PL225189B1 - Układ dopasowujący sygnał pomiarowy z bipolarnego przekładnika elektronicznego prądowego/napięciowego wykorzystującego efekt Halla do unipolarnych przetworników analogowocyfrowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ dopasowujący sygnał pomiarowy z bipolarnego przekładnika elektronicznego prądowego/napięciowego wykorzystującego efekt Halla do unipolarnych przetworników analogowo-cyfrowych, zwłaszcza przekładnika pracującego w trybie kompensacji pola magnetycznego, stosowany w układach pomiarowych.

Znany układ dopasowujący, przedstawiony na dołączonym rysunku, ma wyjście sygnałowe połączone poprzez równoległy dwójnik z masą i poprzez układ wzmacniający a następnie przez układ wzmacniająco-całkujący z rezystorem wyjściowym, który połączony jest z wejściem sygnałowym unipolarnego przetwornika analogowo-cyfrowego. Wejście to jest zbocznikowane. Napięcie pochodzące z przekładnika elektronicznego jest dopasowywane do poziomu akceptowalnego przez przetwornik przy wykorzystaniu wzmacniaczy operacyjnych oraz elementów pasywnych.

W takim przypadku poziom 0 V napięcia zasilania przekładników elektronicznych jest połączony z poziomem 0 V napięcia zasilania przetwornika ADC. Wzmacniacze operacyjne mają za zadanie proporcjonalne zmniejszenie sygnału, a także przeniesienie potencjału sygnału w celu dopasowania go do potrzeb przetwornika ADC. Przekładnik w tym rozwiązaniu wykorzystuje efekt Halla.

Znany układ zajmuje więcej miejsca na płycie drukowanej, wprowadza nieliniowości, jest bardziej złożony a więc bardziej awaryjny.

Celem wynalazku jest stworzenie prostszego układu pośredniczącego bez dodatkowego zasilania, dzięki zastosowaniu jedynie elementów pasywnych i odpowiedniego połączenia poziomów zasil ających przekładnik i przetwornik.

Istota układu według wynalazku polega na tym, że wyjście przekładnika połączone jest poprzez dzielnik z potencjałem 0V przetwornika i z najniższym potencjałem zasilającym przekładnika, z którymi połączony jest katoda diody Zenera i rezystor dwójnika przy czym kondensator dwójnika, anoda diody Zenera i połączone z sobą końce rezystorów dzielnika połączone są z wejściem przetwornika.

Rozwiązanie według wynalazku jest prostsze w budowie i uruchamianiu, zwłaszcza w zasilaniu i mniejsze, a także nie wprowadza nieliniowości i jest bardziej niezawodne.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, Rys. 1, który przedstawia schemat ideowo-blokowy układu dopasowującego.

Wyjście WY_s przekładnika elektronicznego PE jest połączone poprzez rezystor RM do poziomu 0 V napięcia zasilającego z zasilacza U_z1. Dodatkowo przekładnik PE zasilany jest dwoma poziomami napięć-V_cc oraz +V_cc pochodzącymi z U^. Wyjście WYS połączone jest poprzez dzielnik R_D71/R_D7₂ z potencjałem GND, 0 V, przetwornika P-ADC, który połączony jest z najniższym potencjałem zasilającym-V_cc przekładnik PE. Rezystor R_D71 jest podłączony do rezystora RM i do wejścia WE przetwornika elektronicznego PE. Rezystor R_D71 jest połączony z drugiej strony z rezystorem R_D72, a także z wejściem WE przetwornika P-ADC. Rezystor R_D72 podłączony jest z drugiej strony do wspólnej masy układu-V_cc, GND. Równolegle do wejścia WE przetwornika P-ADC są przyłączone dwójnik R_f - C_f oraz dioda 7enera D,. Katoda tej diody połączona jest z wejściem WE przetwornika P-ADC, natomiast anoda - z masą GND.

W celu dopasowania sygnału pomiarowego do poziomu akceptowalnego przez przetwornik ADC wprowadzono w tor sygnału wyjściowego przekładnika elektronicznego dzielnik rezystancyjny RD7i - RD72, który proporcjonalnie obniża sygnał napięciowy z przekładnika. Dwójnik R_f - C_f stosuje się jako filtr sygnału mierzonego. Natomiast, dioda Zenera D stosowana jest w celu ochrony przetwornika P-ADC przed zbyt wysokim napięciem, mogącym pojawić się w stanach awaryjnych układu. Przekładniki elektroniczne wykorzystujące efekt Halla są wyposażone lub wymagają podłączenia rezystora RM, który konwertuje sygnał prądowy na sygnał napięciowy. Dzięki wykorzystaniu przekładnika elektronicznego nie jest konieczne wyposażanie układu według wynalazku w elementy zapewniające separację galwaniczną pomiędzy sygnałem mierzonym a przetwornikiem ADC. Przetworniki wykorzystujące efekt Halla w większości przypadków zapewniają już separację na wystarczającym poziomie i na ogół nie ma potrzeby dodawania kolejnych urządzeń w celu wprowadzenia separacji galwanicznej pomiędzy wysokonapięciową, tor mocy i niskonapięciową, układy sterowania i nadzoru, częścią urządzenia.

Sygnał mierzony, po konwersji w rezystorze RM jest sygnałem napięciowym i obciążanie go prądem wprowadza błąd pomiarowy, proporcjonalny do mierzonego sygnału, zatem dzielnik R_n71 - RD₇₂ powinien mieć dostatecznie dużą wartość, aby nie wprowadzać znacznego błędu. Ponadto, dzielnik R_D71 - R_D72 powinien być usytuowany jak najbliżej przetwornika P-ADC, co pozwoli eliminować sprzężenia elektromagnetyczne ze źródłami zakłóceń.

Claims (1)

1. Układ dopasowujący sygnał pomiarowy z bipolarnego przekładnika elektronicznego prądowego/napięciowego wykorzystującego efekt Halla do unipolarnych przetworników analogowo-cyfrowych, który ma połączony z wyjściem sygnałowym przekładnika i potencjałem „0” zasilacza rezystor, znamienny tym, że wyjście (WY_s) przekładnika połączone jest poprzez dzielnik (R_dZi/R_dZ2) z potencjałem 0V (GND) przetwornika (P-ADC) i z najniższym potencjałem zasilającym (-V_cc) przekładnika (PE), z którymi połączony jest katoda diody Zenera (D_z) i rezystor (R_f) dwójnika (R_f, C_f) przy czym kondensator (C_f) dwójnika (R_f, C_f), anoda diody Zenera (D_Z) i połączone z sobą końce rezystorów dzielnika (R_dZi/R_dZ2) połączone są z wejściem (WE) przetwornika (P-ADC).