CS271685B1 - Connection of direct-current signal's calvanic separatiocircuit - Google Patents

Description

Vynález ee týká zapojeni obvodu pro galvanické odděleni stejnosměrného proudového signálu, které umožňuje galvanicky oddělit a rozvéet na velké vzdálenosti stejnosměrný měronosný signál s velkou přesnosti i za přítomnosti značné úrovně elektromagnetického rušení·

V souvislosti se zaváděním moderních řídicích a informačních počítačových automatizačních systémů do průmyslových procesů nabývá zásadní důležitostí odolnost těchto systémů proti elektromagnetickému rušení# tj· schopnost těchto systémů nerušeně, správně e spolehlivě pracovat 1 v prostředí s výskytem elektromagnetického rušení· Odolnost systému proti elektromagnetickému rušení se dociluje především důsledným galvanickým oddělováním přenosných tras· Proto se velice čaeto setkáváme 8 problémem galvanicky oddělit stejnosměrný proudový signál s velkou přesností· □sou známa zapojení, která používají pro galvanické oddělení stejnosměrného analogového signálu optoelektronických oddělovačů nebo jeou založeny na principu kompenzace účinků stejnosměrného proudu, protékajícího vinutím speciálního toroidniho transformátoru 8 jádrem z permalogového materiálu e pravoúhlou charakteristikou· Nevýhodou tohoto uspořádáni je malá přesnost, která ee ještě zhoršuje se stárnutím optočlenů, nebo nutnost injekce střídavého napětí do přenášeného stejnosměrného proudu s následným impedančním oddělelením tlumivkou, což zhoršuje odolnost proti rušení· Nemalým problémem je i vysoká náročnost a pracnost výroby speciálního toroidniho transformátoru· Uvedené obvody vesměs neumožňují přenos obousměrné polarity stejnosměrného proudu·

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojeni obvodu pro galvanické oddělení stejnosměrného proudového signálu podle vynálezu, obsahující lineární střídáš, transformátor proudu, lineární synchronní detektor, generátor galvanicky odděleného ovládacího napětí, snímací odpor# porovnávací odpor a diferenciální zesilovač# přičemž první a druhá proudová svorka jsou spojeny 8 prvním a druhým přívodem lineárního střídače· Vývody lineárního etřídače jeou propojeny e vývody primárního vinutí transformátoru proudu· Ovládací vstupy lineárního střídače jsou spojeny s prvním a druhým vývodem generátoru galvanicky odděleného ovládacího napětí· Podstata vynálezu spočívá v tom, že první vývod sekundárního vinuti transformátoru proudu je spojen s prvním přívodem lineárního synchronního detektoru, jehož střední vývod je propojen ee třetím vývodem sekundárního vinutí transformátoru proudu· Druhý vývod sekundárního vinutí transformátoru proudu je spojen в druhým přívodem lineárního synchronního detektoru, jehož první ovládací přívod je propojen se třetím vývodem generátoru galvanicky odděleného ovládacího napětí· Čtvrtý vývod generátoru galvanicky odděleného ovládacího napětí je spojen a druhým ovládacím přívodem lineárního synchronního detektoru, jehož první vývod Je spojen s prvním přívodem snímacího odporu a s neinvertující vstupní svorkou diferenciálního zesilovače· Invertujíci vstupní svorka diferenciálního zesilovače je napojena na druhou výstupní proudovou svorku a na první přívod porovnávacího odporu, jehož druhý přívod je spojen s druhým přívodem snímacího odporu a 8 druhým vývodem lineárního synchronního detektoru· Výetupní svorka diferenciálního zesilovače Je napojena na první výstupní proudovou svorku·

Výhodou zapojeni obvodu pro galvanické odděleni stejnosměrného proudového signálu je, že nezáleží na polaritě stejnosměrného signálu, dále jeho obvodová jednoduchost, vysoká přesnost, nízká náročnost i pracnost výroby proudového transformátoru a nízká cena· Lze Jej využit všude tam, kde je nutné přenést ne značné vzdálenosti stejnosměrný analogový signál obou polarit s velkou přesností i za přítomnosti elektromagnetického rušení.

Zapojení obvodu pro galvanické oddělení stejnosměrného proudového signálu je znázorněno na výkresech, kde na obr. 1 Je znázorněno blokové schéma zapojení a na obr. 2 je uveden jeden z možných konkrétních příkladů provedení·

Zapojení obvodu pro galvanické odděleni stejnosměrného proudového signálu podle vynálezu obsahuje transformátor 2 proudu, generátor 6 galvanicky odděleného ovládacího napětí, snímací odpor 4, porovnávací odpor 5 a diferenční zesilovač 7. První proudová svorka 01 je spojena s prvním vstupem 11 lineárního střídače 1., zatímco druhá proudová vstupní avorka 02 je spojena s druhým vstupem 12 lineárního střídače .1, jehož první výCS 271685 01 vod 13 je spojen s prvním přívodem 21 primárního vinutí transformátoru 2 proudu. Střední vývod 14 lineárního střídaČe 1 je propojen 86 středním přívodem 22 primárního vinutí transformátoru 2 proudu a druhý vývod 15 lineárního atřidače 1, je spojen s druhým přívodem 23 primárního vinuti transformátoru 2 proudu, jehož první vývod 24 sekundárního vinutí je epojen 8 prvním přívodem 31 lineárního synchronního detektoru 2· jehož střední přívod 32 je spojen se etředním vývodem 25 sekundárního vinutí transformátoru 2 proudu, jehož druhý vývod 26 eekundárního vinutí je 9pojen s druhým přívodem 33 lineárního synchronního detektoru 3. První ovládací přívod 34 lineárního synchronního detektoru £ je propojen se třetím vývodem 63 generátoru €ί galvanicky odděleného ovládacího napětí, jehož čtvrtý vývod 64 je spojen s druhým ovládacím přívodem 35 lineárního synchronního detektoru 3 a první vývod 61 generátoru 6 galvanicky odděleného ovládacího napětí je propojen s první ovládací evorkou 16 lineárního střídače ^1, na jehož druhou ovládací evorku 17 je připojen druhý vývod 62 generátoru galvanicky odděleného ovládacího napětí· První vývod 36 lineárního synchronního detektoru £ je spojen s prvním přívodem 41 snímacího odporu 4 a s neinvertující vstupní evorkou 71 diferenciálního zesilovače 7, jehož invertující vstupní svorka 72 je napojena na druhou výstupní proudovou svorku 04 a na první přívod 51 porovnávacího odporu 5, jehož druhý přívod 52 je spojen s druhým přívodem 42 snímacího odporu 4 a 8 druhým vývodem 37 lineárního synchronního detektoru 3t. Výstupní svorka 73 diferenciálního zesilovače 7~ je napojena na první výstupní proudovou svorku 03·

Jednotlivé prvky lze charakterizovat například takto: transformátoru 2 proudu je běžný transformátorek ne hrníčkovém feritovém jádře vinutý bifilárně· Lineární střídač 1. je tvořen polem řízenými tranzistory· Lineární synchronní detektor 31 je například tvořen polem řízeným tranzistory. Generátor €> galvanicky odděleného ovládacího napětí je například běžný střídač se dvěma tranzistory a transformátorkem na hrníčkovém feritovém jádře, jehož dvě sekundární vinutí slouží к ovládání polem řízených tranzistorů· Snímací odpor 4 je běžný stabilní odpor právě tak, jako porovnávací odpor Diferenciální zesilovač 7* se skládá například z přístrojového operačního zesilovače s nízkým teplotním driftem.

Generátor j6 galvanicky odděleného ovládacího napětí vytváří na svých vývodech 61, 62 a 63, 64 dvě vzájemně galvanicky oddělenáovládací napětí obdélníkového průběhu, která se přivedou na ovládací dvorky 16 a 17 lineárního střídače .1. Tímto napětím je lineární střídač j. ovládán tak_f že způsobí přeměnu vstupního stejnosměrného proudu na střídavý, který je přiveden na primární vinutí transformátoru 2 proudu, zde se galvanicky oddělí a střídavý proudový průběh ze sekundárního vinutí převedením na vstup lineárního synchronního detektoru 3i se přemění na stejnosměrný. Lineární synchronní detektor 3: je ovládán napětím z generátoru galvanicky odděleného ovládacího napětí, které je přivedeno na jeho ovládací přívod 34, 35 a které je synchronní s ovládacím napětím pro lineární střídač 1.· Usměrněný proud lineárním synchronním detektorem 3 se uzavírá přes snímací odpor 4,

Vzhledem к tomu, že proud protéká vždy přes snímací odpor 4, závisí úbytek napětí na tomto odporu pouze na jeho hodnotě. Tento úbytek napětí je přiveden na neinvertující vstupní svorku 71 diferenciálního zesilovače 7^, jehož výstupní svorka 73 je připojena na první výstupní proudovou svorku 03, kterou zesilovač protlačí do výstupní zátěže připojené na druhou výstupní proudovou svorku 04 vždy takový proud, který vyvolá stejný úbytek na porovnávacím odporu 5 bez ohledu na velikost impedance výstupní zátěže. Pokud poměr porovnávacího odporu J5 a snímacího odporu 4 je stejný jako převod transformátoru 2 proudu, je poměr vstupního a výstupního stejnosměrného proudu 1 : 1. Generátor 6 galvanicky odděleného ovládacího napětí může ovládat současně několik převodníků, zrovna tak diferenciální zesilovač 7 a jeho neinvertující svorka 71, může být rovněž přepínán pro libovolný počet převodníků.

Claims (1)

1. Zapojení obvodu pro galvanické oddělení stejnosměrného proudového signálu, obsahující lineární střidač. transformátor proudu, lineární synchronní detektor, snímací odpor, porovnávací odpor, generátor galvanicky odděleného ovládacího napětí a diferenciální zesilovač, přičemž první a druhá proudová svorka jsou epojeny s prvním a druhým přívodem lineárního střídaČe. jehož vývody jsou propojeny β přívody primárního vinuti transformátoru proudu a jehož ovládací vstupy jsou spojeny 8 prvním a druhým vývodem generátoru galvanicky odděleného ovládacího napětí, vyznačené tím.že první vývod (24) sekundárního vinuti transformátoru (2) proudu je spojen s prvním přívodem (31) lineárního synchronního detektoru (3).! jehož střední přívod (32) je propojen ae středním vývodem (25) sekundárního vinutí, transformátoru (2) proudu,- jehož druhý vývod (26) sekundárního vinutí je spojen a druhým přívodem (33) lineárního synchronního detektoru (3). jehož první ovládací přívod (34) Je propojen se třetím vývodem (63) generátoru (6) galvanicky odděleného ovládacího napětí, jehož čtvrtý vývod (64) je spojen s druhým ovládacím přívodem (35) lineárního synchronního detektoru (3). jehož první vývod (35) je spojen β prvním přívodem (41) snímacíno odporu (4) a s neinvertující vstupní svorkou (71) diferenciálního zesilovače (7). jehož invertující vstupní svorka (72) js napojena na druhou výstupní proudovou svorkou (04) a na první přívod (51) porovnávacího odporu (5), jehož druhý přívod (52) je spojen s druhým přívodem (42) snímacího odporu (4) a s druhým vývodem (37) lineárního synchronního detektoru (3), přičemž výstupní svorka (73) diferenciálního zesilovače (7) je napojena na první výstupní proudovou svorku (03).