SU1112296A1 - Датчик тока - Google Patents

Abstract

1. ДАТЧИК ТОКА, содержащий магнитопровод из магнитом гкого материала , входную обмотку, магниточувствительные элементы, размещенные в зазорах магнитопровода из магнитом гкого материала, и усилитель, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и- расширени  диапазона измерений, в него введены две обмотки обратной св зи, две обмотки коррекции, корректирующее звено, первый и второй элементы сравнени , дифференциальный преобразователь напр жение - ток, два резистора , при этом магнитопровод из магнитом гкого материала выполнен закрытой формы, и в нем размещены соединенные по дифференциальной схеме обмотки обратной св зи и обмотки коррекции , последние подключены к корректирующему звену, выходы магниточувствительных элементов и выход корректирующего звена соединены с входами первого элемента сравнени , выход которого через усилитель соединен с входом дифференциального преобразовател  напр жение - ток, выходы последнего соединены с обмотками обратной св зи, последовательно с которыми включены резисторы, причем общие точки соединени  обмоток обратной св зи и резисторов соединены с вхо- i дами второго элемента сравнени . (Л 2. Датчик по п. 1, отлива ю щ и и с   тем, что, с целью упрощени  сопр жени  с цифровым электроприводом , в него введены бипол рный преобразователь напр жение - частота , реверсивный счетчик и таймер, причем вход бипол рного преобразовател  напр жение - частота подключен к второму элементу сравнени , а выходы подключены к входам реверсивного счетчика, управл ющий вход которого св зан с таймером.

Description

Изобретение относитс  к области электроизмерений и может найти при-менение , в частности, в технике электропривода с цифровым управлением дл  осуществлени  в системах управлени  электроприводом обратных св зей по току с гальванической разв зкой силовых цепей и цепей управлени .

Известен датчик посто нного тока, содержащий дифференциальный магнитопровод с двум  парами разделенных воздушными промежутками ветвей, две измерительные обмотки, источник посто нного подмагничивающего пол , два преобразовател  магнитной индукции в частоту, датчики которых размещены в зазорах магнитопровода, а измерительные блоки подключены к блоку вычитани  частот, при этом в нем измерительные обмотки нанесены на внешние ветви магнитопровода, а его внутренние ветви выполнены с площадью поперечного сечени , втрое меньшей основани  полюсных наконечников ГЛ .

Недостатком Датчика тока  вл етс  низка  чувствительность. На точность датчика тока вли ют погрешности от нелинейности и гистерезиса характеристик магнитопровода, а его применение ограничено малым частотным диапазо ном.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  датчик тока, содержащий магнитопровод из магнитом гкого материала, входную обмотку, магниточувствительные элементы, размещенные в зазорах магнитопровода из магнитом гкого материала , усилитель,- причем магнитопровод выполнен в виде двух соединенных торцами частей, одна из которых состоит из двух параллельных пластин с двум  расположенными между кра ми керамическими посто нными магнитами, соприкасаемыми одноименными полюсами с каждой из пластин, а друга  представл ет собой тороид с зазорами 2j .

На известный датчик тока вли ет нелинейность характеристик магнитодиодов и кривой намагничивани  магнитопровода . Вследствие открытой формы магнитопровода известный датчик чувствителен к внешним магнитным пол м и к расположенным вблизи металлическим предметам. Диапазон измерений ограничен областью насыщени  магнитопровода . Из-за инерционности магнитодиодов и вли ни  вихревых токов, возникающих в магнитопроводе, он обладает низким быстродействием.

Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона измер емых токов, а также упрощение сопр жени  с цифровым электроприводом.

Поставленна цель достигаетс  тем, что в датчик тока, содержащий магнитопровод из магнитом гкого материала, входную обмотку, магниточувствительные элементы, размещенные в зазорах магнитопровода из магнитом гкого материала , и усилитель, введены две обмотки обратной св зи, две обмотки коррекции, корректирующее звено, первый и второй элементы сравнени , дифференциальный преобразователь напр жение - ток и два резистора, при этом магнитопровод из магнитом гкого материала выполнен закрытой формы, и в нем размещены соединенные по дифференциальной схеме обмотки обратной св зи и обмотки коррекции, последние подключены к корректирующему звену,

выходы магниточувствительньк элементов и выход корректирующего звена соединены с входами первого элемента сравнени , выход которого через усилитель соединен с входом дифференциального преобразовател напр жение ток , выходы последнего соединены с обмотками обратной св зи, последовательно с которыми включены резисторы, причем общие точки соединени  обмоток обратной св зи и резисторов соединены с входами второго элемента сравнени  .

Кроме того, в датчик тока введены бипол рный преобразователь напр жение - частота, реверсивный счетчик и таймер, причем вход бипол рного преобразовател  напр жение - частота подключен к второму элементу сравнени , а выходы подключены к входам реверсивного счетчика, управл ющий вход которого соединен с таймером.

На фиг. 1 представлена структурна  схема датчика тока; на фиг. 2 функциональна  схема датчика тока.

. Датчик тока содержит входную обмотку , разделенную на две секции 1 и 2, магнитопровод из магнитом гкого материала из двух сердечников 3 и 4 закрытой формы, магниточувствительные элементы - магнитодиоды 5 и 6, обмотки 7 и 8 обратной св зи, обмотки 9 и 10 коррекции, корректирующее звено 11, первый элемент 12 сравнени . усилитель 13, дифференциальный преобразователь 14 напр жение.- ток, резисторы 15 и 16, второй элемент 17сравнени , бипол рный преобразователь 18 напр жение -частота, реверсИвный счетчик 19 и таймер 20. Секции 1 и 2 входной обмотки охватывают оба сердечника 3 и 4, в зазорах которых установлены магнитодиоды 5 и 6. Кроме того, на сердечниках 3 и 4 размещены обмотки 7 и 8 обратной св зи и обмотки 9 и 10 коррекции , которые в свою очередь соединены последовательно с корректиру ющим звеном 11. Выходы магнитодиодов . 5,6 и корректирующего звена 11 соеди нены с входами первого элемента 12 сравнени , выход которого через усилитель 13 соединен с входом дифферен циального преобразовател  14 напр же ние - ток. Выходы дифференциального преобразовател  14 напр жение - ток через -последовательно включенные резисторы 15 и 16 соединены с обмоткам 7 и 8 обратной св зи. Общие выводы резисторов 15, 16 и обмоток 7, 8 обратной св зи соединены с входами вто рого элемента 17 сравнени , выход которого соединен с входом бипол рного преобразовател  18 напр жение частота . Два выхода преобразовател  18соединены с входами реверсивного счетчика 19, управл ющий вход которо го соединен с выходом таймера 20. Сердечники 3 и 4 магнитопровода могут быть выполнены в виде броневых чашек, например, из рксифера типа Б. Корректирующее звено 11 представл ет собой интегрирующую КС-цепь. Датчик тока работает следующим образом. Изменение тока в секци х 1 и 2 входной обмотки измен ет величину магнитного пол  в сердечниках 3, 4 и следовательно, измен ет величину напр жени  на магнитодиодах 5 и 6. При этом включаетс  в работу контур автоматического регулировани , состо щий из магнитодиодов 5 и 6, первого элемента 12 сравнени , усилител  13, дифференциального преобразовател  14 напр жение - ток и обмоток 7 и В обратной св зи. Магнитное поле обмоток ) и 8 в одном из сердечников 3, 4 складываетс  с магнитным полем секций 1, 2 входной обмотки, а в другом - вычитаетс . Токи в обмотках 7 и 8 обратной св зи, измен  сь в противофазах, .компенсируют магнитное поле, создаваемое секци ми 1 и 2 входной обмотки. В результате поток магнитной индукции в зазорах сердечников 3, 4 и уровень сигнала на выходе магнитодиодов 5, 6 стабилизируютс . Рабоча  точка на кривой намагничивани , определ юща  магнитное состо ние сердечников 3, 4, и рабоча  точка на вольт-амперной характеристике магнитодиодов 5, 6 почти неподвижны, поэтому токи в обмотках 7 и 8 обратной св зи линейно завис т от входного тока. Вли ние инерционности магнитодиодов 5 и 6 на быстродействие контура автоматического регулировани  устранено с помощью обмоток 9 и 10 коррекции, подключенных через корректирующее звено 11 к первому элементу 12 сравнени . Дл  начального подмагничивани  сердечников 3, 4 и магнитодиодов 5, 6 рабоча  точка дифференциального преобразовател  14 напр жение - ток смещена на величину, необходимую дл  задани  в обмотках 7 и 8 обратной св зи тока подмагничивани . При использовании дифференциальных магнитодиодов 5 и 6 подмагничивание необ зательно. Напр жени  с резисторов 15 и 16 сравниваютс  при помощи второго элемента 17 сравнени . Разность этих напр жений подаетс  на вход бипол рного преобразовател  18 напр жение - частота. Импульсы унитарного кода с его выхода подсчитываютс  реверсивным счетчиком 19. Через равные промежутки времени , определ емые таймером 20, реверсивный счетчик 19 сбрасываетс  в нулевое состо ние. Параллельный двоичный код, фиксируемый в реверсивном счетчике 19 к концу каждого периода таймера 20, пр мо пропорционален среднему значению измер емого тока . Измерение среднего значени  тока в  корной цепи электродвигател  позвол ет контролировать приращение частоты вращени  вала b.U , так как . где К - коэффициент пропорциональности; J - момент инерции, приведенный к валу электродвигател ; I - среднее значение тока в  корной цепи электродвигател . Закрыта  форма сердечников 3 и 4 обеспечивает магнитное экранирова51 ние и защиту датчика от вли ни  вне них магнитных полей и близко расположенных ферромагнитных предметов. Линейна  зависимость токов в обмотках 7 и 8 обратной св зи от тока в секци х t и 2 входной обмотки пра тически устран ет погрешности датчи ка тока от вли ни  нелинейности и гистерезиса характеристик сердечников 3 и 4 магнитопровода и магнитодиодов 5 и 6. Благодар  незначительной амплиту де пол  , перемагничивани  вихревые токи в сердечниках 3 и 4 малы и не вли ют на динамическую точность измерений . При посто нстве потокОсцеплени  индуктивные сопротивлени  секций 1 и 2 входной обмотки и обмоток 7 и 8 обрьатной св зи близки к нулю, что дополнительно повьппает динамиче кие свойства датчика тока. Дифференциальный преобразователь 14 напр жение - ток предотвращает вредное вли ние ЭДС самоиндукции в обмотках 7 и 8 обратной св зи на 6 устойчивость контура автоматического регулировани , что позвол ет увеличить коэффициент усилени  усилител  13 и тем самым повысить быстродействие и уменьшить статическую ошибку датчика тока. Вли ние инерционности магнитодиодов 5 и 6 на быстродействие датчика тока устранено с помощью обмоток 9 и 10 коррекции и корректирующего звена 11, что в совокупности с эффектом, указанным выше, расшир ет полосу пропускани  частот по сравнению с известным датчиком, не менее чем на два пор дка . Статическа  точность предлагаемого датчика тока по сравнению с известным примерно на пор док вьш1е. Получение информации о среднем значении тока повьшает точность системы управлени  электроприводом, особенно при работе в режиме прерывистых токов. Представление же этой информации в цифровом виде позвол ет использовать предлагаемый датчик тока в цифровых системах управлени  электроприводом .

&оУ1чд

I

11

Svj

§5

v

Claims (2)

1. ДАТЧИК ТОКА, содержащий магнитопровод из магнитомягкого материала, входную обмотку, магниточувствительные элементы, размещенные в зазорах магнитопровода из магнитомягкого материала, и усилитель, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности и- расширения диапазона измерений, в него введены две обмотки обратной связи, две обмотки коррекции, корректирующее звено, первый и второй элементы сравнения, дифференциальный преобразователь напряжение - ток, два резистора, при этом магнитопровод из магнитомягкого материала выполнен закры той формы, и в нем размещены соединенные по дифференциальной схеме обмотки обратной связи и обмотки коррек ции, последние подключены к корректирующему звену, выходы магниточувствительных элементов и выход коррек тирующего звена соединены с входами первого элемента сравнения, выход которого через усилитель соединен с входом дифференциального преобразова теля напряжение - ток, выходы последнего соединены с обмотками обратной связи, последовательно с которыми включены резисторы, причем общие точки соединения обмоток обратной связи и резисторов соединены с вхо- g дами второго элемента сравнения.

2. Датчик поп. 1, отливающийся тем, что, с целью упрощения сопряжения с цифровым электроприводом, в него введены биполяр ный преобразователь напряжение - час- ^с тота, реверсивный счетчик и таймер, причем вход биполярного преобразователя напряжение - частота подключен к второму элементу сравнения, а выходы подключены к входам реверсивного счетчика, управляющий вход которого связан с таймером.