequency of the current controlled multivibrator 10, the pulse output of which is amplified in the first pulse amplifier 11. The output of the first pulse amplifier 11 supplies a light-emitting diode 12 optically coupled to the light guide 21. The frequency of the current and light pulses is proportional to the current in the circuit of the high-voltage direct current source 1. Light pulses at the light guide output 21 cause polarization of the photodiode 22 in the receiving portion of the meter. On the load resistor 23, voltage pulses are generated which are amplified in the second pulse amplifier 2S to a level sufficient to start a monostable flip-flop 28 which generates constant duration pulses of constant amplitude, which evaluates the frequency converter 27; . The basic condition for proper operation is that the mean current consumption of the first pulse amplifier 11 and the current-controlled multivibrator 10 be less than the measured current in its entirety. The condition can be fulfilled if the maximum pulse time of the LED 12 where is selected

Jm je měřený proud, f je kmitočet impulsů zvolený k dané hodnotě proudu Jm a li je amplituda proudu svítivé diody 12.Jm is the measured current, f is the pulse frequency selected to the given value of the current Jm and if the amplitude of the LED is 12.

Zařízení umožňuje měření střední hodnoty proudů asi od 1Q_⁴A i při amplitudě proudových impulsů v řádu jednotek ampérů. Při eventuálním výboji v rentgenovém zářiči se vytvoří zejména na ochranné impedanci proudového snímače 3 úbytek napětí, který postačí k zapálení iontové bleskojistky 4, která ochrání součásti proudového snímače proti přetížení.The device allows measuring average current value from about ⁴ 1Q_ And even when the amplitude of the current pulses in the order of amperes. In the event of a possible discharge in the X-ray emitter, a voltage drop is generated, in particular at the protective impedance of the current sensor 3, sufficient to ignite the ion surge arrester 4, which protects the components of the current sensor against overload.

Claims

Subject

Connection of a high-voltage DC current meter consisting of a protective impedance current sensor together with an ion surge arrester connected in series with a source voltage terminal comprising a light emitting diode, a light guide and a receiving part consisting of a photodiode, characterized in that the current sensor is formed by series connection of a resistor (6) with a compensating diode (7) to which the integration capacitor (5) and the emitter resistor (8) are connected in parallel with the base-emitter transistor (9), whose collector is connected to the current-controlled multivibrator (10), the output of which is connected to the first pulse amplifier (11), the output of which is anovynAlezu daly connected a light-emitting diode (12), and in series with the integration capacitor (5) is connected filter capacitor (14) with parallel connected stabilization Powered by the zener diode (13) and the parallel connected terminals A current controlled multivibrator (10) and a first pulse amplifier (11) when the photodiode (22) is connected in parallel to a load resistor (23) to which the input of a second pulse amplifier (25) is connected via a coupling capacitor (24). is connected to the input of the monostable flip-flop (26), the output of which is connected to the input of the frequency converter (27), to the output of which the current meter (28) is connected.