RU2094808C1

RU2094808C1 - Device which tests direct current

Info

Publication number: RU2094808C1
Application number: RU93013097A
Authority: RU
Inventors: Григорий Юрьевич Севрюгин; Сергей Иванович Граур; Александр Львович Бутусов; Олег Прохорович Белобородов
Original assignee: Григорий Юрьевич Севрюгин; Сергей Иванович Граур; Александр Львович Бутусов; Олег Прохорович Белобородов
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1997-10-27

Abstract

FIELD: instruments, in particular, electric instruments which test direct current which is greater than 1 A and are used in aircraft industry for testing heaters of air pressure receivers. SUBSTANCE: device has rectangular pulse oscillator 1, magnetic amplifier 2 which has two magnetic circuits which are made from ferrite and carry measuring windings 3, 4 which are connected to measuring circuit, and excitation windings 5, 6. In addition device has output windings 7, 8 which are connected to output of amplitude detector 9, which output is connected to input of comparator 10 (threshold gate), which output is connected to device output. EFFECT: increased functional capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам контроля больших постоянных токов выше 1 А, которые используются в авиации для контроля обогрева приемников воздушного давления. The invention relates to instrumentation, in particular to devices for monitoring large constant currents above 1 A, which are used in aviation to control the heating of air pressure receivers.

Известно устройство для контроля постоянного тока (авт.св. СССР, N 661370, кл. G 01 R 19/00,1978), содержащее стрелочный измерительный прибор с упорными контактами, диод, фиксатор сигнала в заданном временном интервале, исполнительный орган. Известное устройство обладает невысокой надежностью, так как содержит контактные элементы с малым быстродействием, что связано со значительной инерционностью стрелочного измерительного прибора, а также невысокой достоверностью контроля, что обусловлено влиянием измерительного прибора на цепь контролируемого тока. A device for monitoring direct current (ed. St. USSR, N 661370, class G 01 R 19 / 00,1978), containing a pointer measuring device with thrust contacts, a diode, a signal lock in a given time interval, the Executive body. The known device has low reliability, because it contains contact elements with low speed, which is associated with a significant inertia of the pointer measuring device, as well as low reliability of control, which is due to the influence of the measuring device on the controlled current circuit.

Известен также датчик постоянного тока (авт.св. СССР, N 1002973, кл. G 01 R 19/20, 1981), который используется для контроля постоянного тока, содержащий однотактный магнитный усилитель с самонасыщением, выполненный на двух магнитопроводах с размещенными на них измерительными обмотками и обмотками возбуждения, соединенными с генератором прямоугольных импульсов, пороговый элемент, подключенный к выходу магнитного усилителя, коммутатор, два ключа и источник напряжения постоянного тока. Известному устройству присущи низкая надежность, обусловленная сложностью схемы и наличием ключевых и переключающих элементов, а также невысокая достоверность контроля, обусловленная влиянием датчика тока на контролирующую цепь. Also known is a direct current sensor (ed. St. USSR, N 1002973, class G 01 R 19/20, 1981), which is used to control direct current, containing a single-ended magnetic amplifier with self-saturation, made on two magnetic cores with measuring windings and field windings connected to a rectangular pulse generator, a threshold element connected to the output of a magnetic amplifier, a switch, two keys and a DC voltage source. The known device is characterized by low reliability due to the complexity of the circuit and the presence of key and switching elements, as well as low reliability of control due to the influence of the current sensor on the control circuit.

Известен также датчик постоянного тока, взятый за прототип (авт.св. СССР, N 140055,кл. G 01 R 19/20, 1989 ), который используется для контроля тока в цепях постоянного тока. Известное устройство содержит однотактный магнитный усилитель с самонасыщением, выполненный на двух магнитопроводах, измерительные обмотки которых соединены с клеммами для подключения контролируемого тока, обмотки возбуждения соединены с генератором прямоугольных импульсов, соединенный с выходом магнитного усилителя пороговый элемент, выход которого соединен с первой выходной клеммой устройства и ограничитель напряжения, вход которого соединен с выходом порогового элемента, а выход с второй выходной клеммой устройства. Also known is a direct current sensor, taken as a prototype (ed. St. USSR, N 140055, class G 01 R 19/20, 1989), which is used to control current in direct current circuits. The known device contains a single-cycle self-saturating magnetic amplifier made on two magnetic cores, the measuring windings of which are connected to terminals for connecting a controlled current, the field windings are connected to a rectangular pulse generator, a threshold element is connected to the output of the magnetic amplifier, the output of which is connected to the first output terminal of the device and voltage limiter, the input of which is connected to the output of the threshold element, and the output to the second output terminal of the device.

К недостаткам прототипа можно отнести недостаточную достоверность контроля, вызванную влиянием измерительных обмоток магнитного усилителя на контролируемую цепь, а также возможными искажениями контролируемого тока за счет наводок в измерительных обмотках. К недостаткам устройства также относится ограниченный диапазон контролируемых токов, а также недостаточная наглядность для оператора ухода контролируемого тока за допустимый порог, так как величина контролируемого тока пропорциональна в известном устройстве длительности импульсов, т.е. для того, чтобы улучшить восприимчивость оператором данной информации требуется дальнейшая обработка выходного сигнала. The disadvantages of the prototype include the lack of reliability of the control caused by the influence of the measuring windings of the magnetic amplifier on the controlled circuit, as well as possible distortions of the controlled current due to interference in the measuring windings. The disadvantages of the device also include a limited range of monitored currents, as well as insufficient visibility for the operator to leave the monitored current beyond the permissible threshold, since the magnitude of the monitored current is proportional to the known pulse duration device, i.e. In order to improve the operator’s susceptibility of this information, further processing of the output signal is required.

Техническим результатом, на который направлено предложенное изобретение, является повышение достоверности контроля за счет сведения к минимуму искажений, вносимых устройством в контролируемую цепь, а также устранение влияния внешних наводок на измерительные обмотки, расширение диапазона контролируемых токов и улучшение наглядности и восприимчивости оператором выходной информации в предложенном устройстве. The technical result to which the proposed invention is directed is to increase the reliability of control by minimizing the distortions introduced by the device into the controlled circuit, as well as eliminating the influence of external interference on the measuring windings, expanding the range of controlled currents and improving the visibility and sensitivity of the output information in the proposed device.

Технический результат достигается тем, что устройство контроля постоянного тока, содержащее магнитный усилитель, выполненный на двух магнитопроводах, измерительные обмотки которого соединены с клеммами для подключения контролируемого тока, обмотки возбуждения соединены с генератором прямоугольных импульсов, и пороговый элемент, выход которого соединен с выходом устройства, снабжено амплитудным детектором, а измерительные обмотки, каждая из которых образована одним или двумя витками провода площадью сечения 1-2 мм², включены встречно, обмотки возбуждения включены согласно, причем крайние выводы их соединены с прямым и инверсным выходами генератора прямоугольных импульсов, выход магнитного усилителя через амплитудный детектор соединен с входом порогового элемента.The technical result is achieved by the fact that the DC control device containing a magnetic amplifier made on two magnetic cores, the measuring windings of which are connected to the terminals for connecting the controlled current, the field windings are connected to the square-wave generator, and a threshold element, the output of which is connected to the output of the device, It is provided with an amplitude detector, and the measuring coils, each formed of one or two coils of wire cross-section area of 1-2 mm ^2, included oncoming Excitation windings included under, and their extreme terminals connected to the rectangular pulse generator Direct and inverted outputs of the magnetic amplifier output through an amplitude detector connected to the input of the threshold element.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства контроля постоянного тока, на фиг.2 принципиальная схема этого устройства. Figure 1 shows a block diagram of a DC control device, figure 2 is a schematic diagram of this device.

Устройство (фиг.1) содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, магнитный усилитель 2 с двумя магнитопроводами из феррита с размещенными на них измерительными обмотками 3 и 4, которые подключаются к измерительной цепи, и обмотками возбуждения 5 и 6, а также выходными обмотками 7 и 8, которые соединены с выходом амплитудного детектора 9, выход которого соединен с входом компаратора 10, выход которого является выходом устройства. Обмотки возбуждения включены последовательно согласно и их крайние выводы соединены с прямым и инверсным выходами генератора 1 прямоугольных импульсов. The device (Fig. 1) contains a rectangular pulse generator 1, a magnetic amplifier 2 with two ferrite magnetic circuits with measuring windings 3 and 4 placed on them, which are connected to the measuring circuit, and field windings 5 and 6, as well as output windings 7 and 8 which are connected to the output of the amplitude detector 9, the output of which is connected to the input of the comparator 10, the output of which is the output of the device. The field windings are connected in series according to and their extreme terminals are connected to the direct and inverse outputs of the square-wave generator 1.

На фиг. 2 показаны:генератор прямоугольных импульсов, состоящий из инверторов D1, резисторов R2,R5 и конденсатора C2;два однотипных трансформатора с включенными встречно для исключения наводок в измерительной цепи измерительными обмотками 3 и 4, обмотками возбуждения 5 и 6 и выходными обмотками 7 и 8;амплитудный детектор, состоящий из диода VD4, конденсатора C3 и резистора R8. Величина напряжения зависит от тока в измерительной обмотке трансформатора, что связано с использованием в нем ферритового сердечника (и его свойствами); -пороговый элемент, представляющий собой компаратор, состоящий из усилителя D2 постоянного тока, резисторов R6 и R7. Компаратор является формирователем сигнала "ОТКАЗ". Он сравнивает эталонное значение порога срабатывания, равное 1 Ас сигналом, зависящим от изменения тока в контролируемой обмотке. Как только ток в ней уменьшится до критической величины, равной порогу срабатывания, происходит передача задающей энергии генератора с входной обмотки трансформатора на выходную и выдача сформированного компаратором сигнала "ОТКАЗ", который индицируется на табло летчику. In FIG. Figure 2 shows: a square-wave pulse generator, consisting of inverters D1, resistors R2, R5 and a capacitor C2; two transformers of the same type with on-board transformers included to exclude interference in the measuring circuit by measuring windings 3 and 4, field windings 5 and 6, and output windings 7 and 8; an amplitude detector consisting of a diode VD4, a capacitor C3, and a resistor R8. The voltage value depends on the current in the measuring winding of the transformer, which is associated with the use of a ferrite core in it (and its properties); -threshold element, which is a comparator, consisting of a DC amplifier D2, resistors R6 and R7. The comparator is a “Failure” signal conditioner. It compares the reference value of the response threshold, equal to 1 Ac signal, depending on the change in current in the controlled winding. As soon as the current in it decreases to a critical value equal to the threshold, the master energy of the generator is transferred from the input winding of the transformer to the output and the signal “FAILURE” generated by the comparator is transmitted, which is indicated on the pilot's display.

При наличии тока (чуть более 1 А) в измеряемой цепи происходит насыщение сердечника и ослабление передачи энергии с одной обмотки трансформатора на другую. При увеличении тока в цепи до 3А происходит полное насыщение ферритового сердечника и практическое прекращение передачи энергии с входной обмотки на выходную. Компаратор реагирует на изменение ситуации и формирование и выдача им сигнала "ОТКАЗ" прекращается. In the presence of current (a little more than 1 A) in the measured circuit, the core is saturated and the energy transfer from one transformer winding to another is weakened. When the current in the circuit is increased to 3A, the ferrite core is completely saturated and the energy transfer from the input winding to the output is practically stopped. The comparator responds to a change in the situation and the formation and issuance of a "FAILURE" signal by it stops.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Ток контролируемой цепи управляет работой магнитного усилителя таким образом, что при токе менее порога срабатывания, (равного 1А), магнитный усилитель передает сигнал с обмотки возбуждения в выходную обмотку, который, проходя через амплитудный детектор, преобразуется в постоянное напряжение, равное по уровню амплитуде импульсов с выхода магнитного усилителя. Это напряжение сравнивается в пороговом элементе со значением порога срабатывания и при падении выходного тока ниже этой величины на выходе устройства формируется сигнал "ОТКАЗ", который индицируется на табло летчику. The current of the controlled circuit controls the operation of the magnetic amplifier in such a way that when the current is less than the threshold (equal to 1A), the magnetic amplifier transmits a signal from the field winding to the output winding, which, passing through the amplitude detector, is converted to a constant voltage equal to the level of the pulse amplitude from the output of a magnetic amplifier. This voltage is compared in the threshold element with the threshold value and when the output current falls below this value, a “FAILURE” signal is generated at the output of the device, which is displayed on the pilot's display.

Если же ток контролируемой цепи повышается (более 1A), измерительные обмотки магнитного усилителя 2 приводят насыщению сердечника (магнитопровода), выполненного из феррита, что значительно ослабляет коэффициент передачи сигнала с обмотки возбуждения на выход магнитного усилителя. При увеличении тока в измерительной цепи до ЗА происходит полное насыщение ферритового сердечника и практическое прекращение передачи энергии от обмотки возбуждения в выходную. Компаратор при этом прекращает формирование сигнала "ОТКАЗ". If the current of the controlled circuit rises (more than 1A), the measuring windings of the magnetic amplifier 2 saturate the core (magnetic core) made of ferrite, which significantly weakens the transmittance of the signal from the excitation winding to the output of the magnetic amplifier. When the current in the measuring circuit increases to 3A, the ferrite core is completely saturated and the energy transfer from the field winding to the output is practically stopped. The comparator at the same time stops the formation of the signal "FAILURE".

Таким образом в предложенном устройстве используется свойство ферритового сердечника входить в насыщение при увеличении тока в контролируемой цепи, что исключает передачу энергии от генератора возбуждения в выходную цепь, и наоборот при падении тока в контролируемой цепи ниже допустимого уровня импульсы генератора возбуждения передается на выход магнитного усилителя и вызывают формирование сигнала "ОТКАЗ". Thus, the proposed device uses the property of the ferrite core to become saturated when the current in the controlled circuit increases, which eliminates the transfer of energy from the excitation generator to the output circuit, and vice versa, when the current in the controlled circuit drops below an acceptable level, the excitation generator pulses are transmitted to the output of the magnetic amplifier and cause the formation of the signal "FAILURE".

Итак, за счет использования свойства ферритового сердечника входить в насыщение, измерительная обмотка в данном устройстве выполнена толстым проводом с сечением 1-2 мм² с малым количеством витков (1-2), в результате чего при токе 10A контролируемой цепи сопротивление измерительной обмотки позволяет обеспечить падение напряжения в измерительном канале около 50 мВ, что позволяет исключить влияние устройства на контролируемую цепь. Исключение внешних наводок в измерительной цепи за счет встречного включения измерительных обмоток позволяет повысить достоверность контроля.So, due to using the property of the ferrite core to become saturated, the measuring winding in this device is made of a thick wire with a cross section of 1-2 mm ² with a small number of turns (1-2), as a result of which the resistance of the measuring winding at a current of 10A of the controlled circuit allows the voltage drop in the measuring channel is about 50 mV, which eliminates the influence of the device on the controlled circuit. The exclusion of external interference in the measuring circuit due to the counter-inclusion of the measuring windings can improve the reliability of control.

Выполнение измерительных обмоток с малым количеством витков и толстым проводом позволяет расширит диапазон контролируемых токов в сторону больших токов (до 1А). The implementation of measuring windings with a small number of turns and a thick wire allows you to expand the range of controlled currents in the direction of high currents (up to 1A).

Получение информации о токе контролируемой цепи в виде бинарного сигнала (по принципу "ДА", "НЕТ") позволяет повысить наглядность и улучшить восприимчивость сигнала оператором. Obtaining information about the current of the controlled circuit in the form of a binary signal (according to the principle of "YES", "NO") allows to increase the visibility and improve the susceptibility of the signal by the operator.

Claims

A DC control device comprising a magnetic amplifier made on two magnetic circuits, the measuring windings of which are connected to terminals for connecting a controlled current, the field windings are connected to a rectangular pulse generator, and a threshold element, the output of which is connected to the output terminal of the device, characterized in that the device has an amplitude detector, and the measuring windings, each of which is formed by one or two turns of wire with a cross-sectional area of 1 2 mm ² , are turned on in opposite directions, the excitation coils are turned on according to, with their extreme terminals connected to the direct and inverse outputs of the rectangular pulse generator, the output of the magnetic amplifier through an amplitude detector connected to the input of the threshold element.