RU2194998C1 - Device measuring direct current - Google Patents
Device measuring direct current Download PDFInfo
- Publication number
- RU2194998C1 RU2194998C1 RU2001122126A RU2001122126A RU2194998C1 RU 2194998 C1 RU2194998 C1 RU 2194998C1 RU 2001122126 A RU2001122126 A RU 2001122126A RU 2001122126 A RU2001122126 A RU 2001122126A RU 2194998 C1 RU2194998 C1 RU 2194998C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- direct current
- winding
- output
- capacitor
- magnetic circuit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к приборостроению, а конкретно к электроизмерительной технике, и может быть использовано для испытаний обмоток электрических и электромеханических изделий на целостность, а также для контроля на целостность кабельных линий связи. The invention relates to instrumentation, and in particular to electrical engineering, and can be used for testing the windings of electrical and electromechanical products for integrity, as well as for monitoring the integrity of cable communication lines.
Известное устройство, выбранное в качестве аналога "Способ измерения постоянного тока и устройство для его реализации", описанный в патенте США 5814983, кл. G 01 R 33/00, содержит генератор, одновибраторы, схему выборки и хранения, R-S-триггер и магнитонасыщающийся датчик с тремя обмотками, первая из которых предназначена для измеряемого постоянного тока, вторая - для тока смещения и третья - для генерирования импульсного тока. При протекании измеряемого постоянного тока по первому проводнику магнитопровод из ненасыщенного состояния переходит в насыщенное. При этом из тока третьей обмотки, приведенного в первой обмотке, вычитают ток обмотки смещения. Результат разности есть величина измеряемого тока. A known device selected as an analogue "Method for measuring direct current and a device for its implementation" described in US patent 5814983, CL. G 01 R 33/00, contains a generator, single vibrators, a sampling and storage circuit, an R-S flip-flop and a magnetically saturating sensor with three windings, the first of which is designed for measured direct current, the second for bias current and the third for generating pulse current. When the measured direct current flows through the first conductor, the magnetic circuit passes from an unsaturated state to a saturated one. In this case, the bias current is subtracted from the current of the third winding shown in the first winding. The result of the difference is the value of the measured current.
К недостатку аналога следует отнести:
- отсутствие защиты от помех, наводимых в первой обмотке устройства;
- сложность схемотехнического исполнения устройства.The disadvantage of analogue should include:
- lack of protection against interference induced in the first winding of the device;
- the complexity of the circuitry of the device.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа "Устройство для измерения постоянного тока", описанное в патенте Японии 2816175, кл. G 01 R 19/00. The closest in technical essence and the achieved positive effect to the claimed device is selected as a prototype "Device for measuring direct current" described in Japanese patent 2816175, cl. G 01
Устройство для измерения постоянного тока содержит проводник постоянного тока, проходящий через магнитопровод с обмоткой, начало которой соединено с одним из выводов первого конденсатора, а второй вывод конденсатора через резистор, с которого снимается полезный сигнал, подключен на вход генератора. A device for measuring direct current contains a direct current conductor passing through a magnetic circuit with a winding, the beginning of which is connected to one of the terminals of the first capacitor, and the second terminal of the capacitor through a resistor from which the useful signal is removed, is connected to the input of the generator.
При протекании постоянного тока через проводник магнитопровод устройства входит в насыщение, в результате чего изменяется индуктивность обмотки и, как следствие, меняется частота генератора. По изменению временного сдвига рабочего сигнала, снимаемого с резистора, по отношению к опорному сигналу судят о величине протекающего постоянного тока. When direct current flows through the conductor, the magnetic circuit of the device enters saturation, as a result of which the inductance of the winding changes and, as a result, the frequency of the generator changes. By changing the time shift of the working signal taken from the resistor, relative to the reference signal, the value of the flowing direct current is judged.
При испытании обмоток электротехнических изделий, в частности обмоток электроклапанов или пиросредств изделий ракетно-космической техники (РКТ), на целостность используют слабый безопасный ток 5-20 мА. Кроме того, процесс испытаний элементов автоматики на целостность осуществляется во время, когда проходят испытания другие более мощные потребители энергии, которые создают неблагоприятную помехообстановку на изделии РКТ. Если использовать прототип для этих целей, то наведенную от других потребителей помеху он будет принимать за полезный сигнал. В результате этого снижается достоверность его работы. When testing the windings of electrical products, in particular the windings of electrovalves or pyromedics of rocket and space technology (RCT) products, they use integrity with a weak safe current of 5-20 mA. In addition, the process of testing the integrity of automation elements is carried out during the time when other more powerful energy consumers are tested, which create an unfavorable noise situation on the RCT product. If you use the prototype for these purposes, then it will take the interference from other consumers as a useful signal. As a result, the reliability of his work is reduced.
Недостатком прототипа является отсутствие помехозащищенности при измерении постоянного тока. The disadvantage of the prototype is the lack of noise immunity when measuring direct current.
Техническим результатом изобретения является обеспечение помехозащищенности устройства при измерении постоянного тока. The technical result of the invention is the provision of noise immunity of the device when measuring direct current.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для измерения постоянного тока, содержащем проводник постоянного тока, проходящий через магнитопровод с обмоткой, начало которой соединено с одним из выводов первого конденсатора, в отличие от прототипа, другой вывод первого конденсатора соединен с землей, а конец обмотки магнитопровода соединен через второй конденсатор с землей и с выходом инвертора, вход которого соединен с началом обмотки магнитопровода и через согласующий элемент соединен с пороговым устройством, выход которого через последовательно соединенные накопитель импульсов и формирователь дискретного уровня соединен с выводом устройства. The technical result is achieved due to the fact that in a device for measuring direct current containing a direct current conductor passing through a magnetic circuit with a winding, the beginning of which is connected to one of the terminals of the first capacitor, unlike the prototype, the other terminal of the first capacitor is connected to ground, and the end of the winding of the magnetic circuit is connected through the second capacitor to the ground and to the output of the inverter, the input of which is connected to the beginning of the winding of the magnetic circuit and through the matching element is connected to a threshold device, the output One of which, through series-connected pulse storage and a discrete level driver, is connected to the output of the device.
Существо изобретения заключается в следующем. При проведении испытаний мощного потребителя на изделии РКТ в цепи управления электроклапаном или пиросредством, в котором установлено устройство для измерения постоянного тока, может возникнуть наведенная от этого потребителя помеха. Эта короткая по длительности помеха, введя в насыщение магнитопровод устройства, сформирует короткую серию импульсов на вход накопителя импульсов. Короткая серия импульсов на выходе накопителя импульсов сформирует напряжение накопления импульсов, величина которого будет недостаточной для переключения формирователя дискретного уровня. Откуда следует, что наведенной в цепи измерения постоянного тока помехой заявленным устройством не будет сформирован ложный сигнал. The invention is as follows. When testing a powerful consumer on an RCT product in the control circuit of an electrovalve or pyromedicine in which a device for measuring direct current is installed, interference induced from this consumer may occur. This short-duration interference, introducing the magnetic circuit of the device into saturation, will form a short series of pulses at the input of the pulse storage device. A short series of pulses at the output of the pulse accumulator will generate a pulse accumulation voltage, the value of which will be insufficient to switch the discrete level driver. It follows that the false signal induced in the DC current measurement circuit by the claimed device will not be generated.
Таким образом, совокупность признаков, характеризующих соединение порогового устройства и формирователя дискретного уровня через накопитель импульсов, который блокирует сигнал помехи, обеспечивается помехозащищенность заявленного устройства. Thus, a set of features characterizing the connection of the threshold device and the shaper of the discrete level through the pulse storage device, which blocks the interference signal, provides noise immunity of the claimed device.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства измерения постоянного тока. Figure 1 presents a functional diagram of a device for measuring direct current.
На фиг. 2 представлена электрическая принципиальная схема примера конкретного исполнения устройства согласно фиг.1. In FIG. 2 is an electrical schematic diagram of an example of a specific embodiment of the device according to FIG.
На фиг. 3 представлены временные диаграммы функционирования устройства согласно фиг.2. In FIG. 3 shows timing diagrams of the operation of the device of FIG. 2.
Представленная на фиг.1 функциональная схема устройства измерения постоянного тока содержит проводник 1 постоянного тока, проходящий через магнитопровод 2 с обмоткой 3, которая включена между входом и выходом инвертора 4, переводя его в активный режим работы. Причем вход и выход инвертора 4 через конденсаторы 5, 6 соответственно подключены к земле. Вход инвертора через согласующий 7 элемент подключен к входу порогового 8 устройства, выход которого через последовательно соединенные накопитель 9 импульсов и формирователь 10 дискретного уровня соединен с выводом 11 устройства. Presented in figure 1, a functional diagram of a direct current measuring device comprises a direct
Магнитопровод 2 с обмоткой 3, инвертор 4 и конденсаторы 5, 6 предназначены для образования автогенератора с управляемой по постоянному току индуктивностью. Согласующий 7 элемент предназначен для согласования по нагрузке обозначенного выше автогенератора и порогового 8 устройства, которое предназначено для измерения значения постоянного тока. Накопитель 9 импульсов предназначен для преобразования последовательности импульсов в линейно возрастающее напряжение накопления импульсов. Формирователь 10 дискретного уровня предназначен для блокирования измеренного тока помехи. The
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
При подаче напряжения питания автогенератор запускается. Причем конденсаторы 5 и 6 работают в противофазе, обеспечивая пропускание импульсного тока через обмотку 3, включенную в обратную связь инвертора 4. При этом обмотка 3 и конденсаторы 5 и 6 являются времязадающими элементами обозначенного автогенератора. Импульсная или переменная составляющая напряжения с начала обмотки 3 через согласующий 7 элемент поступает на вход порогового 8 устройства. Порог срабатывания порогового 8 устройства настроен таким образом, что поступающее от обмотки 3 с ненасыщенным сердечником 2 напряжение не переключает пороговое 8 устройство. И наоборот, поступающее от обмотки 3 с насыщенным сердечником 2 напряжение переключает устройство 8, чем объясняется измерение постоянного тока в проводнике 1. Для примера в качестве проводника 1 постоянного тока, в котором нужно измерить его значение, рассмотрим цепь управления электроклапаном или пиросредством. Требования обеспечения безопасности проводимых работ с элементами автоматики при их испытании на целостность предписывают использование безопасных токов, порядка 5-20 мА. При протекании по проводнику 1 постоянного тока, например 5 мА, магнитопровод 2 входит в насыщение, что способствует существенному уменьшению индуктивности его обмотки 3. В результате этого увеличивается частота и амплитуда напряжения в обмотке 3. Увеличенное по амплитуде напряжение через согласующий 7 элемент поступает на вход порогового 8 устройства и переключает его, формируя на его выходе последовательность импульсов. Длина последовательности импульсов определяется длиной импульса постоянного тока. По мере поступления импульсов на вход накопителя 9 импульсов с его выхода будет формироваться линейно нарастающее до определенного установившегося значения напряжение накопления импульсов, которое при превышении уровня срабатывания формирователя 10 дискретного уровня сформирует на выводе 11 устройства дискретный сигнал. Этот сигнал будет означать, что постоянный ток в проводнике 1 измерен, значение его составляет не менее 5 мА, что соответствует целостности обмотки испытуемого элемента автоматики. Однако проводник 1 может иметь большую длину (до 50 м), что представляет собой существенный электрический контур для наведения в нем, в частности, продольной помехи. Эта помеха, введя в насыщение магнитопровод 2, сформирует короткую последовательность импульсов с выхода порогового 8 устройства. Последовательность импульсов сформирует на выходе накопителя 9 импульсов линейно нарастающее напряжение накопления импульсов, уровень которого будет недостаточен для переключения формирователя 10 дискретного уровня. Таким образом, совокупность признаков, характеризующих включение накопителя 9 импульсов между пороговым 8 устройством, измеряющим постоянный ток, и формирователем 10 дискретного уровня, блокирующим помеху, обеспечивается помехозащищенность устройства. When the supply voltage is applied, the oscillator starts. Moreover, the
Представленная на фиг. 2 электрическая принципиальная схема примера конкретного исполнения устройства согласно фиг.1 включает проводник 1 постоянного тока, проходящий через магнитопровод 2 с обмоткой 3, инвертор 4, конденсаторы 5 и 6, согласующий 7 элемент, выполненный в виде конденсатора, пороговое 8 устройство, накопитель 9 импульсов и формирователь 10 дискретного уровня. В качестве сердечника использован магнитопровод насыщения МН с прямоугольной статической петлей гистерезиса (материал 84КХСР КВШУ 684450.001 ТУ). Пороговое 8 устройство выполнено в виде резистивного делителя напряжения 12 и 13, средняя точка которого, являющаяся входом порогового 8 устройства, через обратно включенный диод 14 соединена с землей и с базой транзистора 15. Коллектор транзистора 15 соединен с резистором 16 и инвертором 17, выход которого является выходом порогового 8 устройства. Накопитель 9 импульсов выполнен в виде последовательно включенных диода 18 и резистора 19, причем вывод резистора 19, являющийся выходом накопителя 9 импульсов, через параллельно соединенные конденсатор 20 и резистор 21 подключен к земле. В качестве формирователя 10 дискретного уровня использован инвертор. Presented in FIG. 2 is an electrical schematic diagram of an example of a specific embodiment of the device according to FIG. 1 includes a direct
Представленные на фиг.3 диаграммы функционирования устройства согласно фиг.2 включают:
а - диаграмму измеряемого постоянного тока;
б - диаграммы напряжений в начале и в конце обмотки 3, причем диаграммы напряжений А, Б соответствуют ненасыщенному состоянию магнитопровода 2, а диаграммы напряжений В, Г - насыщенному состоянию. На диаграмме обозначен уровень Uпор порога срабатывания порогового 8 устройства;
в - диаграмма последовательности импульсов, сформированная пороговым 8 устройством;
г - диаграмма формирования напряжения накопления импульсов в накопителе 9 импульсов. На диаграмме обозначен уровень Uсраб срабатывания формирователя 10 дискретного уровня.Presented in figure 3 diagrams of the operation of the device according to figure 2 include:
a - diagram of the measured direct current;
b - voltage diagrams at the beginning and at the end of
c is a pulse sequence diagram formed by a threshold device 8;
g is a diagram of the formation of the voltage accumulation of pulses in the drive 9 pulses. The diagram shows the level U crab operation of the
При подаче напряжения питания на устройство в начале и в конце обмотки 3 формируются напряжения соответственно формы Б и А согласно фиг.3 диаграммы (б). Напряжение формы Б через согласующий конденсатор 7 поступает на вход порогового 8 устройства, порог срабатывания Uпор которого определяется настройкой резистивного делителя 12 и 13. Порог срабатывания Uпop настроен таким образом, что амплитуда напряжения формы Б является недостаточной для управления транзистором 15. При наведении помехи в проводнике 1 диаграмма (а) согласно фиг.3, магнитопровод 2 переходит в состояние насыщения. В результате чего индуктивность обмотки 3 падает, что способствует увеличению частоты и амплитуды в начале и в конце обмотки 3 - напряжения формы Г и В соответственно согласно фиг. 3 диаграммы (б). Величина напряжения формы Г, поступающего через согласующий 7 элемент на вход порогового 8 устройства, будет достаточна для открытия транзистора 15. Таким образом, положительная полуволна напряжения (отрицательная срезается диодом 14) с выхода порогового 8 устройства будет формировать импульсы согласно фиг.3 диаграммы (в). Последовательность импульсов, поступающих на вход накопителя 9 импульсов, через диод 18 и резистор 19 будет заряжать конденсатор 20. Причем на время длительности импульса конденсатор 20 заряжается, а на время скважности между импульсами конденсатор 20 через резистор 21 разряжается согласно фиг.3 диаграммы (г). Напряжение заряда конденсатора 20 для первого импульса определяется как
где
τ1 = R19•C20
Напряжение разряда для первой скважности определяется как
где
τ2 = R21•C20.
Таким образом, если допустить, что длительность и скважность импульсов одинаковы, то функцию накопления импульсов можно реализовать при условии τ1≤τ2. Причем динамика увеличения напряжения накопления импульсов с выхода накопителя 9 импульсов определяется также соотношением τ1, τ2.
Итак, число импульсов, определяемое в конкретном случае длительностью сигнала помехи, будет недостаточно, чтобы напряжение накопления импульсов достигло величины уровня срабатывания Ucpa6 формирователя 10 дискретного уровня. Следовательно, формирователь 10 дискретного уровня не сработает и сигнал помехи им будет заблокирован, чем и будет обеспечена помехозащищенность.When applying a supply voltage to the device at the beginning and at the end of the winding 3, voltages are generated respectively of form B and A according to figure 3 of diagram (b). Waveform B through a matching
Where
τ 1 = R 19 • C 20
The discharge voltage for the first duty cycle is defined as
Where
τ 2 = R 21 • C 20 .
Thus, if we assume that the duration and duty cycle of the pulses are the same, then the function of the accumulation of pulses can be implemented under the condition τ 1 ≤ τ 2 . Moreover, the dynamics of increasing the voltage of the accumulation of pulses from the output of the drive 9 pulses is also determined by the ratio of τ 1 , τ 2 .
So, the number of pulses, determined in a specific case by the duration of the interference signal, will not be enough for the pulse accumulation voltage to reach the value of the triggering level U cpa6 of the
Длительность сигнала постоянного тока в проводнике 1 при контроле целостности элемента автоматики существенно больше длительности сигнала помехи. Поэтому напряжение накопления импульсов достигнет величины уровня срабатывания формирователя 10 дискретного уровня. В результате чего последний сработает и выставит дискретный уровень, характеризующий целостность испытуемого элемента автоматики. The duration of the DC signal in the
Используемая литература
1. Патент Японии 2816175, кл. G 01 R 19/00, 28.04.89.Used Books
1. Japan patent 2816175, cl. G 01
2. Патент США 5814983, кл. G 01 R 33/00, 29.09.98. 2. US patent 5814983, cl. G 01 R 33/00, 09/29/98.
3. Патент Японии 2835093, кл. G 01 R 19/00. 3. Japan patent 2835093, cl. G 01
4. Магнитопроводы типа МП, МД, МН и КЛ. Технические условия КВШУ 684459.001 ТУ. 1998 г. 4. Magnetic cores like MP, MD, MN and KL. Specifications KVShU 684459.001 TU. 1998 year
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001122126A RU2194998C1 (en) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Device measuring direct current |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001122126A RU2194998C1 (en) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Device measuring direct current |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2194998C1 true RU2194998C1 (en) | 2002-12-20 |
Family
ID=20252436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001122126A RU2194998C1 (en) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Device measuring direct current |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2194998C1 (en) |
-
2001
- 2001-08-07 RU RU2001122126A patent/RU2194998C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4670698A (en) | Adaptive induction motor controller | |
US4845429A (en) | Inductance divider sensor | |
KR850000986A (en) | Electronic Therapy Machine | |
CN102472779A (en) | Mixed mode fluxgate current transducer | |
US4274051A (en) | Electromagnetic arrangement for measuring electrical current | |
SE445614B (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR TRANSMISSION AND RECEPTION OF ELECTROMAGNETIC ALTERNATED AND RECEIVED PULSES OF ULTRA SOUND, PRIOR TO THE UNDERGRADUATE TESTING OF ELECTRICALLY CONDUCTIVE MATERIALS | |
JP5702592B2 (en) | Current detector | |
RU2194998C1 (en) | Device measuring direct current | |
CN114585930B (en) | Flux gate current transformer | |
US4307429A (en) | Method and apparatus for monitoring conductor currents for a fault current | |
Fuerst et al. | Influence of the PWM voltage waveform on partial discharge occurrence in motor windings | |
US20080042637A1 (en) | Magnetic toroid self resonant current sensor | |
US2883563A (en) | Magnetic pulse doubling circuit | |
SU1553864A1 (en) | Apparatus for measuring vacuum | |
SU1511717A1 (en) | Method of testing the turn of insulation of windings of electric articles for presence of short-circuited turns | |
SU1585652A1 (en) | Transducer of displacements | |
Kaiser et al. | A Novel Test Setup for Arbitrary PWM Converter Excitations of Nonlinear Inductors | |
RU2103703C1 (en) | Flux-gate magnetometer | |
SU1485202A1 (en) | Device for testing electric apparatuses | |
SU1140055A1 (en) | Direct current pickup | |
SU444139A1 (en) | Method for measuring pulsed magnetic fields | |
SU758482A1 (en) | Generator of fading amternating pulse train | |
SU1644320A1 (en) | Dc voltage supply | |
SU1596442A1 (en) | Shaper of short current pulses | |
SU1691761A1 (en) | Measuring current converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090808 |