ES2198846T3 - Aparato de medida de corriente continua con entrada pasiva y aislamiento galvanico, particularmente para alta tension. - Google Patents
Aparato de medida de corriente continua con entrada pasiva y aislamiento galvanico, particularmente para alta tension.Info
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Abstract
Aparato de medida de corriente continua que está constituido por una parte de entrada pasiva (1) y por una parte de salida activa (2) que está acoplada ópticamente con la parte pasiva (1) y que está aislada eléctricamente de ella, en que dicha parte de entrada pasiva (1) comprende un circuito paralelo (3) alimentado con la corriente (I) que se ha de medir, y que se caracteriza porque dicho circuito paralelo (3) incluye un diodo fotoemisor (L1) y un diodo fotorreceptor (PD1) que están conectados en antiparalelo, mientras que dicha parte de salida activa (2) comprende un transistor fotorreceptor (PT) que está acoplado ópticamente a dicho diodo fotoemisor (L1) de dicha parte de entrada pasiva (1) a fin de formar un amplificador de corriente aislado eléctricamente (AMP) con una alta ganancia de bucle abierto y, en serie con dicho transistor fotorreceptor (PT), un diodo fotoemisor adicional (L2) que está acoplado ópticamente a dicho diodo fotorreceptor (PD1) de la parte de entrada pasiva (1) detal modo que forme una realimentación eléctricamente aislada para dicho amplificador (AMP) y, de una manera simétrica, también acoplado ópticamente a un diodo fotorreceptor adicional (PD2) de la parte de salida activa (2) que produce una señal de salida (IPD2) sustancialmente proporcional a la corriente (IPD1) que circula a través de dicho diodo fotorreceptor (PD1) de la parte de entrada pasiva (1).
Description
Aparato de medida de corriente continua con
entrada pasiva y aislamiento galvánico, particularmente para alta
tensión.
La presente invención se refiere a un aparato de
corriente continua con entrada pasiva y aislamiento galvánico,
particularmente para alta tensión.
La medición de la intensidad de una corriente
continua producida por una fuente de alta tensión crea
notoriamente problemas con el aislamiento. Este es el caso de la
medición de la corriente anódica de un tubo fotomultiplicador con
cátodo puesto a tierra y ánodo alimentado con alta tensión.
El documento JP 57.199.961 da a conocer un
dispositivo sensor de corriente con un circuito pasivo de entrada,
alimentado con la corriente que se ha de medir, que comprende dos
LED'S conectados en oposición, lo que permite transmitir cualquier
sentido de circulación de la corriente I y un circuito de salida
que comprende dos fotodiodos conectados ópticamente a los LED'S
del circuito de entrada; los dos fotodiodos están conectados en
serie al positivo y negativo de una fuente de alimentación y un
punto de conexión entre ellos se conecta a tierra a través de una
resistencia; la forma de onda de una tensión desarrollada entre los
extremos de la resistencia se extrae constituyendo una salida.
El objetivo de la presente invención es
precisamente realizar un aparato de medida de corriente continua
capaz de medir una corriente continua que circula en un conductor
sometido a alta tensión, como por ejemplo, la tensión anódica de un
tubo fotomultiplicador que funciona del modo anteriormente
indicado, sin necesidad de aportar energía a la etapa de entrada
del circuito de medición.
Según la presente invención, dicho objetivo se
consigue con un aparato de medida de corriente tal como se define
en la reivindicación 1.
En otras palabras, el aparato de medida de
corriente según la presente invención, está constituido por un
amplificador realimentado sensible a la corriente que comprende un
amplificador de bucle abierto y una realimentación, ambos aislados
eléctricamente. El amplificador de bucle abierto comprende el diodo
fotoemisor de la parte pasiva y el transistor fotorreceptor de la
parte activa, así como, preferentemente, un transistor bipolar o
cualquier otra estructura de circuito que sea capaz de incrementar
adicionalmente la ganancia de corriente determinada por el
amplificador de corriente de alta ganancia. La realimentación
comprende, a su vez, el diodo fotoemisor de la parte activa y el
diodo fotorreceptor de la parte pasiva.
Más particularmente, el diodo fotoemisor de la
parte pasiva y el transistor fotorreceptor de la parte activa se
realizan en forma de un chip optoacoplador con una alta ganancia de
corriente cuando la corriente de entrada es baja, p.ej., del tipo
conocido en el mercado como Toshiba TLP-127,
mientras que el diodo fotoemisor de la parte activa y los dos
diodos fotorreceptores se realizan en forma de un chip
optoacoplador lineal, p. ej., del tipo conocido en el mercado como
Siemens IL388 o IL300.
De este modo se obtiene un aparato de medida de
corriente en el cual la alta tensión respecto a tierra, presente
en la entrada, afecta solamente a la parte pasiva del aparato de
medida mientras que la parte activa puede alimentarse con un
tensión baja y, debido a la alta ganancia del amplificador de
corriente y al acoplamiento óptico simétrico entre el diodo
fotoemisor de la parte activa y los dos diodos fotorreceptores, es
capaz de proporcionar una señal de salida proporcional a la
corriente que se ha de medir y prácticamente independiente de cuál
sea la temperatura de trabajo. En particular, esta última
característica se garantiza mediante la estructura monolítica del
chip utilizado para la realimentación.
Un aparato de medida de corriente fabricado de
este modo ha demostrado ser particularmente, aunque no
exclusivamente, adecuado para medir la corriente anódica de un
tubo fotomultiplicador con el cátodo puesto a tierra. Para dicha
utilización, la parte de entrada del aparato de medida de
corriente según la presente invención se conecta en serie con la
última resistencia en el lado del ánodo del circuito resistivo
polarizado del tubo fotomultiplicador y su salida junto con el
cátodo del tubo fotomultiplicador se conecta a una entrada de un
amplificador operacional con realimentación. Debido a esta conexión,
como se explica más adelante con más detalle, una tensión
proporcional a la corriente anódica del tubo fotomultiplicador se
produce en la salida del amplificador operacional.
Las características de la presente invención
resultan más evidentes mediante la siguiente descripción detallada
de sus formas de realización que se ilustran a modo de ejemplos no
limitativos, en los dibujos adjuntos:
la figura 1 representa el esquema eléctrico de un
aparato de medida de corriente según la presente invención;
la figura 2 representa la curva característica de
la transferencia entrada - salida de dicho aparato de medida de
corriente;
la figura 3 representa la utilización de un
aparato de medida según la invención, para la medición de la
corriente anódica de un tubo fotomultiplicador con cátodo puesto a
tierra.
El aparato de medida de corriente representado en
la figura 1 está compuesto por una parte de entrada pasiva 1 y de
una parte de salida activa 2, que están acopladas ópticamente y
eléctricamente entre sí .
La parte pasiva 1 comprende un circuito paralelo
3 alimentado con la corriente I que se ha de medir, que circula en
un conductor que puede estar sometido a alta tensión +HV
incluyendo un diodo fotoemisor LED L1 y un diodo fotorreceptor PD1
conectados en antiparalelo.
La parte activa 2 comprende a su vez un
transistor fotorreceptor PT acoplado ópticamente al diodo
fotoemisor L1 de la parte pasiva de modo que forme un amplificador
de corriente aislado eléctricamente AMP con alta ganancia en bucle
abierto, con el cual se asocia un transistor bipolar BT,
posiblemente reemplazable por una estructura de circuito
equivalente, para incrementar adicionalmente la ganancia. En serie
con el transistor fotorreceptor PT hay un diodo fotoemisor LED
adicional L2 acoplado ópticamente con el diodo fotorreceptor PD1 de
la parte pasiva para formar una realimentación aislada
eléctricamente para el amplificador AMP y, simétricamente, a un
diodo fotorreceptor adicional PD2 de la parte activa. En este
ejemplo, el último está colocado entre tierra y una entrada del
amplificador operacional OP, que tiene otra entrada puesta a tierra
y está provisto de una realimentación R resistiva.
El diodo fotoemisor L1 de la parte pasiva y el
transistor fotorreceptor PT de la parte activa se realizan en
forma de un chip optoacoplador 4 con alta ganancia de corriente
siendo baja la corriente de entrada, p.ej., del tipo conocido
Toshiba TLP-127. El diodo fotoemisor L2 de la
parte activa y los dos diodos fotorreceptores PD1 y PD2 se realizan
a su vez en forma de un chip optoacoplador lineal 5, p.ej., del
tipo conocido Siemens IL388 o IL300.
Durante el funcionamiento, la corriente I que se
ha de medir entra en el circuito paralelo 3 a través del nodo A,
donde se divide en dos corrientes I_{L1} e I_{PD1}. Por encima
de un valor umbral de tensión I_{TH} tiene lugar lo siguiente:
para establecer una circulación de corriente a través del
fotodiodo PD1, el diodo fotoemisor L2 debe alimentarse con una
corriente
\breakI_{L2} = I_{PD1}/K_{1}, siendo K_{1} el factor de acoplamiento del chip 5 (K_{1}\sim7*10^{-3}). La corriente I_{L2} es suministrada por el amplificador AMP y, puesto que tiene una ganancia de corriente muy alta (A_{1}\sim10^{4}), la corriente
\breakI_{L1} = I_{L2}/A_{1} es muy baja. Como consecuencia,
\breakI_{PD1}\simI-I_{TH} y la corriente I_{PD2} a través del fotodiodo PD2 guarda relación lineal con I_{PD1}. En efecto,
\breakI_{PD2} = K_{2}I_{L2} = I_{PD1} (K_{2}/K_{1}), donde K_{2} /K_{1} = K_{3} es la ganancia del chip 5, que en el ejemplo hipotético es constante para una amplia gama de valores de corriente y no está lejos de la unidad y, lo que es más importante para la presente invención, es virtualmente independiente de la temperatura, en particular con una variación del 1,5% en una temperatura que oscila entre los 0ºC y los 75ºC.
La tensión V_{out} en la salida del
amplificador operación OP es pues sustancialmente proporcional a
la corriente I-I_{TH}, más exactamente V_{out} =
G (I- I_{TH}), siendo: G=K_{3}*R*\frac{A_{1}K_{1}}{1+
A_{1}K_{1}} el cual tiende hacia K_{3}*R para A_{1} K_{1}
mucho mayor que 1.
Debe destacarse que el funcionamiento mencionado
anteriormente determina una caída de tensión muy pequeña en los
terminales del circuito paralelo 3, igual a la de un diodo LED
polarizado directamente como L1.
El resultado de esta medición se representa en el
diagrama de la figura 2, medido dentro de una temperatura que
oscila entre - 10ºC y + 50ºC, representándose la corriente de
entrada I en el eje de abscisas y la corriente de salida I_{PD2}
en el eje de ordenadas, en ambos casos expresadas en \muA. Un
valor umbral de corriente de entrada I_{TH}de aproximadamente 80
\muA, establecida por el LED L1, que requiere una corriente mínima
para funcionar es visible.
Un aparato de medida de corriente según la
presente invención, en particular como el que se refleja en la
figura 1, es particularmente utilizable para medir la corriente
anódica de un tubo fotomultiplicador con cátodo puesto a
tierra.
Dicho uso se representa en la figura 3, donde el
tubo fotomultiplicador está indicado por PMT, su ánodo por AN y su
cátodo por CT. El ánodo AN está conectado con la fuente de alta
tensión + HV a través de una resistencia R_{a}. El aparato de
medida de corriente viene indicado por OCM y su parte de entrada
está insertada en serie con la resistencia terminal en el lado del
ánodo de un circuito resistivo polarizado del tubo
fotomultiplicador, que está constituido por una serie de
resistencias RS que están interpuestas singularmente entre los
diversos dínodos D del tubo fotomultiplicador. En cambio su parte
de salida está conectada con el cátodo CT del tubo
fotomultiplicador, que también está conectado con una entrada de un
amplificador operacional OPF con realimentación resistiva RF.
Durante el funcionamiento, en el nodo B la
corriente de alimentación I_{0} se divide en la corriente
anódica I_{a} y en una corriente I_{0}-I_{a}
que circula a través de la parte de entrada del aparato de medida
de corriente OCM y luego, como consecuencia de la interacción de los
diversos dínodos D y de las resistencias polarizadas RS, circula
en el nodo terminal C en forma de corriente I_{0} - I_{K},
siendo I_{K} la tensión del cátodo del tubo
fotomultiplicador.
Así pues una corriente I_{0} se suministra a la
entrada del amplificador operacional OPF, que se divide a su vez
en una corriente I_{TH}que se suministra con una resistencia
R_{TH}que tiene un valor adecuado, en una corriente I_{a} que
circula a través de la resistencia de realimentación RF y en una
corriente I_{0} - I_{a}- I_{TH} que circula a través de la
parte de salida del aparato de medida de corriente OCM. En la
salida del amplificador operacional OPF hay pues una tensión
V_{0} = G * I_{a}, donde RF coincide con la resistencia R de la
figura 1, y por consiguiente es proporcional a la corriente
anódica I_{a}.
Claims (3)
1. Aparato de medida de corriente continua que
está constituido por una parte de entrada pasiva (1) y por una
parte de salida activa (2) que está acoplada ópticamente con la
parte pasiva (1) y que está aislada eléctricamente de ella, en que
dicha parte de entrada pasiva (1) comprende un circuito paralelo
(3) alimentado con la corriente (I) que se ha de medir, y que se
caracteriza porque dicho circuito paralelo (3) incluye un
diodo fotoemisor (L1) y un diodo fotorreceptor (PD1) que están
conectados en antiparalelo, mientras que dicha parte de salida
activa (2) comprende un transistor fotorreceptor (PT) que está
acoplado ópticamente a dicho diodo fotoemisor (L1) de dicha parte
de entrada pasiva (1) a fin de formar un amplificador de corriente
aislado eléctricamente (AMP) con una alta ganancia de bucle abierto
y, en serie con dicho transistor fotorreceptor (PT), un diodo
fotoemisor adicional (L2) que está acoplado ópticamente a dicho
diodo fotorreceptor (PD1) de la parte de entrada pasiva (1) de tal
modo que forme una realimentación eléctricamente aislada para dicho
amplificador (AMP) y, de una manera simétrica, también acoplado
ópticamente a un diodo fotorreceptor adicional (PD2) de la parte
de salida activa (2) que produce una señal de salida (I_{PD2})
sustancialmente proporcional a la corriente (I_{PD1}) que circula
a través de dicho diodo fotorreceptor (PD1) de la parte de entrada
pasiva (1).
2. Aparato de medida de corriente según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho diodo
fotoemisor (L1) de la parte de entrada pasiva (1) y dicho transistor
fotorreceptor (PT) de la parte de salida activa (2) se realizan en
forma de un chip optoacoplador (4) con alta ganancia de corriente
siendo baja la corriente de entrada, mientras que dicho diodo
fotoemisor (L2) de la parte de salida activa (2) y los dos diodos
fotorreceptores (PD1, PD2) se realizan en forma de un chip
optoacoplador lineal (5).
3. Aparato de medida de corriente según la
reivindicación 1, caracterizado porque comprende una
estructura de circuito amplificador de corriente (BT) que está
conectada en serie con dicho transistor fotorreceptor (PT)
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3772514A (en) * | 1971-11-08 | 1973-11-13 | Capintec Inc | Isolation amplifier |
| US4070572A (en) * | 1976-12-27 | 1978-01-24 | General Electric Company | Linear signal isolator and calibration circuit for electronic current transformer |
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| EP0645827B1 (de) * | 1993-09-23 | 1998-02-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Optokoppler und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US5389578A (en) * | 1994-01-04 | 1995-02-14 | Texas Instruments Incorporated | Optical coupler |
| US6166816A (en) * | 1998-12-31 | 2000-12-26 | Blake; James N. | Combination fiber optic current/voltage sensor |
-
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