RU2138824C1 - Current transducer - Google Patents

Current transducer Download PDF

Info

Publication number
RU2138824C1
RU2138824C1 RU98101148A RU98101148A RU2138824C1 RU 2138824 C1 RU2138824 C1 RU 2138824C1 RU 98101148 A RU98101148 A RU 98101148A RU 98101148 A RU98101148 A RU 98101148A RU 2138824 C1 RU2138824 C1 RU 2138824C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
output
core
transducer
current sensor
Prior art date
Application number
RU98101148A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
О.Н. Шаромет
Original Assignee
Шаромет Олег Николаевич
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 Шаромет Олег Николаевич filed Critical Шаромет Олег Николаевич
Priority to RU98101148A priority Critical patent/RU2138824C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2138824C1 publication Critical patent/RU2138824C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: transducer has current divider built up of several parallel-connected conductors of which one carries wound core connected to inputs of measuring signal processing circuit, its outputs functioning as transducer data signal outputs. Transducer has at least two of above-mentioned parallel- connected conductors passed separately through holes of second magnetically soft core so that magnetic fluxes induced in mentioned second core by two portions of current being measured flowing in two respective conductors are opposing and compensating each other. Generator of linearly varying periodic current incorporated in transducer builds up linearly varying magnetic field in first magnetic core which is superposed on magnetic field excited by part of measured current and reverses its polarity from one saturation state to other and vice versa. Reversing polarity of first core induces voltage pulses in its winding; prior to do so, these pulses are passed through high-voltage filter and arrive at input of threshold device with hysteresis transfer characteristic; duration-to-space ratio of pulse train built up across output of the latter is just the information signal of transducer. EFFECT: improved design of transducer capable of measuring AC and DC current. 5 cl, 3 dwg

Description

Известны датчики тока преимущественно для измерения больших токов, использующие делители тока, которые позволяют разделить измеряемый ток на пропорциональные части с определенным коэффициентом пропорциональности и, измерив меньшую часть тока, по ее значению судить о величине измеряемого тока в целом. В пат. США N 5027059 для этой цели используется т.н. дифференциальный шунт, части которого охвачены магнитной цепью магнитного сердечника, другая магнитная цепь которого охватывает обмотку, которая используется для съема сигнала, пропорционального измеряемому току. В пат. США N 4492919 для деления тока используется несколько токонесущих ветвей, из которых самую высокоомную шунтирует пара низкоомных, расположенных симметрично относительно первой высокоомной. Для измерения тока на высокоомную токонесущую ветвь надет сердечник с намотанной на нем обмоткой, выводы которой соединены с цепью обработки измерительного сигнала. Current sensors are known mainly for measuring large currents, using current dividers that allow you to divide the measured current into proportional parts with a certain proportionality coefficient and, having measured a smaller part of the current, judge the value of the measured current as a whole by its value. In US Pat. US N 5027059 for this purpose is used the so-called differential shunt, parts of which are covered by the magnetic circuit of the magnetic core, another magnetic circuit of which covers the winding, which is used to pick up a signal proportional to the measured current. In US Pat. US N 4492919 for the division of the current, several current-carrying branches are used, of which a pair of low-resistance shunts the highest resistance, located symmetrically relative to the first high resistance. To measure current, a high-resistance current-carrying branch is worn with a core with a winding wound on it, the terminals of which are connected to the processing circuit of the measuring signal.

Датчики тока в двух приведенных примерах предназначены для измерения только переменного тока, так как для измерения части измеряемого тока используют трансформатор тока. То, что эти датчики не могут использоваться при измерении токов с постоянной составляющей и является их главным недостатком. The current sensors in the two examples are intended to measure only alternating current, since a current transformer is used to measure part of the measured current. The fact that these sensors cannot be used when measuring currents with a constant component is their main drawback.

Известны схемы для измерения постоянного тока, где также используют трансформатор. Но в случае измерения постоянного тока на вторичную обмотку трансформатора подают сигнал возбуждения и по его высокочастотным искажениям судят о токе, проходящем в первичной обмотке и вызывающем насыщение сердечника трансформатора. Использование токового делителя известной конструкции в такой схеме измерения постоянного тока невозможно, т.к. параллельные цепи токового делителя шунтируют высокочастотный сигнал вторичной обмотки трансформатора тем сильнее, чем меньше их сопротивление. Known circuits for measuring direct current, which also use a transformer. But in the case of measuring direct current, an excitation signal is supplied to the secondary winding of the transformer and its high-frequency distortions judge the current passing in the primary winding and causing the saturation of the transformer core. The use of a current divider of known design in such a direct current measurement circuit is not possible, because parallel circuits of the current divider shunt the high-frequency signal of the secondary winding of the transformer the stronger, the lower their resistance.

Предлагаемое изобретение позволяет решить эту проблему. The present invention allows to solve this problem.

Согласно изобретению датчик тока, содержащий делитель измеряемого тока из нескольких включенных параллельно проводников, на один из которых надет сердечник с обмоткой на нем, соединенной с входами цепи обработки измерительного сигнала, выходы которого являются выходами информационного сигнала датчика тока, имеет по крайней мере два проводника из числа указанных включенных параллельно проводников, которые проходят раздельно через отверстия второго магнитного сердечника, выполненного из магнитомягкого материала, таким образом, что магнитные потоки, наводимые в указанном втором магнитном сердечнике двумя долями измеряемого тока, протекающими соответственно по указанным двум проводникам, направлены встречно и компенсируют друг друга. According to the invention, a current sensor comprising a divider of the measured current from several conductors connected in parallel, one of which is equipped with a core with a winding connected to the inputs of the measuring signal processing circuit, the outputs of which are outputs of the current sensor information signal, has at least two conductors from the number of said parallel conductors that pass separately through the holes of the second magnetic core made of soft magnetic material, so that The magnetic fluxes induced in the indicated second magnetic core by two portions of the measured current flowing respectively along the indicated two conductors are counter-directed and cancel each other out.

Далее, согласно изобретению цепь обработки измерительного сигнала в датчике тока содержит генератор периодически линейно изменяющегося тока, выход которого вместе с входом высокочастотного фильтра образуют вход цепи обработки, а выход высокочастотного фильтра соединен с входом порогового устройства с гистерезисной передаточной характеристикой, выход которого является выходом информационного сигнала датчика тока. Further, according to the invention, the processing circuit of the measuring signal in the current sensor comprises a periodically linear current generator, the output of which, together with the input of the high-pass filter, form the input of the processing circuit, and the output of the high-pass filter is connected to the input of the threshold device with a hysteresis transfer characteristic, the output of which is the output of the information signal current sensor.

Далее, согласно изобретению в цепи обработки измерительного сигнала генератор периодически линейно изменяющегося тока содержит генератор периодически линейно изменяющегося напряжения, выход которого через токозадающий резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с точкой опорного потенциала генератора линейно изменяющегося напряжения, а выход операционного усилителя служит одним из выходных выводов генератора периодически линейно изменяющегося тока, другой выходной вывод которого соединен с точкой соединения токозадающего резистора и инвертирующего входа операционного усилителя. Further, according to the invention, in the measuring signal processing circuit, a periodically ramp current generator comprises a periodically ramp voltage generator, the output of which is connected through a current-setting resistor to the inverting input of the operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the reference potential point of the ramp generator, and the output of the operational amplifier serves as one of the output terminals of the generator of a periodically ramp current, the other output in water which is connected to the junction point voltage driving resistor and the inverting input of the operational amplifier.

Далее, согласно изобретению в цепи обработки измерительного сигнала высокочастотный фильтр выполнен как однозвенная дифференцирующая цепь. Further, according to the invention, in the processing circuit of the measuring signal, the high-pass filter is designed as a single-link differentiating circuit.

Далее, согласно изобретению в цепи обработки измерительного сигнала пороговое устройство с гистерезисной передаточной характеристикой, выход которого является выходом информационного сигнала датчика тока, выполнено на усилителе с положительной обратной связью по напряжению, входные выводы которого соединены один с выходом высокочастотного фильтра, другой - с точкой опорного потенциала генератора линейно изменяющегося напряжения. Further, according to the invention, in the processing circuit of the measuring signal, a threshold device with a hysteretic transfer characteristic, the output of which is the output of the information signal of the current sensor, is made on an amplifier with positive voltage feedback, the input terminals of which are connected one to the output of the high-pass filter, and the other to the reference point the potential of the ramp generator.

Ниже изобретение поясняется на примере выполнения. Below the invention is illustrated by an example implementation.

На фиг. 1 изображен датчик тока согласно изобретению. In FIG. 1 shows a current sensor according to the invention.

На фиг. 2 изображена схема цепи обработки измерительного сигнала для датчика тока согласно изобретению. In FIG. 2 is a circuit diagram of a measuring signal processing circuit for a current sensor according to the invention.

На фиг. 3 изображены временные диаграммы, поясняющие работу датчика тока согласно изобретению. In FIG. 3 is a timing chart explaining the operation of a current sensor according to the invention.

Изображенный на фиг.1 датчик тока содержит делитель тока из нескольких включенных параллельно проводников 1, 2, 3, на один из которых надет сердечник 4 с обмоткой 5 на нем, соединенной с входами цепи 6 обработки измерительного сигнала, выходы которой являются выходами измерительного сигнала датчика тока. Два проводника 1 и 2 проходят раздельно сквозь отверстия второго сердечника 7 из магнитомягкого материала таким образом, что магнитные потоки, наводимые в указанном втором магнитном сердечнике 7 двумя долями измеряемого тока, протекающими соответственно по указанным двум проводникам 1 и 2, направлены встречно и компенсируют друг друга. The current sensor shown in Fig. 1 contains a current divider from several conductors 1, 2, 3 connected in parallel, one of which is equipped with a core 4 with a winding 5 connected to the inputs of the measuring signal processing circuit 6, the outputs of which are the outputs of the sensor measuring signal current. Two conductors 1 and 2 pass separately through the holes of the second core 7 of soft magnetic material in such a way that the magnetic flux induced in the specified second magnetic core 7 by two fractions of the measured current flowing respectively through the two conductors 1 and 2 are directed counter-compensate .

В результате магнитный сердечник 7 при любом значении измеряемого тока остается ненасыщенным и увеличивает сопротивление обмотки 5 на сердечнике 4 полезному высокочастотному измерительному сигналу, образующемуся на ней под воздействием двух токов: измеряемого и тока цепи 6 обработки измерительного сигнала. As a result, the magnetic core 7 at any value of the measured current remains unsaturated and increases the resistance of the winding 5 on the core 4 to a useful high-frequency measuring signal generated on it under the influence of two currents: the measured and the current of the measuring signal processing circuit 6.

Изображенная на фиг.2 схема цепи 6 обработки измерительного сигнала для измерения постоянного и переменного тока с датчиком тока согласно изобретению, содержит генератор 8 периодически линейно изменяющегося тока, выход 9 которого вместе с входом 10 высокочастотного фильтра 11 образуют первый входной вывод 12 цепи 6 обработки измерительного сигнала. Выход 13 высокочастотного фильтра 11 соединен с входом 14 порогового устройства 15 с гистерезисной передаточной характеристикой, выход 16 которого является выходом информационного сигнала датчика тока. The circuit of the measuring signal processing circuit 6 for measuring direct and alternating current with a current sensor according to the invention shown in FIG. 2 comprises a generator 8 of a periodically ramp current, the output 9 of which, together with the input 10 of the high-pass filter 11, form the first input terminal 12 of the measuring processing circuit 6 signal. The output 13 of the high-pass filter 11 is connected to the input 14 of the threshold device 15 with a hysteretic transfer characteristic, the output 16 of which is the output of the information signal of the current sensor.

Генератор 8 периодически линейно изменяющегося тока содержит генератор 17 линейно изменяющегося напряжения, выход которого через токозадающий резистор 18 соединен с вторым входным выводом 19 цепи 6 для обработки измерительного сигнала и с инвертирующим входом операционного усилителя 20, неинвертирующий вход которого соединен с общим выводом 21 генератора 17 линейно изменяющегося напряжения. Выход операционного усилителя 20 является первым выходным выводом 9 генератора 8 линейно изменяющегося тока. Generator 8 of a periodically ramp current contains a ramp generator 17, the output of which is connected via a current-sensing resistor 18 to a second input terminal 19 of circuit 6 for processing the measuring signal and to an inverting input of operational amplifier 20, the non-inverting input of which is connected to a common terminal 21 of generator 17 linearly changing voltage. The output of the operational amplifier 20 is the first output terminal 9 of a ramp generator 8.

Высокочастотный фильтр 11 выполнен как однозвенная дифференцирующая цепь на конденсаторе 22 и резисторе 23. The high-pass filter 11 is designed as a single-link differentiating circuit on the capacitor 22 and the resistor 23.

Пороговое устройство 15 выполнено на операционном усилителе 24 с положительной обратной связью через делитель на резисторах 25 и 26 и имеет гистерезис передаточной характеристики. The threshold device 15 is made on an operational amplifier 24 with positive feedback through a divider on resistors 25 and 26 and has a hysteresis of the transfer characteristic.

Работа датчика тока поясняется временными диаграммами на фиг.3. The operation of the current sensor is illustrated by timing diagrams in figure 3.

Часть измеряемого тока Imes/n, где n - коэффициент деления токового делителя, протекая по проводнику 2, создает в надетом на этот проводник сердечнике 4 магнитное поле Imes/n, на которое накладывается периодически линейно изменяющееся магнитное поле Iref•W5, наводимое периодически линейно изменяющимся током Iref генератора 8, протекающим по обмотке 5 с числом витков W5.A part of the measured current I mes / n, where n is the division coefficient of the current divider, flowing through conductor 2, creates a magnetic field I mes / n in this core 4 that is worn on it, onto which a periodically linearly changing magnetic field I ref • W 5 is applied induced periodically by a linearly changing current I ref of the generator 8 flowing through the winding 5 with the number of turns W 5 .

Под действием результирующего магнитного поля сердечник 4 дважды за период изменения тока Iref генератора 8 перемагничивается из состояния насыщения -Bmax в состояние насыщения +Bmax и обратно, когда результирующее магнитное поле измеряемого тока и тока генератора 8 меняет знак.Under the action of the resulting magnetic field, the core 4 is twice magnetized during the current change I ref of the generator 8 from the saturation state -B max to the saturation state + B max and vice versa when the resulting magnetic field of the measured current and current of the generator 8 changes sign.

В моменты перемагничивания сердечника 4 в намотанной на него обмотке 5 наводится напряжение U5, определяемое скоростью изменения в нем магнитной индукции В4. Поступающее на вход 10 высокочастотного фильтра 11 напряжение U5 преобразуется в напряжение Ufltr на выходе 13 фильтра и входе 14 порогового устройства 15, на выходе 16 которого, являющемся выходом измерительного сигнала датчика тока, образуется выходной сигнал в виде напряжения Uout, информационным параметром которого служит длительность импульсов t0, t1. При условии симметричного изменения тока Iref генератора 8 в пределах от Iref max до +Iref max уравнение для расчета измеряемого тока Imes выглядит так:
Imes=Iref max•n•W5• (1-2t0/(t0+t1)),
где n -коэффициент деления токового делителя,
W5 - количество витков обмотки 5,
t0, t1- длительности импульсов логических уровней соответственно 0 и 1 выходного напряжения Uout датчика тока.At the moments of magnetization reversal of the core 4 in the winding 5 wound on it, the voltage U 5 is induced, determined by the rate of change in it of the magnetic induction B 4 . The voltage U 5 supplied to the input 10 of the high-pass filter 11 is converted to a voltage U fltr at the output of the filter 13 and the input 14 of the threshold device 15, the output of which 16, which is the output of the measuring signal of the current sensor, produces an output signal in the form of the voltage U out , the information parameter of which is the pulse duration t 0 , t 1 . Provided that the current I ref of the generator 8 is symmetric, ranging from I ref max to + I ref max, the equation for calculating the measured current I mes looks like this:
I mes = I ref max • n • W 5 • (1-2t 0 / (t 0 + t 1 )),
where n is the division coefficient of the current divider,
W 5 - the number of turns of the winding 5,
t 0 , t 1 - pulse durations of logic levels, respectively 0 and 1 of the output voltage U out of the current sensor.

Claims (5)

1. Датчик тока, содержащий делитель измеряемого тока из нескольких включенных параллельно проводников, на один из которых надет сердечник с обмоткой на нем, соединенной с входами цепи обработки измерительного сигнала, выходы которого являются выходами информационного сигнала датчика тока, отличающийся тем, что по крайней мере два проводника из числа указанных включенных параллельно проводников проходят раздельно через отверстия второго магнитного сердечника, выполненного из магнитомягкого материала, так, что магнитные потоки, наводимые в указанном втором магнитном сердечнике долями измеряемого тока, протекающими соответственно по указанным двум проводникам, направлены встречно и компенсируют друг друга. 1. A current sensor containing a divider of the measured current from several conductors connected in parallel, one of which is equipped with a core with a winding connected to the inputs of the measuring signal processing circuit, the outputs of which are the outputs of the current sensor information signal, characterized in that at least two conductors from among these conductors connected in parallel pass separately through the holes of the second magnetic core made of soft magnetic material, so that magnetic fluxes are induced in the indicated second magnetic core, the fractions of the measured current flowing respectively along the indicated two conductors are counter-directed and cancel each other out. 2. Датчик тока по п.1, отличающийся тем, что цепь обработки измерительного сигнала содержит генератор периодически линейно изменяющегося тока, выход которого вместе с входом высокочастотного фильтра образуют вход цепи обработки измерительного сигнала, а выход высокочастотного фильтра соединен с входом порогового устройства с гистерезисной передаточной характеристикой, выход которого является выходом информационного сигнала датчика тока. 2. The current sensor according to claim 1, characterized in that the processing circuit of the measuring signal contains a periodically linear current generator, the output of which together with the input of the high-pass filter form the input of the processing circuit of the measuring signal, and the output of the high-pass filter is connected to the input of the threshold device with a hysteresis transfer characteristic whose output is the output of the information signal of the current sensor. 3. Датчик тока по п.2, отличающийся тем, что генератор периодически линейно изменяющегося тока содержит генератор периодически линейно изменяющегося напряжения, выход которого через токозадающий резистор соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с точкой опорного потенциала генератора линейно изменяющегося напряжения, а выход операционного усилителя служит одним из выходных выводов генератора периодически линейно изменяющегося тока, другой выходной вывод которого соединен с точкой соединения токозадающего резистора и инвертирующего входа операционного усилителя. 3. The current sensor according to claim 2, characterized in that the periodically ramp current generator comprises a periodically ramp voltage generator, the output of which is connected through a current-setting resistor to the inverting input of the operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the reference potential point of the ramp generator, and the output of the operational amplifier serves as one of the output terminals of a periodically linear current generator, the other output of which is connected to connection of the current-setting resistor and the inverting input of the operational amplifier. 4. Датчик тока по п.2, отличающийся тем, что высокочастотный фильтр выполнен как однозвенная дифференцирующая цепь. 4. The current sensor according to claim 2, characterized in that the high-pass filter is made as a single-link differentiating circuit. 5. Датчик тока по п.2, отличающийся тем, что пороговое устройство с гистерезисной передаточной характеристикой выполнено на усилителе с положительной обратной связью по напряжению, входные выводы которого соединены один с выходом высокочастотного фильтра, другой - с точкой опорного потенциала генератора линейно изменяющегося напряжения. 5. The current sensor according to claim 2, characterized in that the threshold device with a hysteresis transfer characteristic is made on an amplifier with positive voltage feedback, the input terminals of which are connected one to the output of the high-pass filter, and the other to the reference potential point of the ramp generator.
RU98101148A 1998-01-12 1998-01-12 Current transducer RU2138824C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98101148A RU2138824C1 (en) 1998-01-12 1998-01-12 Current transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98101148A RU2138824C1 (en) 1998-01-12 1998-01-12 Current transducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2138824C1 true RU2138824C1 (en) 1999-09-27

Family

ID=20201456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98101148A RU2138824C1 (en) 1998-01-12 1998-01-12 Current transducer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2138824C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2108587C1 (en) Current intensity measuring transducer
JP2923307B2 (en) Current sensor
CN100468066C (en) Device for the reading of direct and/or alternating currents
KR100993928B1 (en) Magnetic bridge type current sensor, magnetic bridge type current detecting method, and magnetic bridge for use in that sensor and detecting method
DE69532713T2 (en) DC AND AC SENSOR WITH BY-SIDE CURRENT TRANSFORMER
US7242157B1 (en) Switched-voltage control of the magnetization of current transforms and other magnetic bodies
US10488444B2 (en) Device for measuring a magnetic field
EP0445921B1 (en) DC current monitor
KR20020027491A (en) Ac current detection device
EP0124967A1 (en) D.C. current transformer circuits
RU2138824C1 (en) Current transducer
EP0990919A2 (en) Magneto-Impedance effect element driving circuit
JPH0687073B2 (en) Leakage detector
Zhang et al. A new electro-optic hybrid current-sensing scheme for current measurement at high voltage
SU1167552A1 (en) Device for determining magnetic properties of soft magnetic materials
SU1150564A1 (en) Summing-up transducer of electric signals having galvanic separation of electrical circuits
RU2026558C1 (en) Current pickup
RU2208903C2 (en) Operating process of current pulse measuring transducer
RU2133473C1 (en) Contactless electric current measuring technique
JPH0247557A (en) Current detecting apparatus
JPS6212862B2 (en)
SU1448316A2 (en) Apparatus for measuring magnetic flux intensity
SU516143A1 (en) Electromagnetic sensor for contactless overcurrent relay
JPH0510980A (en) Current detection method
JP2000509504A (en) Current sensor especially for small current