PL178662B1

PL178662B1 - Zero current detector circuit

Info

Publication number: PL178662B1
Application number: PL96313018A
Authority: PL
Inventors: Gustaw Przywara
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 2000-05-31
Also published as: PL313018A1

Abstract

1. Układ czujnika prądu zerowego, który stanowi układ pomiarowy prądu; zawierający na wejściu diodę oraz zawierający na wyjściu transoptor, znamienny tym, że zawiera tranzystor (T) npn, którego emiter połączony jest z katodą diody (D) a baza połączona jest z punktem wspólnym dzielnika rezystancyjnego (R1, R2), przy czym pierwszy rezystor (R1) dzielnika połączony jest drugą końcówką z emiterem tranzystora (T) i katodą diody (D), a drugi rezystor (R2) dzielnika drugą końcówką jest połączony z anodą diody (D), zaś kolektor tranzystora (T) połączony jest z diodą wejściową transoptora (TO).1. A zero current sensor system, which is a current measuring system; comprising a diode at the input and an optocoupler at the output, characterized in that it comprises an npn transistor (T), the emitter of which is connected to the cathode of a diode (D) and the base is connected to the common point of a resistive divider (R1, R2), wherein the first resistor (R1) of the divider is connected by its second terminal to the emitter of the transistor (T) and the cathode of the diode (D), and the second resistor (R2) of the divider is connected by its second terminal to the anode of the diode (D), and the collector of the transistor (T) is connected to the input diode of the optocoupler (TO).

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ czujnika prądu zerowego sygnalizujący dwustanowo, że w obwodzie mierzonym płynie prąd większy od pewnej wartości dostatecznie małej, aby ją uznać za zerową. Układy takie znajdują zastosowanie w półprzewodnikowych, zwłaszcza tyrystorowych przekształtnikach i zapewniają bezpieczne ich sterowanie.The subject of the invention is a residual current sensor system which signals in two states that a current in the measured circuit is greater than a certain value small enough to be considered zero. Such systems are used in semiconductor, especially thyristor converters, and ensure their safe control.

W znanych rozwiązaniach przekształtników rolę czujników spełniają często układy pomiaru prądu, w których sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do mierzonego prądu. W obwodzie wyjściowym takiego układu jest włączony komparator, który porównuje sygnał mierzony z nastawianą wartością uznaną za dostatecznie małą, aby ją uznać za zerową. Wadą znanych rozwiązań jest zmniejszająca się dokładność określania wartości prądów bliskich zeru przy wzroście prądów znamionowych urządzenia współpracującego z czujnikiem.In known converter solutions, the role of sensors is often performed by current measurement systems, in which the output signal is proportional to the measured current. In the output circuit of such a system, a comparator is included which compares the signal being measured with an adjustable value deemed small enough to be considered zero. The disadvantage of the known solutions is the decreasing accuracy of determining the values of currents close to zero with the increase of the rated currents of the device cooperating with the sensor.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 141101 detektor zerowego napięcia sieci, który ma napięciowy komparator. Jedno jego wejście połączone jest z wyjściem dzielnika oporowego włączonego pomiędzy stałe napięcie i wyjście dwupołówkowego prostownika, który włączony jest w obwód uzwojenia wtórnego transformatora tak, że wyjściowe napięcie dwupołówkowego prostownika posiada odwrotną polaryzację w stosunku do stałego napięcia. Drugie wejście komparatora połączone jest do potencjału odniesienia przez źródło napięcia stałego równego spadkowi napięcia na dwupołówkowym prostowniku.There is known from the Polish patent specification No. 141101 a zero voltage grid detector which has a voltage comparator. One of its inputs is connected to the output of a resistive divider connected between the constant voltage and the output of the two-wave rectifier, which is connected to the secondary winding of the transformer, so that the output voltage of the two-wave rectifier has the opposite polarity to the constant voltage. The second input of the comparator is connected to the reference potential through a DC voltage source equal to the voltage drop across the half-wave rectifier.

Wadą rozwiązania jest rozbudowany układ do wytworzenia napięcia referencyjnego, składający się z transformatora i prostownika.The disadvantage of this solution is the extensive reference voltage generation system consisting of a transformer and a rectifier.

Znany jest także ze zgłoszenia patentowego P-272224 pt. Układ do tworzenia sygnału elektrycznego określającego moment przejścia napięcia przemiennego przez wartość zero (BUP nr 23 z 1989r.), który zawiera dwupołówkowy prostownik napięcia. Ujemny biegun prostownika napięcia połączony jest przez opornik z katodą diody referencyjnej, a biegun dodatni - z katodą diody elektroluminescencyjnej transoptora. Anody tych diod są połączone. Wyjście układu stanowią końcówki fotoelementu transoptora.It is also known from the patent application P-272224 entitled A circuit for creating an electrical signal that determines the moment when the alternating voltage passes through the zero value (BUP No. 23 of 1989), which includes a two-wave voltage rectifier. The negative pole of the voltage rectifier is connected via a resistor to the cathode of the reference diode, and the positive pole - to the cathode of the optocoupler light-emitting diode. The anodes of these diodes are connected. The output of the system is the photoelement terminals of the optocoupler.

Wadą rozwiązania jest, że napięciowy sygnał wejściowy potrzebny do wysterowania transoptora jest większy od 2 V. Ze względu na to, że sygnały napięciowe z czujników służących do pomiaru prądu są zwykle o co najmniej rząd wielkości mniejsze nie wysterowują transoptora.The disadvantage of this solution is that the voltage input signal needed to drive the optocoupler is greater than 2V. Due to the fact that voltage signals from sensors used for measuring current are usually at least an order of magnitude smaller, they do not drive the optocoupler.

178 662178 662

Istota czujnika według pierwszej odmiany wynalazku polega na tym, że zawiera tranzystor npn, którego emiter jest połączony z katodą diody, a baza - z punktem wspólnym dzielnika rezystancyjnego. Pierwszy rezystor drugą końcówką jest połączony z emiterem tranzystora i katodą diody. Drugi rezystor dzielnika drugą końcówką jest połączony z anodą diody. Kolektor tranzystora jest połączony do diody wejściowej transoptora.The essence of the sensor according to the first variant of the invention is that it comprises an npn transistor, the emitter of which is connected to the cathode of the diode, and the base - to the common point of the resistive divider. The first resistor is connected with the second end of the resistor to the emitter of the transistor and to the cathode of the diode. The second divider resistor is connected with the other end to the anode of the diode. The transistor's collector is connected to the optocoupler input diode.

Istota czujnika według drugiej odmiany wynalazku polega na tym, że zawiera tranzystor pnp, którego emiter jest połączony z anodą diody, a baza - z punktem wspólnym dzielnika rezystancyjnego. Pierwszy rezystor dzielnika drugą końcówką jest połączony z emiterem tranzystora i anodą diody, a drugi rezystor dzielnika połączony jest drugą końcówką z katodą diody. Kolektor tranzystora jest połączony do diody wejściowej transoptora.The essence of the sensor according to the second variant of the invention consists in the fact that it comprises a pnp transistor, the emitter of which is connected to the anode of the diode, and the base - to the common point of the resistive divider. The first divider resistor is connected with the second end to the emitter of the transistor and the anode of the diode, and the second divider resistor is connected with the second end to the cathode of the diode. The transistor's collector is connected to the optocoupler input diode.

Zaletą układu według wynalazku jest, że niezależnie od wielkości prądu w obwodzie kontrolowanym poziom działania czujnika można utrzymać na tej samej wartości.The advantage of the system according to the invention is that, regardless of the magnitude of the current in the controlled circuit, the sensor operating level can be kept at the same value.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia czujnik prądu zerowego z tranzystorem typu npn, a fig. 2 - z tranzystorem typu pnp.The subject of the invention is presented in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a residual current sensor with an npn type transistor, and Fig. 2 - with a pnp type transistor.

Czujnik zawiera diodę D włączoną w obwód prądu mierzonego. Do elektrod tej diody jest dołączony dzielnik rezystancyjny R1, R2. Punkt wspólny dzielnika jest połączony z bazą tranzystora T. W obwód kolektora tego tranzystora jest włączona dioda wejściowa transoptora TO. W czujniku przedstawionym na fig.1 emiter tranzystora T jest połączony z katodą diody D, a w czujniku z tranzystorem typu pnp przedstawionym na fig. 2 emiter tranzystora T dołączony jest do anody diody D.The sensor contains a diode D connected to the circuit of the measured current. A resistance divider R1, R2 is attached to the electrodes of this diode. The common point of the divider is connected to the base of transistor T. The input diode of the optocoupler TO is connected to the collector circuit of this transistor. In the sensor shown in Fig. 1 the emitter of the transistor T is connected to the cathode of the diode D, and in the sensor with the pnp type transistor shown in Fig. 2, the emitter of the transistor T is connected to the anode of the diode D.

Przy wzroście prądu przepływającego przez diodę D w przedziale wartości od 0 do około 0,5 A spadek napięcia na diodzie wzrasta od 0 do kilkuset mV. Odpowiedni dobór wartości rezystancji Rl, R2 dzielnika pozwala na wybór wartości prądu diody D, przy której następuje wysterowanie tranzystora T aż do stanu nasycenia i przepływ prądu przez diodę wejściową transoptora. Dalszy wzrost prądu diody D powoduje na niej nieznaczny wzrost napięcia. Nie zmienia to warunków pracy tranzystora T. W rezultacie przepływ przez diodę D prądu o wartości większej od pewnej nastawionej, przykładowo około 200 mA, powoduje przepływ prądu przez diodę transoptora TO. Wpływa to na obwód, w którym jest włączony fototranzystor transoptora TO i jest sygnałem, że w obwodzie diody D płynie prąd o wartości większej od wartości uznanej za zerową.With an increase in the current flowing through the diode D in the range from 0 to about 0.5 A, the voltage drop across the diode increases from 0 to several hundred mV. Appropriate selection of the value of the divider's resistance R1, R2 allows for the selection of the diode current value D, at which the transistor T is driven to the saturation state and the current flows through the input diode of the optocoupler. A further increase in diode D current causes a slight increase in voltage on it. This does not change the operating conditions of transistor T. As a result, a current flow through diode D greater than a certain set value, for example about 200 mA, causes a current flow through the optocoupler diode TO. This influences the circuit in which the phototransistor TO is turned on and is a signal that a current of the diode D is greater than the value considered to be zero.

178 662178 662

FIG.1 ιFIG. 1 ι

FIG 2FIG 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Mintage 60 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claims

1. A residual current sensor system, which is a current measuring system, with a diode at the input and an optocoupler at the output, characterized in that it includes a transistor (T) npn, the emitter of which is connected to the cathode of the diode (D) and the base is connected to the point. a common resistive divider (R1, R2), the first resistor (R1) of the divider is connected with the second end to the emitter of the transistor (T) and the cathode of the diode (D), and the second resistor (R2) of the divider with the second end is connected to the anode of the diode (D ), and the collector of the transistor (T) is connected to the input diode of the optocoupler (TO).

2. Residual current sensor system, which is a current measuring system, including a diode at the input and an optocoupler at the output, characterized in that it includes a transistor (T) pnp, the emitter of which is connected to the anode of the diode (B), and the base is connected to the common point of the resistive divider (R1, R2), the first resistor (RI) of the divider with the second end is connected to the emitter of the transistor (T) and the anode of the diode (B), and the second resistor (R2) of the divider with the second end is connected to the cathode of the diode (D ), and the collector of the transistor (T) is connected to the input diode of the optocoupler (TO).