SU1150564A1 - Суммирующий измерительный преобразователь электрических сигналов с гальваническим разделением между цеп ми - Google Patents

Abstract

1. СУММИРУЮЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С ГАЛЬВАНИЧЕСКИМ РАЗДЕЛЕНИЕМ МЕЖДУ ЦЕПЯМИ, содержащий ферромагIt ; 1 4Ы нитный сердечник,- на котором расположены п входных обмоток управлени , рабоча  обмотка и обмотка обратной св зи, а также сглаживающий фильтр, выход которого  вл етс  выходом преобразовател , отличающийс   тем, что, с целью повышени  точности преобразовани  и упрощени , в него введены дифференцирующее устройство , .компаратор, интегратор,и преобразователь напр жение - ток, причем вход дифференцирующего устройства подключен к рабочей обмотке, а выход - к инвертирующему входу компаратора , неинвёртирующий ВХОД ,, кото-э рого соединен с общей шиной, а выход (Л соединен с входом интегратора, при этом выход интегратора соединен с входом фильтра и входом преобразовател  напр жение - ток, выход которого соединен с обмоткой обратной св зи . ел о СП О5

Description

2. Преобразователь по п, 1, о т личающийе  тем, что, с целью повышени  надежности, в него введены два резистора и два стабилитрона , причем первый резистор включен между неинвертирующим входом компаратора и общей шиной, второй резистор включен между выходом и неинвертирующим входом компаратора, а встречно соединенные между собой стабилитроны включены между выходом интегратора /и неинвертирующим входом компаратора.

Изобретение относитс  к измери- тельной технике ,преимущественно к измерени м суммы аналоговых сигналов посто нного тока с гальваническим разделением между входными цеп ми, а также между входными и выходными цеп ми, и может быть использовано в измерительных преобразовател х электрических величин дл  гальванического разделени  цепей как посто нного,так и переменного тока.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани  и упро;щенйе схемы преобразовател , а также повьшение надежности.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы , по сн ющие работу устройств

Суммирующий измерительный преобразователь содержцт ферромагнитный сердечник 1, на котором расположены входные обмотки 2.1 - 2.п управлени  - по одной на каждый из входов, рабоча  обмотка 3 и обмотка 4 обратной св зи, дифференцирующее устройство 5, компаратор 6, интегратор 7, преобразователь 8 напр жение - ток, сглаживающий фильтр 9, два дополнительных резистора 10 и 11 и два стабилитрона 12 и 13, причем вход дифференцирующего устройства 5 подключен к рабочей обмотке 3, а выход к инвертирующему входу компаратора 6 неинвертирующнй вход которого соединен с общей шиной источников питани  вход интегратора 7 подключен к выход компаратора 6, а выход - к входу преобразовател  8 напр жение - ток и к входу сглаживающего фильтра 9, выход преобразовател  8 напр жение ток соединен с обмоткой 4 обратной св зи, а выход сглаживающего фильтра 9  вл етс  выходом устройства, дополнительный резистор 10 включен

между неинвертирующим входом компаратора 6 и общей шиной источников питани , резистор 11 включен между неинвертирующим входом и выходом

компаратора 6, а цепочка из последовательно и вс:тречно включенных стабилитронов 12 и 13 включена между неинвертирующим входом компаратора 6 и выходом интегратора 7,

На фиг. 2 представлены петл  гистерезиса , временные диаграммы напр жений и токов на отдельных элементах схемы, а также временные диаграммы изменени  напр женности магнитного

пол  в сердечнике.

На фиг. 2 прин ты следующие обозначени : Ug - напр жение на выходе компаратора 6; U-j - напр жение на выходе интегратора 7; Ij - ток на

выходе преобразовател  8 напр жение ток; Н - напр женность магнитного пол  в сердечнике, созданна  током Ig в обмотке 4 обратной св зи; Н напр женность магнитного пол  в

сердечнике 1, созданна  суммарным воздействием токов обмоток управлени  и током обмотки 4 обратной св зи;

посто нна  составл юща  напр жени  на выходе интегратора 7, котора  .вьщел етс  фильтром 9; Ig посто нна  составл юща  тока Н. посто нна  составл юща  напр женности Uj - ЭДС, наведенна  в рабочей обмотке 3; Uy - напр жение на выходе дифференцирующего устройства.

Преобразователь работает следующим образом.

Входные сигналы подаютс  на отдельную входную обмотку 2.1-2.П управлени , что обеспечивает гальваническое разделение входных цепей между собой и с выходными цеп ми.

Входные обмотки управлени , по которым протекают входные токи, создают посто нный суммарньш магнитный поток в сердечнике. При этом в обмотке 4 обратной св зи формируетс  ток, периодически измен ющийс  относительно посто нной, составл ющей его. При равенстве нулю суммы посто нных составл ющих магнитных потоков, созданных входными обмотками управлени  и потока, созданного обмоткой 4 обратной св зи, сердечник перемагничивает с  по основной петле гистерезиса.

Это происходит следующим образом.

Пусть один из моментов времени на выходе компаратора 6 имеетс  напр жение отрицательной пол рности U, которое подаетс  на вход интегратора 7. При этом на выходе интегратора 7 формируетс  линейно нарастающее напр жение U, которое с помощью преобразовател  напр жение - ток 8- преобразуетс  в линейно нарастающий ток Ig, протекающий по обмотке 4 обратной св зи. При этом соответственно нарастает компенсирующий магнитный поток в сердечнике 1, а общий суммарный магнитный поток в сердечнике 1 уменьшаетс  до нул .

При достижении общим суммарньм магнитным потоком в сердечнике нулевого значени  начинаетс  перемагничивание сердечника по основной петле гистерезиса.

Во врем  указанного процесса, а также в процессе перемагничивани  сердечника ЭДС - Uj, наводима  в рабочей обмотке 3, все врем  нарастает . Это нарастающее напр жение подаетс  на вход дифференцирующего устройства 5, на выходе которого формируетс  в это врем  напр жение и положительной пол рности.

Напр жение положительной пол рности Uj- с выхода дифференцирующего устройства 5 подаетс  на вхст; компаратора 6 и поддерживает на его выходе напр жение U отрицательной пол рности , которое и обусловило указанный режим работы устройства. , После окончани  перемагничивани  сердечника ЭДС-и, наведенна  на рабочей обмотке 3, начинает убывать, это позвол ет изменить пол рность напр жени  Uy на выходе дифференцирующего устройства 5, что в свою очередь приводит к срабатыванию компаратора 6, на выходе которого напр жение Uj измен етс  скачком и по вл етс  напр жение положительной пол рности , которое подаетс  на вход интегратора 7. При этом напр жение U на выходе.интегратора 7 начинает линейно убывать, следовательно, линейн убывает ток Ig на выходе преобразовател  напр жение - ток 8, т.е. ток в обмотке 4 обратной св зи.

Так как перемагничивание сердечника происходит относительно нулевой напр женности магнитного пол , действующего в сердечнике, а петл  гистерезиса симметрична относительно оси ординат, то посто нна  составл юща  напр женности магнитного пол  действующего в сердечнике, равна нулю , т.е. выходной сигнал суммирующего измерительного преобразовател  пр мопропорционален сумме каждого извходных сигналов, при этом каждый входной сигнал суммируетс  с учетом коэффициента пропорциональности, равного числу витков соответствующе обмотки управлени .

Предлагаемое устройство устойчиво работает как в статическом, так и в динамическом режиме входного сигнала, поскольку независимо от того , в какую сторону происходит перемагничивание , если состо ние сердечника соответствует пологой части левой половины петли гистерезиса, то производна  ЭДС обмотки 3 имеет положительную пол рность, а если правой половины петли гистерезиса, то производна  ЭДС обмотки 3 имеет отрицательную пол рность. В обоих случа х компаратор 6 переходит в состо ние, при котором интегратор 7 и преобразователь 8 напр жение - ток создают в обмотке 4 обратной св зи ток, перемагничивающий сердечник в сторону более крутой части петли гистерезиса.

Частота генерируемых треугольных импульсов определ етс  лшпь параметрами компаратора 6, интегратора 7, преобразовател  8 и петли гистерезиса сердечника.

Так как эти параметры не завис т от входного сигнала, то частоту генерируемых импульсов можно считать посто нной.

Таким образом, если выбрать частоту генерируемых импульсов достаточно высокой, а в качестве фильтра использовать полосовой или высокочастотный фильтр, то с помощью указанного устройства можно суммировать сигналы как посто нного тока, так и переменного тока низкой частоты. Если при включении питающего напр жени  или в результате случайного сбо  интегратор 7 и сердечник 1 окажутс  в состо нии насыщени , то на выходе интегратора 7 по витс  напр жение , превьшающее по величине напр  жение стабилизации стабилитронов 12 или 13, Если при этом на выходе интегратора 7 имеетс  напр жение положител ной пол рности, то через цепочку стабилитронов t2, 13 и резистор 10 будет протекать ток, за счет которог на резисторе 10 ввдел етс  напр жени положительным потенциалом приложенное к нейнвертиругащему входу компаратора 6. При этом компаратор 6 переключаетс  в такое состо ние, что на его входе также по вл етс  напр жение по ложительной пол рности. За счет этого напр жени  по цепочке резисторов 11 и ТО протекает ток, а напр жение на резисторе 10 за счет этого тока положительным потенциалом приложено к неинвертирующему входу компаратора 6. Положительное напр жение с выхода компаратора 6 прикладываетс  к входу интегратора 7 и выводит интегратор из состо ни  насыщени . При этом напр жение на выходе интегратора 7 линейно уменьшаетс , следовательно, линейно уменьшаетс  ток в обмотке 4 и сердечник выходит из состо ни  глубокого насьпцени . Во врем  перемагничивани  сердечника в обмотке 3 наводитс  ЭДС, производна  которой прикладьшаетс  к входу компаратора 6; после полного перемагничивани  сердечника на инверсном . входе компаратора 6 по вл етс  потенциал положительной пол рности, превышающий падение напр жени  на резисторе to. Схема переходит в нормальный режим работы. Аналогичные процессы протекают в случае, если интегратор находитс  в насыщении и на выходе его имеетс  отрицательное напр жение, превьшающее напр жение стабилизации стабилитрона 13. В случае нормальной работы устройства резисторы 10 и 11, стабилитроны 12 и 13 не.оказывают воздействи  на режим работы устройства.

Claims (2)

1. СУММИРУЮЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С ГАЛЬВАНИЧЕСКИМ РАЗДЕЛЕНИЕМ МЕЖДУ ЦЕПЯМИ, содержащий ферромаг нитный сердечник,· на котором расположены η входных обмоток управления, рабочая обмотка и обмотка обратной связи, а также сглаживающий фильтр, выход которого является выходом преобразователя, отличающийс я тем, что, с целью повышейия точности преобразования и упрощения, в него введены дифференцирующее устройство, .компаратор, интегратор,и преобразователь напряжение - ток, причем вход дифференцирующего устройства подключен к рабочей обмотке, а выход - к инвертирующему входу компаратора, неинвёртирующий вход· рого соединен с общей шиной, а выход соединен с входом интегратора, при этом выход интегратора соединен с входом фильтра и входом преобразователя напряжение - ток, выход которого соединен с обмоткой обратной связи.

кото-2 δ

2. Преобразователь по π, 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены два резистора и два стабилитрона, причем первый резистор вклюуен между неинвертирующим входом компара тора и общей шиной, второй резистор включен между выходом и неинвертирующим входом компаратора, а встречно соединенные между собой стабилитроны включены между выходом интегратора и неинвертирующим входом компаратора.