RU137391U1 - DEVICE FOR CURRENT MEASUREMENT - Google Patents

DEVICE FOR CURRENT MEASUREMENT Download PDF

Info

Publication number
RU137391U1
RU137391U1 RU2012155893/28U RU2012155893U RU137391U1 RU 137391 U1 RU137391 U1 RU 137391U1 RU 2012155893/28 U RU2012155893/28 U RU 2012155893/28U RU 2012155893 U RU2012155893 U RU 2012155893U RU 137391 U1 RU137391 U1 RU 137391U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
voltage
current
output
amplifier
Prior art date
Application number
RU2012155893/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Кирилл Юрьевич Соломенцев
Юрий Яковлевич Герасименко
Евгений Юрьевич Герасименко
Дмитрий Дмитриевич Фугаров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет"
Priority to RU2012155893/28U priority Critical patent/RU137391U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU137391U1 publication Critical patent/RU137391U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

Устройство для измерения тока, включающее усилитель напряжения, выход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, входящего в состав микроконтроллера, цифровой индикатор, подключенный к выходам микроконтроллера, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит преобразователь ток-напряжение, состоящий из операционного усилителя, выход которого подключен ко входу усилителя напряжения, и резистора обратной связи, подключенного между выходом операционного усилителя и инверсным входом операционного усилителя.A device for measuring current, including a voltage amplifier, the output of which is connected to the input of an analog-to-digital converter included in the microcontroller, a digital indicator connected to the outputs of the microcontroller, characterized in that it further comprises a current-voltage converter, consisting of an operational amplifier, an output which is connected to the input of the voltage amplifier, and a feedback resistor connected between the output of the operational amplifier and the inverse input of the operational amplifier.

Description

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и предназначена для измерения малых токов.The utility model relates to electrical engineering and is designed to measure low currents.

Известно устройство «гальванометр» [Электрические измерения. Под ред. А.В.Фремке и Е.М.Душина. Изд. 5-е, Л.: «Энергия», 1980, стр.93, рис.3.25.], которое содержит рамку, подвес, безмоментную нить, зеркальце, осветитель. Это устройство имеет сравнительно высокую чувствительность, цена деления может составлять вплоть до 10-9 А.A known device "galvanometer" [Electrical measurements. Ed. A.V. Fremke and E.M. Dushina. Ed. 5th, L .: "Energy", 1980, p. 93, fig. 3.25.], Which contains a frame, a suspension, a momentless thread, a mirror, and a illuminator. This device has a relatively high sensitivity, the division value can be up to 10 -9 A.

Однако недостатком данного устройства является низкая чувствительность, для современных измерений малых токов необходима цена деления вплоть до 10-12 А. Кроме этого, он имеет большое падение напряжения на входе. Гальванометр имеет также низкую надежность за счет того, что состоит из множества механических частей, восприимчивых к вибрации и другим внешним воздействиям.However, the disadvantage of this device is its low sensitivity; for modern measurements of low currents, a division price of up to 10 -12 A is required. In addition, it has a large input voltage drop. The galvanometer also has low reliability due to the fact that it consists of many mechanical parts susceptible to vibration and other external influences.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели (прототип) является устройство «Цифровой амперметр постоянного тока» [Сайт Akula, Электронный ресурс: Цифровой амперметр постоянного тока, режим доступа: http://akulka.at.ua/publ/microcontrollers_devices/cifrovoj_ampermetr_postojannogo_toka/1-1-0-12]. Цифровой амперметр постоянного тока содержит шунт, усилитель напряжения (на двух операционных усилителях), микроконтроллер со встроенным аналого-цифровым преобразователем и цифровой индикатор.The closest in technical essence to the proposed utility model (prototype) is the device “DC Digital Ammeter" [Akula Website, Electronic resource: DC Digital Ammeter, access mode: http://akulka.at.ua/publ/microcontrollers_devices/cifrovoj_ampermetr_postojannogo_toka / 1-1-0-12]. The DC digital ammeter contains a shunt, a voltage amplifier (on two operational amplifiers), a microcontroller with a built-in analog-to-digital converter, and a digital indicator.

Недостатком данного устройства является низкая чувствительность (порядка 1 мА) и большая разность потенциалов на входе устройства (падение напряжения на шунте составляет порядка 0,1 В). В данном устройстве можно повысить чувствительность увеличивая сопротивление шунта, но при этом увеличится разность потенциалов на входе устройства.The disadvantage of this device is its low sensitivity (of the order of 1 mA) and a large potential difference at the input of the device (the voltage drop at the shunt is about 0.1 V). In this device, you can increase the sensitivity by increasing the resistance of the shunt, but this will increase the potential difference at the input of the device.

Технический результат заключается в повышении чувствительности и уменьшении разности потенциалов на входе устройства.The technical result consists in increasing the sensitivity and reducing the potential difference at the input of the device.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения тока, включающее усилитель напряжения, выход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, входящего в состав микроконтроллера, цифровой индикатор, подключенный к выходам микроконтроллера отличается тем, что оно дополнительно содержит преобразователь ток-напряжение, состоящий из операционного усилителя, выход которого подключен ко входу усилителя напряжения, и резистора обратной связи, подключенного между выходом операционного усилителя и инверсным входом операционного усилителя.The technical result is achieved in that the device for measuring current, including a voltage amplifier, the output of which is connected to the input of an analog-to-digital converter, which is part of the microcontroller, a digital indicator connected to the outputs of the microcontroller is characterized in that it further comprises a current-voltage converter, consisting from an operational amplifier, the output of which is connected to the input of a voltage amplifier, and a feedback resistor connected between the output of the operational amplifier and inverse th input of the operational amplifier.

На фиг.1 приведена схема устройства. Устройство содержит преобразователь ток-напряжение 1, усилитель 2, микроконтроллер 3, цифровой индикатор 4. Преобразователь ток-напряжение состоит из операционного усилителя 5 и резистора обратной связи 6. Микроконтроллер содержит встроенный аналого-цифровой преобразователь 7. Выход преобразователя ток-напряжение 1 соединен с входом усилителя 2, выход усилителя 2 подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 7, встроенного в микроконтроллер 3, к выходам микроконтроллера 3 подключен цифровой индикатор 4.Figure 1 shows a diagram of a device. The device comprises a current-voltage converter 1, an amplifier 2, a microcontroller 3, a digital indicator 4. The current-voltage converter consists of an operational amplifier 5 and a feedback resistor 6. The microcontroller contains a built-in analog-to-digital converter 7. The output of the current-voltage converter 1 is connected to the input of the amplifier 2, the output of the amplifier 2 is connected to the input of the analog-to-digital converter 7, built into the microcontroller 3, the digital indicator 4 is connected to the outputs of the microcontroller 3.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Входной ток, который необходимо измерить, подается на вход преобразователя ток-напряжение 1. На выходе преобразователя ток-напряжение 1 образуется напряжение, пропорциональное измеряемому току. Это напряжение с выхода преобразователя ток-напряжение 1 поступает на вход усилителя 2, который обеспечивает требуемое усиление. С выхода усилителя 2 напряжение поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 7, который находится в составе микроконтроллера 3. Аналого-цифровой преобразователь 7 преобразует напряжение в цифровой двоичный код, который преобразуется микроконтроллером 3 в код, который подается на цифровой индикатор 4. В результате на цифровом индикаторе 4 отображается значение измеряемого тока.The proposed device operates as follows. The input current to be measured is supplied to the input of the current-voltage converter 1. At the output of the current-voltage converter 1, a voltage proportional to the measured current is generated. This voltage from the output of the current-voltage converter 1 is supplied to the input of amplifier 2, which provides the required gain. From the output of amplifier 2, the voltage is supplied to the input of the analog-to-digital converter 7, which is part of the microcontroller 3. The analog-to-digital converter 7 converts the voltage into a digital binary code, which is converted by the microcontroller 3 into a code that is fed to the digital indicator 4. As a result, digital indicator 4 displays the value of the measured current.

В преобразователе ток-напряжение 1 используется операционный усилитель 5 типа AD8603 фирмы Analog Devices, имеющий входной ток 0,2·10-12 А (типовое значение), напряжение смещения нуля не более 0,2·10-12 А. Такие характеристики позволяют обеспечить предел чувствительности преобразователя ток-напряжение 1 около 0,2·10-12 А. Схема имеет низкое входное сопротивление так как не используется шунт. Разность потенциалов на входе устройства практически равно напряжению смещения нуля операционного усилителя 5 и составляет не более 50·106 В.The current-voltage converter 1 uses an AD8603 type 5 operational amplifier from Analog Devices, which has an input current of 0.2 · 10 -12 A (typical value), a zero bias voltage of not more than 0.2 · 10 -12 A. Such characteristics allow the sensitivity limit of the current-voltage converter 1 is about 0.2 · 10 -12 A. The circuit has a low input impedance since a shunt is not used. The potential difference at the input of the device is almost equal to the zero bias voltage of the operational amplifier 5 and is not more than 50 · 10 6 V.

Резистор обратной связи 6 имеет сопротивление 50 МОм, при таком сопротивлении обеспечивается коэффициент преобразования 50·106 В/А. Таким образом, при входном токе 100·10-12 А на выходе преобразователя ток-напряжение 1 будет напряжение 5·10-3 В. Усилитель 2 имеет коэффициент усиления 1000, при входном токе 100·10-12 А на его выходе будет 5 В. Максимальное напряжение, которое можно подавать на вход аналого-цифрового преобразователя 5 В. Таким образом, аналоговая часть схемы обеспечивает измерение тока на пределе 100·10-12 А с пределом чувствительности около 0,2·10-12 А. Аналого-цифровой преобразователь 7 имеет 10 разрядов, следовательно, его шаг квантования составляет 1/1024 от предела измерения, то есть менее 0,1·10-12 А. Цифровая часть схемы не вносит погрешностей. В результате устройство в целом имеет предел измерения тока 100·10-12 А с пределом чувствительности около 0,2·10-12 А.Feedback resistor 6 has a resistance of 50 MΩ, with this resistance a conversion coefficient of 50 · 10 6 V / A is provided. Thus, with an input current of 100 · 10 -12 A, the output of the current-voltage converter 1 will be 5 · 10 -3 V. The amplifier 2 has a gain of 1000, with an input current of 100 · 10 -12 A, its output will be 5 V The maximum voltage that can be supplied to the input of an analog-to-digital converter is 5 V. Thus, the analog part of the circuit provides a current measurement at a limit of 100 · 10 -12 A with a sensitivity limit of about 0.2 · 10 -12 A. An analog-to-digital converter 7 has 10 digits, therefore, its quantization step is 1/1024 of the limit measured ia, that is, less than 0.1 · 10 -12 A. The digital part of the circuit does not introduce errors. As a result, the device as a whole has a current measurement limit of 100 · 10 -12 A with a sensitivity limit of about 0.2 · 10 -12 A.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет чувствительность (0,2·10-12 А), превышающую чувствительность прототипа (1 мА) и разность потенциалов на входе устройства (50·10-6 В) более низкую, чем у прототипа (0,1 В).Thus, the proposed device has a sensitivity (0.2 · 10 -12 A) exceeding the sensitivity of the prototype (1 mA) and the potential difference at the input of the device (50 · 10 -6 V) is lower than that of the prototype (0.1 V )

Claims (1)

Устройство для измерения тока, включающее усилитель напряжения, выход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, входящего в состав микроконтроллера, цифровой индикатор, подключенный к выходам микроконтроллера, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит преобразователь ток-напряжение, состоящий из операционного усилителя, выход которого подключен ко входу усилителя напряжения, и резистора обратной связи, подключенного между выходом операционного усилителя и инверсным входом операционного усилителя.
Figure 00000001
A device for measuring current, including a voltage amplifier, the output of which is connected to the input of an analog-to-digital converter, which is part of the microcontroller, a digital indicator connected to the outputs of the microcontroller, characterized in that it further comprises a current-voltage converter, consisting of an operational amplifier, an output which is connected to the input of the voltage amplifier, and a feedback resistor connected between the output of the operational amplifier and the inverse input of the operational amplifier.
Figure 00000001
RU2012155893/28U 2012-12-21 2012-12-21 DEVICE FOR CURRENT MEASUREMENT RU137391U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155893/28U RU137391U1 (en) 2012-12-21 2012-12-21 DEVICE FOR CURRENT MEASUREMENT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155893/28U RU137391U1 (en) 2012-12-21 2012-12-21 DEVICE FOR CURRENT MEASUREMENT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU137391U1 true RU137391U1 (en) 2014-02-10

Family

ID=50032601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012155893/28U RU137391U1 (en) 2012-12-21 2012-12-21 DEVICE FOR CURRENT MEASUREMENT

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU137391U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2754201C1 (en) * 2020-12-22 2021-08-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Device for measuring low currents of injected charges in condensed media

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2754201C1 (en) * 2020-12-22 2021-08-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Device for measuring low currents of injected charges in condensed media

Similar Documents

Publication Publication Date Title
GB2484245B (en) A wide dynamic range electrometer with a fast response
US11646745B2 (en) Differential current sensing circuit
US9531181B2 (en) Current sensing circuit
CN102890243A (en) Measuring circuit and measuring device for battery capacity as well as battery capacity meter
CN105573391A (en) Open-circuit voltage control circuit of solar array simulator and open-circuit voltage control method thereof
CN105223411A (en) Overcurrent detection circuit and power supply system
RU137391U1 (en) DEVICE FOR CURRENT MEASUREMENT
CN204373797U (en) A kind of silicon diode temperature metering circuit
CN103698578A (en) Power output control method of automatic electric power meter reading system and automatic electric power meter reading system
US20130043892A1 (en) Resistance measurement circuit
CN203163840U (en) High precision column type weighing sensor
CN102035546A (en) Voltage current transformer
CN207515923U (en) A kind of programmable high precision temperature compensation system
CN201936215U (en) Novel high-precision constant current source circuit
CN113155159A (en) Bridge type detector
CN210719389U (en) High-precision low-ripple power supply circuit for weighing sensor in automatic quantitative scale
CN103823116A (en) Self-checking type precision battery internal resistance instrument
RU179457U1 (en) AMMETER
Jaanus et al. Using microcontrollers for high accuracy analogue measurements
CN208738832U (en) A kind of test power supply with telemetry function
CN203101484U (en) Circuit measurement circuit
CN202929120U (en) Self-checking precise battery internal resistance instrument
RU2397500C1 (en) Resistance-to-voltage converter
CN204028156U (en) A kind of inductive current change-over circuit
CN203232090U (en) Alternating-current voltmeter with true root mean square

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20141222