RU2350003C2 - Схема измерения сопротивления датчика с гальванической развязкой - Google Patents

Схема измерения сопротивления датчика с гальванической развязкой Download PDF

Info

Publication number
RU2350003C2
RU2350003C2 RU2007100360/09A RU2007100360A RU2350003C2 RU 2350003 C2 RU2350003 C2 RU 2350003C2 RU 2007100360/09 A RU2007100360/09 A RU 2007100360/09A RU 2007100360 A RU2007100360 A RU 2007100360A RU 2350003 C2 RU2350003 C2 RU 2350003C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
voltage
block
resistance
signal
Prior art date
Application number
RU2007100360/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007100360A (ru
Inventor
Кари-Матти ЛААКСО (FI)
Кари-Матти ЛААКСО
Андреас БЕРТС (FI)
Андреас БЕРТС
Original Assignee
Абб Ой
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 Абб Ой filed Critical Абб Ой
Publication of RU2007100360A publication Critical patent/RU2007100360A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2350003C2 publication Critical patent/RU2350003C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • G01K7/25—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit for modifying the output characteristic, e.g. linearising
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H02H7/0852—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load directly responsive to abnormal temperature by using a temperature sensor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

Использование: для осуществления контроля температуры обмоток электродвигателя. Технический результат заключается в повышении надежности и точности измерений. Изобретение основано на электронной схеме, в которой проводники, идущие от датчика и расположенные внутри объекта измерения, соединяются с усилителем с обратной связью, который уменьшает уровень напряжения постоянного тока, подаваемого на делитель напряжения, в том случае, когда сопротивление датчика возрастает. Измеряемый сигнал усиливается, далее с помощью компаратора сравнивается с выходным напряжением генератора пилообразного напряжения и затем генерируется незатухающий импульсно-модулированный сигнал, который передается в цифровом виде на электронную схему SELV (безопасного низковольтного напряжения), например через оптоизолятор. Логарифмическая форма представления сигнала после усиления дает возможность достаточно точно определять разницу между коротким замыканием в схеме датчика и низкими значениями его сопротивлений. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к измерению сопротивления резистивного датчика, такого как термистор, с положительным (РТС) или отрицательным (NTC) температурным коэффициентом, служащего для контроля температуры электрических машин, в частности, обмоток асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Для защиты обмоток асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором от перегрева в случае повышения температуры окружающей среды или недостаточного охлаждения двигателя используют термисторы в дополнение к защите на основе измерения тока. При эксплуатации асинхронного двигателя во взрывоопасной среде (Ехе) существуют нормы, предусматривающие оснащение двигателя устройством измерения температуры, при этом должна быть осуществлена гальваническая развязка схемы термистора и других электронных схем системы. В трехфазном двигателе три термистора соединены последовательно, по одному на обмотки статора каждой фазы.
Изобретение дает возможность измерять сопротивление датчика в широком диапазоне величин, что позволяет использовать различные типы датчиков для получения достоверной информации о наличии короткого замыкания или отказа в схеме датчика. Также изобретение может быть использовано в тех случаях, когда требуется высокая электрическая прочность (уровень изоляции) между схемой датчика и электронной схемой SELV (безопасного низковольтного напряжения).
Одно из предшествующих технических решений основывается на технологии автоматического контроля, которое заключается в использовании нестабильного мультивибратора, работающего на заданной частоте, и гальванической связи между измерительной схемой и электронным прибором. Гальваническая развязка осуществляется при помощи развязывающего трансформатора между термистором и измерительной схемой. К недостаткам такого решения следует отнести нелинейность развязывающего трансформатора и его низкую чувствительность, особенно при низких значениях сопротивления датчика, что затрудняет выявление короткого замыкания. Другой недостаток заключается в наличии емкости в проводниках схемы датчика, которая суммируется с емкостью измерительной схемы через развязывающий трансформатор в дополнение к реальному влиянию сопротивления датчика. Гальваническая развязка с помощью развязывающего трансформатора проста в осуществлении и недорога.
Другое предшествующее решение состоит в использовании линейного оптоизолятора, но возникают проблемы, связанные с высокой стоимостью и большой разницей в допусках на отдельные схемные компоненты, что затрудняет осуществление калибровки измерительной схемы. Также невысока надежность и устойчивость при длительном использовании. Преимуществом этого решения является хорошая линейность в широком диапазоне сопротивлений и быстродействие.
Производители электродвигателей предпочитают выбирать термисторы с положительным температурным коэффициентом (РТС), сопротивление которого резко изменяется при превышении максимально допустимой температуры изоляции обмоток. На основании этого эффекта используется метод сравнения величины сопротивления термистора с заданной пороговой величиной. На переход через эту пороговую величину указывает либо изменение тока нагрузки развязывающего трансформатора, либо оптоизолятор. Такой вариант отличается невысокой стоимостью, но его недостатком является двухпозиционный (ВКЛ/ВЫКЛ) способ выдачи данных, отсутствие информации относительно изменения величины сопротивления, например, насколько быстро происходит приближение к пороговой величине. Также отсутствует указание на наличие короткого замыкания в схеме датчика.
На рынке существуют интегральные схемы Maxim Max 6691, которые позволяют соединять четыре датчика с положительным или отрицательным температурным коэффициентом (РТС или NTC). С помощью микросхемы величина сопротивления каждого датчика преобразовывается в один модулированный по ширине импульс (PWM - Pulse Width Modulation: ШИМ - широтно-импульсная модуляция); однако диапазон скважности импульса достаточно узкий. Скважность модулированного импульса уменьшается с увеличением сопротивления, поэтому микросхема наиболее применима в датчиках с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Линейный режим работы схемы затрудняет распознавание короткого замыкания в отличие от работы при малых значениях сопротивлений. Диапазон измерения можно регулировать, используя последовательно включенный с датчиком резистор, но при этом диапазон измерения температуры обмоток электродвигателя весьма ограничен, что затрудняет их защиту. Другого производителя микросхем не существует, и это означает, что потребитель связан с единственным поставщиком компонентов.
Существует другая интегральная схема Smartec SMT 160-30 с внутренним температурным датчиком и импульсно-модулированным по ширине сигналом на выходе. Но из-за размеров и ограниченного диапазона рабочих температур эта микросхема не применима для защиты обмоток электродвигателя. Частота импульсно-модулированного сигнала на выходе микросхемы составляет 1…4 кГц, что устанавливает слишком жесткие требования для интерфейса компонентов и схем при анализе результатов измерения.
Раскрытие изобретения
Цель данного изобретения - создание такой измерительной схемы датчика сопротивления, которая решила бы вышеупомянутые проблемы. Она достигается в изобретении по независимому пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты реализации данного изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Кроме измерения сопротивления датчика изобретение позволяет также определять наличие короткого замыкания и сбоев датчика.
Основой изобретения является электронная схема, в которой проводники из датчика сопротивления, расположенного внутри предохраняемого объекта - обычно температурного датчика с положительным или отрицательным температурным коэффициентом (РСТ или NTC) - соединяются с усилителем с обратной связью в цепи делителя напряжения. Усилитель понижает напряжение постоянного тока, приложенное к делителю напряжения, когда возрастает сопротивление датчика. Сигнал усиливается, при этом с помощью генератора пилообразного напряжения и компаратора генерируется незатухающий импульсно-модулированный сигнал (PWM). Сигнал передается в электронную схему SELV безопасного низковольтного напряжения в цифровом виде через оптоизолятор.
Частота генератора пилообразного напряжения может быть низкой, поскольку постоянная времени объекта измерения, значение которой более 1 с, позволяет иметь достаточно времени для получения результатов измерения. Это дает возможность использовать недорогие оптоизоляторы. Чтобы регулировать разрешение величин измерения сопротивлений в широком диапазоне (50 Ом … 15 кОм), предлагается представлять выходной сигнал усилителя в логарифмическом виде, что наиболее просто. Чем больше возрастает напряжение датчика, тем больше уменьшается с помощью усилителя напряжение, приложенное к делителю напряжения. Это означает, что лучшее разрешение достигается при низких значениях сопротивления, что облегчает распознавание короткого замыкания в схеме датчика.
Метод разделения цифрового сигнала с помощью оптоизолятора предпочтительней, чем метод разделения аналогового сигнала с помощью линейного оптоизолятора, имеющего недостаточную долговременную устойчивость.
Степень разрешения, требуемая для предохранения электродвигателя, обычно составляет ±7,5%; это означает, что для измерительной схемы достаточным является грубое разрешение, но температурный диапазон при измерениях широк, достигая температур выше 150°С.
Устройство согласно настоящему изобретению предлагает широкий диапазон измерения сопротивлений, на практике 50 Ом … 15 кОм, при этом обладает наибольшей чувствительностью в диапазоне 1 кОм … 5 кОм, который охватывает пороговые уровни наиболее распространенных термисторов с положительным и отрицательным температурным коэффициентом. Используемый блок обратной связи дает возможность достичь достаточной избирательности при обнаружении типа неисправностей, включая короткое замыкание или обрыв цепи. Изобретение позволяет получить низкую стоимость, простоту калибровки по сравнению с применением линейных оптоизоляторов. Калибровка может быть надежно выполнена при использовании двух точек измерения. Следующим преимуществом изобретения является использование блока обратной связи по напряжению; напряжение на сопротивлении датчика очень низкое, менее 2 В, и предпочтительно подавать напряжение к датчику через резистор, сопротивление которого порядка 20 кОм. Поэтому совершенно безопасно помещать термистор во взрывоопасную среду Exe, поскольку напряжение остается ниже критических уровней для искрообразования. Технология низкочастотной широтно-импульсной модуляции, применяемая в изобретении, также предполагает использование менее быстродействующих оптоизоляторов с высокой электрической прочностью. Надежность оптоизолятора при долговременном использовании является критическим параметром, поэтому оптоизолятор должен быть тщательно выбран и обладать высоким качеством.
Вместо метода широтно-импульсной модуляции (PWM) могут быть выбраны другие виды кодирования для представления сигнала датчика в цифровой форме.
Краткое описание чертежей
Более подробно изобретение описывается на примере вариантов его реализации и в соответствии со ссылками на чертежи, где:
фиг.1 представляет блок-схему измерительного устройства;
фиг.2 представляет принципиальную схему блоков С, D и Е;
фиг.3 представляет принципиальную схему блока F;
фиг.4 представляет принципиальную схему блоков G и Н;
фиг.5 представляет график скважности [%] модулированного по ширине импульса в зависимости от сопротивления датчика.
Осуществление изобретения
На фиг.1 представлена блок-схема измерительной электронной схемы датчика. Пунктирная линия ограничивает зону, в которой находятся отдельные узлы схемы, при этом электронная схема SELV (безопасное низковольтное напряжение) вынесена за пределы этой линии.
Блок А состоит из вторичной обмотки с троекратно изолированным проводом ферритового трансформатора в источнике питания DC/DC (DC - постоянный ток), работающем в коммутационном режиме, который заключен в измерительный прибор. Это обеспечивает электропитанием 15 В, 10 мА отдельные узлы измерительной электронной аппаратуры. Возможно использование других видов источника питания с требуемой электрической прочностью.
Блок В состоит из генератора регулируемого напряжения постоянного тока, равного 12 В, для питания измерительной аппаратуры; в этих целях предпочтительно использовать параллельный стабилизатор с соответствующими компонентами.
Блок С содержит усилительный каскад с обратной связью, с которого на схему датчика подается напряжение постоянного тока (UD) таким образом, что, когда сопротивление датчика (Rx) возрастает, уровень приложенного напряжения уменьшается. Это дает возможность получить выходной сигнал в логарифмическом виде.
Блок D содержит цепь делителя напряжения, содержащего балластный резистор, включенный последовательно с сопротивлением датчика, которое необходимо измерить. Более того, блок включает в себя компоненты, связанные с ЕМС фильтрацией и защитой от перенапряжения, соответствующие требованиям работы схем во взрывоопасной среде Ex.
Блок Т содержит проводники измерительного датчика.
Блок Е содержит неинвертированный усилительный каскад, который усиливает напряжение (Ux) на сопротивлении датчика в цепи делителя напряжения. Предпочтительно, чтобы коэффициент усиления усилителя составлял порядка 8.
Блок F содержит пилообразный генератор импульсно-модулированного по ширине сигнала. Частота генератора составляет 10…100 Гц. В случае предохранения электродвигателя значение постоянной времени, равное более 1 с, дает возможность работать на частоте, например, 40 Гц. Величина амплитуды пилообразной волны (UF) составляет 10 В, то есть несколько ниже, чем напряжение питания, выбранное для электронных схем, равное 12 В.
Блок G содержит компаратор, который сравнивает усиленный сигнал (UF) напряжения датчика и выходное напряжение (UF) генератора пилообразного напряжения, формирующего импульсно-модулированный сигнал и осуществляющего запуск оптоизолятора в блоке В. В дополнение к оптоизолятору блок Н содержит резистор, соединенный с плюсом источника питания, а также средства поддержания заднего фронта импульса достаточно крутым. Выходной импульсно-модулированный сигнал передается от измерительной электронной аппаратуры через оптоизолятор к основной электронной схеме.
При регулировании разложения (или дискретности) измеряемого сопротивления в широком диапазоне (50 Ом … 15 кОм) назначение усилителя в блоке С состоит в том, чтобы создавать выходной сигнал в логарифмической форме наиболее простым способом. При низких значениях сопротивления термистора выходное напряжение, то есть коэффициент широтно-импульсной модуляции, возрастает пропорционально с большей скоростью, чем при высоких значениях сопротивления. Это позволяет упростить распознавание короткого замыкания при минимальных значений сопротивления термистора. Работа блока обратной связи С выполняет в этом важную роль. Чем больше возрастает напряжение (UX) датчика, тем в большей степени блок С ограничивает напряжение (UD), приложенное к цепи делителя напряжения. При условии, что балластный резистор, равный 20 кОм, соединен последовательно с сопротивлением термистора RX, напряжение, приложенное к цепи делителя напряжения, может быть рассчитано следующим образом:
Figure 00000001
Так, что в случае соблюдения восьмикратного усиления блока Е и амплитудного диапазона 0…10 В генератора пилообразного напряжения (блок F) коэффициент цикличности (ηOUT) выходного импульсно-модулированного сигнала представлен следующей формулой:
Figure 00000002
На фиг.2 представлена принципиальная интерфейсная схема (блок D) термистора усилительного каскада (блок С) с обратной связью и усилительного каскада (блок Е).
Операционный усилитель (А501-В) в усилительном каскаде (блок С) с обратной связью вместе с сопротивлениями (R515, R524) формируют неинвертированный усилительный каскад с заданным коэффициентом усиления, равным двум. Операционный усилитель (А501-С) совместно с сопротивлениями (R510, R514) и регулируемое опорное напряжение Uref, подаваемое на положительный (+) вход, например, +2,5 В, формируют дифференциальный усилитель с заданным коэффициентом усиления, равным трем. Емкость (С504), соединенная параллельно с сопротивлением (R514), предназначена для стабилизации выходного напряжения усилительного каскада (блок С) с обратной связью.
С усилительного каскада (блок С) с обратной связью подается напряжение (UD) на цепь делителя напряжения датчика. Схема (блок D) датчика включает последовательные резисторы (R519, R520), величина полного сопротивления которых выбрана так, что она равна значению сопротивления датчика, то есть 20 кОм. Предохранитель (V509) в переходном процессе, например типа Fairchild Semiconductor SMBJ36CA, включен между выводами (THER+, THER-) датчика. Катушки (L501, L502) индуктивности соединены с обоими выводами (THER+, THER-). Емкость (С508) включена между катушками индуктивности для фильтрации помех сигнала.
Требования Exe для взрывоопасной среды заключаются в том, чтобы ток короткого замыкания и напряжение источника питания датчика не были бы слишком высоки. По этой причине в схему включен стабилитрон (V502) таким образом, что его катод соединен с точкой между резисторами (R519, R520), а его анод соединен с заземлением электронной аппаратуры (GND_INTHER). Номинальное напряжение стабилитрона (V502) составляет небольшую величину, порядка 6,2 В. Сопротивление (R521) и емкость (С509) формируют резистивно-емкостной фильтр для фильтрации ЕМС помех из напряжения (Ux) датчика и генерируют, таким образом сигнал FB_VS датчика из напряжения датчика. Из той же самой точки соединения сигнал (FB_VS) датчика подается на усилительный каскад (блок Е) и на положительный (+) вход операционного усилителя (А501-В) в составе схемы (блок С) усилителя с обратной связью. Таким образом, усилитель с обратной связью уменьшает напряжение, подаваемое на схему датчика, когда сопротивление датчика и, следовательно, напряжение (Ux) датчика и сигнал (FB_VS) датчика возрастают.
Усилитель (блок Е) содержит операционный усилитель (А501-А) и сопротивления (R509, R511), формирующие неинвертированный усилительный каскад с заданным коэффициентом усиления, равным восьми. Выходное напряжение (UE) подается на инвертированный (-) вход компаратора (блок G).
Фиг.3 представляет принципиальную схему генератора пилообразного напряжения (блок F). Интегральная схема (N501-А) компаратора, например, типа National Semiconductors LM293 вместе с соответствующими компонентами формирует нестабильный мультивибратор. Делитель (R503, R504) напряжения, содержащий сопротивления (R503, R504) вместе с емкостью (С507), формируют напряжение смещения на инвертированный (-) вход компаратора (N501-А). Сопротивления (R507, R508, R505), диод (V508) и PNP транзистор (V506) формируют источник постоянного тока, который заряжает емкость (С502), образуя положительный скат пилообразной волны. Повторитель напряжения на основе операционного усилителя (A501-D) обеспечивает выходное напряжение генератора (Up) пилообразного напряжения. Соотношение сопротивлений (R522, R523), соединенных с неинвертированным (+) входом компаратора (N501-А), совместно с напряжением смещения, подаваемым на инвертируемый (-) вход, определяет экстремальную точку пилообразной волны. Диод (V503) и емкость (С501) совместно с делителем (R526, R527) напряжения на базе NPN транзистора (V505) служат для образования задержки времени при переходе транзистора из режима насыщения в закрытое состояние, которое свидетельствует о том, что выходное пилообразное напряжение упало почти до нуля.
На фиг.4 представлена принципиальная схема компаратора (блок G) и развязку выходной цепи (блок Н).
Блок (G) компаратора содержит интегральную схему (N501-В) компаратора и резистор (R518) нагрузки. С помощью сопротивлений (R512, R513, R528) образован гистерезис. Сопротивления (R512, R513, R528) совместно с емкостью (С513) предохраняет схему от колебаний. Усиленный сигнал (UE) датчика с блока (блок Е) усилителя подается на инвертированный (-) вход компаратора (N501-В), и выходной сигнал генератора пилообразного напряжения (UF) подается на неинвертированный (+) вход.
Блок (блок Н) оптоизолятора содержит оптоизолятор (К501) и включенные во вторичную цепь оптоизолятора NPN транзистор (V504), сопротивление (R516) база-эмиттер и сопротивление (R517) нагрузки коллектора, который предохраняют фототранзистор оптоизолятора (К501) от перехода в состояние насыщения и образования более крутого фронта модулированного по ширине импульса. Емкость (С514), соединенная параллельно с сопротивлением (R516), служит для ограничения ЕМС помех.
На фиг.5 представлен график, в котором скважность [%] модулированного по ширине импульса на выходе измерительной аппаратуры, реализованной с компонентными значениями в схемах фиг.2, 3, 4, показана на вертикальной оси как функция сопротивления [Ом] датчика, представленного на логарифмической шкале горизонтальной оси. На графике виден линейный участок в пределах диапазона сопротивления датчика 1 кОм … 5 кОм, который является обычным и показывает, что скважность широтно-модулированного импульсов быстро возрастает пропорционально увеличению сопротивления датчика при малых значениях сопротивления.
Несмотря на то что изобретение подробно описано на примере отдельного варианта его реализации, понятно, что квалифицированный специалист может использовать настоящее изобретение в различных формах, но в пределах, обозначенных формулой изобретения.
Изобретение применимо к любому способу измерения сопротивления, а диапазон измерения может быть приспособлен к использованию путем изменения значений компонентов в схеме. Принцип изобретения не очень подходит для измерения сопротивления датчиков с очень низким сопротивлением (меньше 1 Ом), поскольку возрастают требования к источнику тока. Техническое решение в соответствии с изобретением имеет невысокую стоимость, а также применимо к схемам измерения сопротивления, для которых не требуется развязки.
Изобретение можно применять для измерения емкостного датчика, если балластный резистор заменить на высококачественную емкость, включенную последовательно. В этом случае емкостной фильтр не сможет использоваться на входах операционных усилителей в усилительных каскадах (блок С и блок Е), проще всего использовать повторитель напряжения с высоким входным импедансом в качестве общего предкаскада для этих блоков и подавать сигнал после фильтрации на выход этого каскада.
Альтернативный способ передачи выходного импульсно-модулированного сигнала к измерительной аппаратуре заключается в том, что вместо оптоизолятора может быть использован компаратор (блок G) с включением дополнительного сопротивления нагрузки параллельно блоку A (DC/DC трансформатор).
Вторичный дополнительный ток, протекающий через сопротивление нагрузки, определяется по возросшей величине тока в первичной обмотке DC/DC трансформатора и может быть обнаружен путем измерения падения напряжения на малом сопротивлении, соединенном с первичной обмоткой. Преимущества этого варианта заключаются в экономичности и долговременной надежности компонентов. Но при этом частота модулированных по ширине импульсов должна быть уменьшена с 40 Гц до 10 Гц, что увеличит быстродействие измерительной аппаратуры.
Вместо кодирования сигнала датчика методом широтно-импульсной модуляции возможно использовать какой-либо другой метод перевода сигнала в цифровую форму.

Claims (6)

1. Схема измерения сопротивления датчика, содержащая соединительный узел (блок Т) датчика для соединения резистивного датчика (Rx) со схемой (блок D) делителя напряжения, средство (блок С) подачи напряжения (UD) на схему делителя напряжения, которая содержит сопротивление (R519, R520), последовательно соединенное с датчиком, а также средства (L501, L502, С508, R521, С509) для преобразования напряжения (Ux) на сопротивлении датчика в сигнал (FB_VS) датчика, и средства для обработки и дальнейшей передачи сигнала датчика, отличающаяся тем, что средство (блок С) подачи напряжения на схему (блок D) делителя напряжения выполнено так, чтобы уменьшать подаваемое напряжение (UD) в зависимости от величины сопротивления (Rx) датчика.
2. Схема измерения по п.1, отличающаяся тем, что средство (блок С) подачи напряжения содержит неинвертируемый усилительный каскад (А501-В, R515, R524) для усиления сигнала (FB_VS) датчика и дифференциальный усилительный каскад (А501-С, R510, R514), который на основе разности между усиленным сигналом датчика, поданным на его инвертируемый (-) вход, и регулируемым опорным напряжением (UREF), поданным на его неинвертируемый (+) вход, предназначен для передачи напряжения (UD) на схему (блок D) делителя напряжения.
3. Схема измерения по п.1 или 2, отличающаяся тем, что содержит средства (блок Е) для усиления сигнала (FB_VS) датчика в сигнал напряжения (UE), генератор (блок F) пилообразного напряжения, компаратор (блок G) для получения кодированного сигнала с помощью широтно-импульсной модуляции в результате сравнения сигнала напряжения (UE) и выходного напряжения (UF) генератора пилообразного напряжения, а также средства (блок Н) для дальнейшей передачи импульсно-модулированного сигнала.
4. Способ измерения сопротивления датчика, в котором напряжение (UD) подают на схему (блок D) делителя напряжения и далее через последовательное сопротивление (R519, R520) на датчик (Rx) сопротивления, при этом напряжение (Ux) на сопротивлении датчика преобразуют в сигнал (FB_VS) датчика, который обрабатывают для дальнейшей передачи, отличающийся тем, что напряжение, подаваемое на схему (блок D) делителя напряжения уменьшают в зависимости от сопротивления (Rx) датчика.
5. Способ измерения сопротивления датчика по п.4, отличающийся тем, что напряжение, поданное на схему датчика уменьшают по существу по логарифмической зависимости от сопротивления (Rx) датчика.
6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что сигнал (FB_VS) датчика усиливают в сигнал напряжения (UE), которое сравнивают с пилообразной волной (UF) для формирования кодированного сигнала методом широтно-импульсной модуляции и его дальнейшей передачи.
RU2007100360/09A 2004-06-10 2005-06-08 Схема измерения сопротивления датчика с гальванической развязкой RU2350003C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20040802 2004-06-10
FI20040802A FI117409B (fi) 2004-06-10 2004-06-10 Anturiresistanssin isoloitu mittauspiiri

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007100360A RU2007100360A (ru) 2008-07-20
RU2350003C2 true RU2350003C2 (ru) 2009-03-20

Family

ID=32524477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007100360/09A RU2350003C2 (ru) 2004-06-10 2005-06-08 Схема измерения сопротивления датчика с гальванической развязкой

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7592820B2 (ru)
EP (1) EP1779487B1 (ru)
CN (1) CN100481664C (ru)
CA (1) CA2565288C (ru)
FI (1) FI117409B (ru)
RU (1) RU2350003C2 (ru)
WO (1) WO2005122354A1 (ru)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8049145B1 (en) * 2006-04-19 2011-11-01 Agerson Rall Group, L.L.C. Semiconductor device having variable parameter selection based on temperature and test method
DE112006004121A5 (de) * 2006-09-06 2009-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Schutzschaltung zum Schutz eines Geräts, insbesondere eines Elektromotors, vor einer thermischen Überlastung
EP2363067B1 (en) * 2007-01-19 2016-01-06 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Arousal state classification model generating device, arousal state classifying device, and warning device
DE102007028929B3 (de) * 2007-06-22 2008-09-25 Continental Automotive Gmbh Messfühler zum Einsatz bei einer Leistungselektronik
US20090195179A1 (en) * 2008-02-05 2009-08-06 Joseph Peter D Power line communication
US8384399B2 (en) * 2008-08-28 2013-02-26 Infineon Technologies Ag System including capacitively coupled electrodes and circuits in a network
US8478558B2 (en) * 2008-12-18 2013-07-02 Kohler Co. Method for processing a temperature sensor signal
GB2487385B (en) * 2011-01-19 2016-01-20 Gm Global Tech Operations Inc Circuit and method for measuring a resistance value of a resistive component
US8760170B2 (en) * 2011-01-28 2014-06-24 Schneider Electric Solar Inverters Usa, Inc. Fuse continuity detection
TW201246765A (en) * 2011-05-13 2012-11-16 Silicon Motion Inc Charge-discharge device
FR2984495B1 (fr) * 2011-12-15 2016-04-15 Valeo Systemes De Controle Moteur Procede de mesure de la temperature
US10310006B2 (en) 2013-03-15 2019-06-04 Hubbell Incorporated DC high potential insulation breakdown test system and method
CN103785173A (zh) * 2014-03-06 2014-05-14 苏州运智互动科技有限公司 Android系统双体感外设数据区分获取方法
US9274007B2 (en) 2014-03-28 2016-03-01 Darryl G. Walker Semiconductor device having temperature sensor circuits
JP6096718B2 (ja) * 2014-06-13 2017-03-15 ファナック株式会社 複数のｐｔｃサーミスタを備えた電動機の過熱検出装置
US9645191B2 (en) 2014-08-20 2017-05-09 Darryl G. Walker Testing and setting performance parameters in a semiconductor device and method therefor
US9613719B1 (en) 2015-02-17 2017-04-04 Darryl G. Walker Multi-chip non-volatile semiconductor memory package including heater and sensor elements
US10763740B2 (en) 2016-04-15 2020-09-01 Emerson Climate Technologies, Inc. Switch off time control systems and methods
US10656026B2 (en) 2016-04-15 2020-05-19 Emerson Climate Technologies, Inc. Temperature sensing circuit for transmitting data across isolation barrier
US10312798B2 (en) 2016-04-15 2019-06-04 Emerson Electric Co. Power factor correction circuits and methods including partial power factor correction operation for boost and buck power converters
US9933842B2 (en) 2016-04-15 2018-04-03 Emerson Climate Technologies, Inc. Microcontroller architecture for power factor correction converter
US10277115B2 (en) 2016-04-15 2019-04-30 Emerson Climate Technologies, Inc. Filtering systems and methods for voltage control
US10284132B2 (en) 2016-04-15 2019-05-07 Emerson Climate Technologies, Inc. Driver for high-frequency switching voltage converters
US10305373B2 (en) 2016-04-15 2019-05-28 Emerson Climate Technologies, Inc. Input reference signal generation systems and methods
CN106374431A (zh) * 2016-08-29 2017-02-01 沈前保 一种电动机绕组超温电子保护器
DE102017214214A1 (de) * 2017-08-15 2019-02-21 Robert Bosch Gmbh Temperatursensorschaltung
EP3617677A1 (de) * 2018-08-31 2020-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Schutztrennungsmodul für eine elektrische maschine
US11018660B2 (en) 2018-09-07 2021-05-25 Analog Devices Global Unlimited Company Multi-mode feedback control through digital isolator
CN109163819B (zh) * 2018-10-15 2021-01-05 西安爱生技术集团公司 一种具有线性高精度的无人机发动机缸温测量器
KR102611341B1 (ko) * 2018-10-29 2023-12-08 삼성전자주식회사 토글 신호의 듀티 타이밍을 검출하는 듀티 타이밍 검출기, 듀티 타이밍 검출기를 포함하는 장치, 그리고 토글 신호를 수신하는 장치의 동작 방법
US11287456B2 (en) * 2019-04-17 2022-03-29 S&C Electric Company Capacitive compensated voltage sensor

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2749512A (en) 1952-08-23 1956-06-05 Bell Telephone Labor Inc Ohmmeter
US2871446A (en) 1955-01-28 1959-01-27 Continental Oil Co Wide-range resistance and resistivity measuring apparatus
SU447630A1 (ru) 1968-07-25 1974-10-25 Институт электродинамики Академии наук Украинской ССР Устройство дл измерени параметров комплексных сопротивлений,включенных по четырехзажимной схеме
US4060715A (en) * 1976-07-16 1977-11-29 The Perkin-Elmer Corporation Linearized bridge circuitry
FR2400208A1 (fr) * 1977-08-11 1979-03-09 Thebault Raymond Appareil de mesure de resistance en fonction de la frequence et de l'amplitude du courant
US4161880A (en) * 1978-01-05 1979-07-24 Electromedics, Inc. Linearized digital thermometer
US4206648A (en) * 1979-02-26 1980-06-10 Rca Corporation Impedance measuring circuit
DE2934926A1 (de) * 1979-08-29 1981-03-26 Loher GmbH, 94099 Ruhstorf Temperaturueberwachung
SU898342A1 (ru) * 1980-05-20 1982-01-15 Пензенский Политехнический Институт Измеритель сопротивлени кондуктометрического датчика
IT1158312B (it) 1982-10-29 1987-02-18 Zeltron Spa Rilevatore di temperatura
JPS5991501A (ja) * 1982-11-18 1984-05-26 Nittan Co Ltd 温度検出器
US4546318A (en) 1983-03-11 1985-10-08 Mobil Oil Corporation Method for regulating current flow through core samples
DE3940341A1 (de) * 1989-12-06 1991-06-13 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur verbesserung der genauigkeit einer messwerterfassung
US5611952A (en) * 1994-06-30 1997-03-18 Jones; Thaddeus M. Temperature sensor probe and sensor detection circuit

Also Published As

Publication number Publication date
FI20040802A (fi) 2005-12-11
EP1779487A1 (en) 2007-05-02
US20070171055A1 (en) 2007-07-26
US7592820B2 (en) 2009-09-22
CN1965455A (zh) 2007-05-16
CA2565288A1 (en) 2005-12-22
EP1779487B1 (en) 2017-03-01
FI117409B (fi) 2006-09-29
EP1779487A4 (en) 2008-01-09
WO2005122354A1 (en) 2005-12-22
CA2565288C (en) 2014-05-27
FI20040802A0 (fi) 2004-06-10
RU2007100360A (ru) 2008-07-20
CN100481664C (zh) 2009-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2350003C2 (ru) Схема измерения сопротивления датчика с гальванической развязкой
US6795321B2 (en) Method and apparatus for sensing current and voltage in circuits with voltage across an LED
KR100578908B1 (ko) 진성 전력 변환기 소자의 열적으로 보상된 전류 감지
US5719519A (en) Circuit and method for reconstructing a phase current
US7310048B2 (en) Method and apparatus for sensing a current in a circuit
US4173739A (en) Overload detecting circuit for a PWM amplifier
JPH0746833A (ja) スイッチモード変換器の過負荷保護回路
US10615736B2 (en) Temperature monitoring
US6064191A (en) Current transducer and current-monitoring method
US10965240B2 (en) Method and circuit for detecting motor winding over temperature
CN102360236A (zh) 高电压端电流检测电路
WO2019200534A1 (zh) 交流电机绕组温度检测电路、温度检测仪及交流电机
KR101646852B1 (ko) 모터의 전류를 측정하는 방법 및 장치
WO2005024444A1 (en) Ac current sensor using triac and method thereof
US11630131B2 (en) Electrically-isolated high-voltage sensor with low power dissipation
CN112752959A (zh) 功率半导体开关元件的温度测量
US4962439A (en) Squaring circuit
US9997904B2 (en) Method for controlling trip event of inverter
SU1026256A1 (ru) Автогенераторный преобразователь
SU1404976A1 (ru) Устройство дл измерени параметров комплексных сопротивлений
CN117740180A (zh) 温度采集装置
CA1137590A (en) Two wire current transmitter with improved voltage regulator
SU1126820A1 (ru) Устройство дл измерени температуры обмотки электрической машины
RU2017091C1 (ru) Устройство для измерения температуры обмотки электрической машины
GB2315872A (en) Current transducer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170609