RU2680988C1 - Digital electric current meter - Google Patents

Digital electric current meter Download PDF

Info

Publication number
RU2680988C1
RU2680988C1 RU2018106657A RU2018106657A RU2680988C1 RU 2680988 C1 RU2680988 C1 RU 2680988C1 RU 2018106657 A RU2018106657 A RU 2018106657A RU 2018106657 A RU2018106657 A RU 2018106657A RU 2680988 C1 RU2680988 C1 RU 2680988C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
converter
fixed
digital
source
output
Prior art date
Application number
RU2018106657A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Гурами Николаевич Ахобадзе
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority to RU2018106657A priority Critical patent/RU2680988C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2680988C1 publication Critical patent/RU2680988C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: present invention relates to the field of information and measuring equipment. Essence of the claimed solution lies in the fact that a digital electric current meter containing a primary transducer in the form of a fixed coil and a moving coil located on an axis, the recorder and the first source, introduced the second source, large-scale amplifier, analogue-to-digital converter, transformer converter, which includes the first and second fixed windings and a moving winding rigidly fastened to the axis of the moving coil of the primary converter, the recorder is designed as a digital reading device, the output of the first source being connected to the fixed and movable coils of the primary converter, the output of the second source is connected to the first fixed winding of the transformer converter, second fixed winding of the latter is connected via a large-scale amplifier to the input of an analogue-to-digital converter, the output of which is connected to the input of a digital reading device.EFFECT: technical result of the proposed technical solution is to improve the measurement accuracy.1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.The present invention relates to the field of measuring equipment and can be used in process control systems.

Известно устройство, реализующее способ цифрового измерения электрических величин (см. RU 2567441 С1, 10.11.2015), содержащее неподвижной элемент, подвижной элемент, открытый резонатор, выполненный в виде плоской и вогнутой пластин, элемент ввода электромагнитных колебаний, соединенный с выходом микроволнового генератора, элемент вывода электромагнитных колебаний, подключенный к входу детектора и измеритель амплитудно-частотных характеристик. Здесь воздействуют преобразованной электрической величиной на вогнутую пластину открытого резонатора, измеряют резонансную частоту открытого резонатора и по измеренной частоте открытого резонатора, производят отсчет величины измеряемой электрической величины.A device is known that implements a method of digital measurement of electrical quantities (see RU 2567441 C1, 11/10/2015), comprising a fixed element, a movable element, an open resonator made in the form of a flat and concave plates, an input element of electromagnetic waves connected to the output of a microwave generator, an element for outputting electromagnetic waves connected to the input of the detector and a meter of amplitude-frequency characteristics. Here, the converted electric value is applied to the concave plate of the open resonator, the resonant frequency of the open resonator is measured, and the measured frequency of the open resonator is measured, and the measured electric quantity is counted.

Недостатком этого способа можно считать низкую чувствительность, связанную из-за недостаточной деформации вогнутой пластинки открытого резонатора при воздействии на нее подвижного элемента первичного преобразователя.The disadvantage of this method can be considered low sensitivity, due to insufficient deformation of the concave plate of the open resonator when exposed to a movable element of the primary transducer.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является принятый автором за прототип электродинамическое измерительное устройство (см. Информационно-измерительная техника и электроника: учебник для студентов высш. учеб. заведений / [Г.Г. Раннев, В.А. Сурогин, В.И. Калашников и др.]; под ред. Г.Г. Раннева. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия» 2007. с. 299), в котором для перемещения подвижной части используется энергия системы, состоящей из подвижной и неподвижной рамок (катушек) с токами. Неподвижная часть может иметь одну, чаще две катушки, соединенные между собой параллельно или последовательно, намотанные медным проводом, внутри которых располагается подвижная катушка, обычно бескаркасная. При протекании тока по катушкам подвижная катушка, укрепленная на оси, вращается внутри неподвижной катушки. Так как ось подвижной катушки скреплена со стрелкой аналогового отсчетного устройства, то по углу отклонения стрелки по шкале регистратора, судят о величине измеряемого параметра.The closest technical solution to the proposed device is the electrodynamic measuring device adopted by the author for the prototype (see Information-measuring equipment and electronics: textbook for students of higher educational institutions / [G. G. Rannev, V. A. Surogin, V. I. Kalashnikov et al.]; Edited by GG Rannev. - 2nd ed., Erased. - M: Publishing Center "Academy" 2007. p. 299), which uses the energy of the system to move the moving part consisting of movable and fixed frames (coils) with currents. The fixed part can have one, often two coils, connected to each other in parallel or in series, wound with a copper wire, inside of which there is a moving coil, usually frameless. When current flows through the coils, a movable coil mounted on an axis rotates inside a stationary coil. Since the axis of the moving coil is fastened to the arrow of the analog reading device, the angle of the arrow on the scale of the recorder is used to judge the value of the measured parameter.

Недостатком этого известного устройства можно считать невысокую точность, обусловленную колебаниями температуры окружающей среды и напряжения источника питания.The disadvantage of this known device can be considered low accuracy due to fluctuations in ambient temperature and voltage of the power source.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение точности измерения.The technical result of the proposed technical solution is to increase the accuracy of measurement.

Технический результат достигается тем, что в цифровой измеритель электрического тока содержит первичный преобразователь в виде неподвижной катушки и подвижной катушки, расположенной на оси, регистратор и первый источник. Введены второй источник, масштабный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, трансформаторный преобразователь, включающий в себя первую и вторую неподвижные обмотки и подвижную обмотку, жестко скрепленную с осью подвижной катушкой первичного преобразователя. Регистратор выполнен в виде цифрового отсчетного устройства, причем выход первого источника подключен к неподвижной и подвижной катушкам первичного преобразователя, выход второго источника соединен с первой неподвижной обмоткой трансформаторного преобразователя, вторая неподвижная обмотка последнего подключена через масштабный усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового отсчетного устройства.The technical result is achieved by the fact that the digital electric current meter contains a primary transducer in the form of a fixed coil and a movable coil located on the axis, a recorder and a first source. A second source, a large-scale amplifier, an analog-to-digital converter, a transformer converter, including the first and second fixed windings and a movable winding, rigidly fixed to the axis by a movable coil of the primary converter, are introduced. The recorder is made in the form of a digital readout device, with the output of the first source connected to the fixed and moving coils of the primary converter, the output of the second source connected to the first fixed winding of the transformer, the second fixed winding of the latter connected via a large-scale amplifier to the input of the analog-to-digital converter, the output of which is connected with the input of a digital reading device.

Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, вращение подвижной катушки первичного преобразователя с дальнейшим его преобразованием в электрический сигнал с учетом его масштабирования и цифрового кодирования, дает возможность произвести вычисление измеряемого тока в цифровом виде.The essence of the claimed invention, characterized by a combination of the above features, is that the rotation of the movable coil of the primary Converter with its further conversion into an electrical signal, taking into account its scaling and digital coding, makes it possible to calculate the measured current in digital form.

Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков, позволяет решить задачу измерения электрического тока цифровом виде на основе преобразования вращения подвижной катушки первичного преобразователя с дальнейшим его преобразованием в электрический сигнал с учетом его масштабирования и цифрового кодирования с желаемым техническим результатом, т.е. повышением точности измерения электрического тока.The presence in the inventive method of a combination of the listed existing features allows us to solve the problem of measuring the electric current in digital form based on the conversion of rotation of the moving coil of the primary converter with its further conversion into an electric signal, taking into account its scaling and digital encoding with the desired technical result, i.e. increasing the accuracy of measuring electric current.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.The drawing shows a functional diagram of the proposed device.

Устройство содержит первый источник 1, первичный преобразователь 2, второй источник 3, трансформаторный преобразователь 4, масштабный усилитель 5, подключенный выходом к входу аналого-цифрового преобразователя 6 и цифровое отсчетное устройство 7.The device comprises a first source 1, a primary converter 2, a second source 3, a transformer converter 4, a scale amplifier 5 connected by an output to the input of an analog-to-digital converter 6, and a digital readout device 7.

Измеритель работает следующим образом. Выход первого источника тока 1 (измеряемого) подключают к подвижной и неподвижной катушкам первичного преобразователя (электродинамического) 2. При протекании токов по этим катушкам, подвижная катушка начинает вращаться внутри неподвижной катушки. Одновременно с этим вращается и ось, на которой укреплена подвижная катушка. При этом угол вращения подвижной катушки и оси находится в зависимости от величины тока (измеряемого), протекающего по цепи катушек.The meter works as follows. The output of the first current source 1 (measured) is connected to the moving and fixed coils of the primary transducer (electrodynamic) 2. When currents flow through these coils, the moving coil starts to rotate inside the fixed coil. At the same time, the axis on which the movable coil is mounted rotates. In this case, the rotation angle of the movable coil and the axis depends on the magnitude of the current (measured) flowing along the coil circuit.

Согласно предлагаемому техническому решению ось подвижной катушки первичного преобразователя жестко скрепляют с подвижной обмоткой (перемещающийся короткозамкнутый виток) трансформаторного преобразователя 4 (см. Информационно-измерительная техника и электроника: учебник для студентов высш. учеб. заведений / [Г.Г. Раннев, В.А. Сурогин, В.И. Калашников и др.]; под ред. Г.Г. Раннева. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия» 2007. с. 418-419). Выход второго источника напряжения 3 соединяют с первой неподвижной обмоткой трансформаторного преобразователя. В данном случае во второй неподвижной обмотке трансформаторного преобразователя (взаимоиндуктивного), ввиду протекания переменного тока по первой неподвижной обмотке этого же преобразователя, индуцируется электродвижущаяся сила (ЭДС) Е2, величина которой функционально связана с положением подвижной обмотки (короткозамкнутого витка) в воздушном зазоре магнитопровода трансформаторного преобразователя. В рассматриваемом случае, так как короткозамкнутый виток жестко скреплен с осью подвижной катушки первичного преобразователя, то вращение этой подвижной катушки, приводящее к перемещению короткозамкнутого витка по воздушному зазору магнитопровода трансформаторного преобразователя, обусловит однозначную зависимость ЭДС Е2 от величины (угла) вращения подвижной катушки, т.е. от значения измеряемого тока. Следовательно, ЭДС Е2 может быть использована для вычисления измеряемого тока. В соответствии с этим вторую неподвижную обмотку трансформаторного преобразователя подключают к входу масштабного усилителя (преобразователя) 5. Здесь производится масштабирование (преобразование) поступившего на вход последнего электрического аналогового сигнала (напряжения), которое включает в себя, приведение в соответствие уровня входного согнала масштабного преобразователя с требуемым диапазоном изменения входного сигнала аналого-цифрового преобразователя 6, подключенного входом к выходу масштабного усилителя и подавление излишних помех, присутствующих его во входном сигнале. Поступивший на вход аналого-цифрового преобразователя сигнал (напряжение) в нем преобразуется в соответствующий двоичный цифровой код. В данном измерителе, так как выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом цифрового отсчетного устройства 7, то в цифровом индикаторе последнего отображается измеряемый ток в виде числового значения.According to the proposed technical solution, the axis of the movable coil of the primary transducer is rigidly fastened to the movable winding (moving short-circuited coil) of the transformer transducer 4 (see Information-measuring equipment and electronics: textbook for students of higher educational institutions / [G. G. Rannev, V. A. Surogin, V. I. Kalashnikov et al.]; Edited by G. G. Rannev. - 2nd ed., Sr. - M: Publishing Center "Academy" 2007. p. 418-419). The output of the second voltage source 3 is connected to the first fixed winding of the transformer converter. In this case, in the second fixed winding of the transformer transducer (mutually inductive), due to the flow of alternating current through the first fixed winding of the same transducer, an electromotive force (EMF) E 2 is induced, the value of which is functionally related to the position of the movable winding (short-circuited coil) in the air gap of the magnetic circuit transformer converter. In the case under consideration, since the short-circuited coil is rigidly bonded to the axis of the movable coil of the primary transducer, the rotation of this movable coil, which leads to the movement of the short-circuited coil through the air gap of the magnetic core of the transformer, will uniquely determine the EMF E 2 on the magnitude (angle) of rotation of the movable coil, those. from the value of the measured current. Therefore, EMF E 2 can be used to calculate the measured current. In accordance with this, the second stationary winding of the transformer converter is connected to the input of the scale amplifier (converter) 5. Here, the last received electrical analog signal (voltage) is scanned (converted), which includes adjusting the input level to match the scale converter with the required range of the input signal of the analog-to-digital Converter 6, connected by the input to the output of the scale amplifier and the suppression of unnecessary interference present in the input signal. The signal (voltage) received at the input of the analog-to-digital converter is converted into the corresponding binary digital code. In this meter, since the output of the analog-to-digital converter is connected to the input of the digital reading device 7, the measured current is displayed in the digital indicator of the latter as a numerical value.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении вращение подвижной катушки первичного преобразователя с дальнейшим его преобразованием в электрический сигнал с учетом его масштабирования и цифрового кодирования, дает возможность произвести вычисление измеряемого тока в цифровом виде более высокой точности измерения.Thus, in the proposed technical solution, the rotation of the movable coil of the primary transducer with its further conversion into an electrical signal, taking into account its scaling and digital coding, makes it possible to calculate the measured current in digital form with a higher measurement accuracy.

Предлагаемый измеритель может быть применен не только для измерения токов, но и для измерения напряжений и мощностей.The proposed meter can be used not only for measuring currents, but also for measuring voltages and powers.

Claims (1)

Цифровой измеритель электрического тока, содержащий первичный преобразователь в виде неподвижной катушки и подвижной катушки, расположенной на оси, регистратор и первый источник, отличающийся тем, что в него введены второй источник, масштабный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, трансформаторный преобразователь, включающий в себя первую и вторую неподвижные обмотки и подвижную обмотку, жестко скрепленную с осью подвижной катушкой первичного преобразователя, при этом регистратор выполнен в виде цифрового отсчетного устройства, причем выход первого источника подключен к неподвижной и подвижной катушкам первичного преобразователя, выход второго источника соединен с первой неподвижной обмоткой трансформаторного преобразователя, вторая неподвижная обмотка последнего подключена через масштабный усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового отсчетного устройства.A digital electric current meter containing a primary converter in the form of a fixed coil and a moving coil located on the axis, a recorder and a first source, characterized in that a second source, a large-scale amplifier, an analog-to-digital converter, a transformer converter, including the first and the second fixed windings and a movable winding, rigidly fastened to the axis of the movable coil of the primary transducer, while the recorder is made in the form of a digital readout device VA, and the output of the first source is connected to the fixed and moving coils of the primary converter, the output of the second source is connected to the first fixed winding of the transformer, the second fixed winding of the latter is connected through a large-scale amplifier to the input of the analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input of the digital readout device.
RU2018106657A 2018-02-22 2018-02-22 Digital electric current meter RU2680988C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018106657A RU2680988C1 (en) 2018-02-22 2018-02-22 Digital electric current meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018106657A RU2680988C1 (en) 2018-02-22 2018-02-22 Digital electric current meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2680988C1 true RU2680988C1 (en) 2019-03-01

Family

ID=65632622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018106657A RU2680988C1 (en) 2018-02-22 2018-02-22 Digital electric current meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2680988C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2077107C1 (en) * 1994-11-17 1997-04-10 Уфимский государственный авиационный технический университет Transformer converter
RU150176U1 (en) * 2014-09-11 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE
RU150386U1 (en) * 2014-09-15 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE
RU2567441C1 (en) * 2014-05-29 2015-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Digital measurement of electric magnitudes
RU2626387C1 (en) * 2016-10-14 2017-07-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Device for electric current measurement

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2077107C1 (en) * 1994-11-17 1997-04-10 Уфимский государственный авиационный технический университет Transformer converter
RU2567441C1 (en) * 2014-05-29 2015-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Digital measurement of electric magnitudes
RU150176U1 (en) * 2014-09-11 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE
RU150386U1 (en) * 2014-09-15 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) HIGH VOLTAGE DIGITAL CURRENT MEASUREMENT DEVICE
RU2626387C1 (en) * 2016-10-14 2017-07-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Device for electric current measurement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS60104263A (en) Detector measuring parameter
US3855522A (en) Electromagnetic type measuring apparatus for digitally measuring electric conductivity
RU2680988C1 (en) Digital electric current meter
Wang et al. Split core closed loop Hall effect current sensors and applications
KR100724101B1 (en) AC current sensor using air core
Ward Measurement of current using Rogowski coils
RU2758812C1 (en) Device for registration of hysteresis loops of ferromagnetic materials
CN112526212A (en) Conductivity measuring device and method capable of compensating environmental changes
RU2365909C2 (en) Saline tester
RU2647180C1 (en) Coating thickness measuring device
JPH0124266B2 (en)
SU1337821A1 (en) Conductivity apparatus
JPH0614112B2 (en) Current measuring device
SU567090A1 (en) Electric transducer of displacement
CA1037122A (en) Current measuring device
SU1748103A1 (en) Electronic electric power counters testing bed
SU775613A1 (en) Mechanical stress measuring device
SU697841A1 (en) Temperature measuring device
SU127923A1 (en) Linear-to-Voltage Transformer Converter
RU2238572C2 (en) Attachable ferromagnetic coercimeter
RU1637530C (en) Device to measure transfer currents
SU830244A1 (en) Device for measuring phase-wound rotor induction motor rotational speed
SU1702286A1 (en) Method of nondestructive testing of electromagnetic, physical and chemical parameters of ferromagnetic materials and device to implement it
SU1350585A1 (en) Device for non-contact measurement of liquid electric conduction
RU2239789C1 (en) Method of measuring flow rate of liquid and electromagnetic transducer for measuring flow rate of liquid