SU1465709A1

SU1465709A1 - Датчик тока

Info

Publication number: SU1465709A1
Application number: SU874273378A
Authority: SU
Inventors: Кирилл Кириллович Крутиков; Дмитрий Борисович Изосимов; Сергей Викторович Байда; Галина Павловна Петрова; Алла Владимировна Виноградова; Татьяна Борисовна Грушенко
Original assignee: Смоленский филиал Московского энергетического института; Институт Проблем Управления (Автоматики И Телемеханики)
Priority date: 1987-05-26
Filing date: 1987-05-26
Publication date: 1989-03-15

Abstract

Изобретение относитс к области контрольно-измерительной техники. Цель изобретени - улучшение подавлени синфазных помех, повышение быстродействи , температурной стабильности , линейности передаточной характеристики . При изменении напр жени на шунте 9 измен ютс ток коллектора транзистора 4 и выходное напр жение дифференциального усилител 1« Соответственно измен ютс токи свето- диодов 19, 21, вход щих в состав дифференциальных оптронов, и выходзсое напр жение дифференциального усипите- л 22. Введение в устройство транзисторов 4, 11 в первичном и вторичном контурах, второго дифференциального оптрона, состо щего из светодиода 21, фотодиодов 12, позволило при равных входных напр жени х, т.е. при синфазных помехах, обеспечить равные напр жени на входах дифференциального усилител 1 и, таким образом, получить большой коэффициент подавлени синфазной помехи. Введение второго фотодиода 12 позволило получить большую гтгубину отрицательной обратной св зи и снизить температурную зависимость коэффициента усилени . Применение комплиментарных транзисторов 16, 17 дало возможность получить ну- левое выходное напр жение ди})ференци- ального .усилител 1 в случае измерени переменного тока и при нулевом напр жении на иунте 9. 1 ил. а t. (Л SH О) сл ч| о х

Description

Изобретение относитс к автомати- te и может быть использовано дл пребразовани сигнала тока в напр жеие , повтор ющее форму тока, с обесечением гальванической разв зки.

Цель изобретени - улучшение по- &влени синфазных помех, увеличение емпературной стабипьности линейности передаточной характеристики дат- Q ика, повьшение быстродействи .

На чертеже представлена принципильна схема датчика тока,

Датчик тока состоит из первичного и вторичного контуров, которые гальанически разделены. В первичном контуре инвертирующий и неинвертирующий входы дифференциального усилител соединены с входным каскадом 2, со- 2о сто щим из двух идентичных параллельых ветвей. Перва ветвь состоит из резистора 3, цервого трашзистора 4 транзисторной сборки 5, коллектор которого соединен с инвертирующим вхо- 25 р,ом дифференциального усилител 1 , а з1миттер соединен с катодом первого фотодиода 6 первого дифференциального сптрона и с первыми вьшодами резисторов 7 и 8, вторые вьшоды которых под-зо 1:л1очены соответственно к отрицательной шине первого источника питани и первому зажиму измерительного шунта 9, вл ющегос входом датчика тока , а второй зажим измерительного . ггунта соединен с общей шдаой первичного контура. Втора ветвь входного каскада состоит из резистора )0, од- йим вьюодом подсоединенного к положи- рельной шине первого источника пита- йи , а вторым - к коллектору второго Транзистора 1 Г транзисторной сЪорки . S и неинв.ертирующему входу усилител , а эмиттер транзистора 11 соединен t катодом третьего фотодиода 12 вто- :рого дифференциального оптрона, первыми вьюодами резисторов 13 и 14, вторые выводы которых соединены соответственно с отрицательной шиной и Общей шиной первого источника пита Нин. К базам транзисторов 4 и 11 под |ключен источник 5 опорного напр жени . Выход дифференциального усилите- л 1 подключен к базам транзисторов 16 и 17, имеющих разные структуры. :Эмиттер транзистора 16 через резистор 18 соединен со светодиодом 19 первого дифференциального оптрона,, а эмиттер транзистора 17 через резистор 20 под40

45

,- 50

о

0

5

0

ключей к светодиоду 21 второго дифференциального оптрона.

Вторичный контур содержит дифференциальный усилитель 22 и входной каскад 23,структура которого така же, как структура входного 1 аскада 2 первичного контура В состав каскада вход т второй фотодиод 6 первого дифференциального оптрона и четвертый фотодиод 2 второго дифференциального оптрона. Резистор 24 служит дл установки нул при нулевом входном сигнале, резистор 25 - дл установки необходимого коэффициента усилени .

Устройство работает следующим образом .

Входное напр жение, создаваемое измер емым током на измерительном шунте, поступает через резисторы 8 и 14 на эмиттеры транзисторов 4 и 11 входного каскада 2, При поступлении на входы входного каскада синфазного сигнала его выходное напр жение равно нулю, если строго идентичны ветви входного каскада. Дл этого используют высокоточные резисторы 3, 7, 10 и 13 и транзисторную сборку 5.

При изменении напр жени на шунте 9 измен етс ток коллектора транзистора 4. При изменении входного напр жени измен етс выходное напр жение дифференциального усилител Лив зависимости от знака этого напр жени измен етс ток эмиттера транзистора 16 или 17, а следователь но, и ток светодиода первого или второго оптрона. Допустим, входное напр жение инвертирующего входа усилител 1 меньше входного напр жени неинвертйрующего входа. Выходной сигнал дифференциального усилител 1 оказьшаетс положительным и управл ет током эмиттера U, следовательно, токо м светодиода второго оптрона. При увеличении выходного напр жени и тока змиттера увеличиваетс ток фотодиода в ветви входного каскада, подключенного к неинвертг-грующему входу дифференциального усилител 1, при этом уменьшаетс входное напр жение , подаваемое на неинвертирующий вход усилител 1. Таким образом осуществл етс оптическа отрицательна обратна св зь, применение которой позвол ет повысить температурную стабильность и улучшить линейность характеристики датч ика. Применение дл

14

регулировани токов светодиодов транзисторных источников тока, которые состо т из транзистора 16 и резисто- ра 18, из транзистора 17 и резистора 20 и управл ютс выходным напр жением усилител 1, позвол ет повысить быстродействие датчика тока.

Во входной каскад вторичного кон тура включен второй фотодиод 6 пер- вого дифференциального оптрона и четвертый фотодиод 12 второго дифференциального оптрона. Если входное напр жение равно нулю, токи светодиодов 19 и 21 практически равны, входные каскады 2 и 23 наход тс в равновесии . При изменении входного напр жени измен ютс токи светодиодов, входные каскады выход т из равновеси , на входах усилителей 1 и 22 по вл етс сигнал. Во вторичном контуре выходное напр жение усилител 22, . пропорциональное входному, усиливаетс до -нужной величины.

Claims

Формула изобретени

Датчик тока, содержащий в первичном контуре первый источник питани , измерительный шунт, первый, второй, третий, четвертый, п тый, шестой, седьмой и восьмой резисторы, первый дифференциальный усилитель, первый светодиод и первый фотодиод, относ щиес к первому дифференциальному оптрону, во вторичном контуре - второй источник питани , второй дифференциальный усилитель, дев тый, дес тый , одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый , четырнадцатый резисторы, второй фотодиод, относ щиес к первому дифференциальному оптрону, первый вьгоод первого резистора соединен с первым вьшодом первого источника пивьм выводом дес того резистора, второй вьшод одиннадцатого резистора соединен с первым выводом тринадцатого резистора, выход второго дифференциального усипител соединен с первым выводом четьфнадцатого резистора , второй вьюод которого соедине с инвертирующим входом второго диффе ренциального усилител , отличающийс тем, что, с целью улучшени подавлени синфазньк помех повышени быстродействи , температур ной стабильности, линейности передаточной характеристики, введены в пер вичнвм контуре первый и второй транзисторы , первой транзисторной сборки третий и четвертый транзисторы, второй дифференциальньм оптрон с вторым све то диодом и с третьим фотодиодом, первый источник опорного напр жени , во вторичном контуре введены п тый и шестой транзисторы второй транзистор ной сборки, четвертый фотодиод второ 25 го дифференциального оптрона, второй источник опорного напр жени , второй вьгоод первого резистора соединен с инвертирую1чим входом первого дифференциального усилител и с коллектором первого транзистора, эмиттер которого соединен с вторым вьтодом второго резистора, с катодом первого фотодиода первого .дифференциального оптрона и с вторым вьшодом третьего резистора, первый вывод которого сот единен с анодом первого фотодиода первого дифференциального оптрона, первьш вьтод четвертого резистора соед}шен с первым вьшодом первого источника питани , а второй вьтод с первым выводом первого источника питани , а второй вьшод четвертого резистора соединен с неинвертирующим входом первого дифференциального

. Л. ° третьего резисто- д усилител и с коллектором второго транра соединен с вторым вьшодом первого источника питани , первый вьюод второго резистора соединен с первым выводом измерительного шунта, первьй вьшод шестого резистора соединен с общей шиной первичного контура и с вторым вьтодом измерительного шунта, первый вывод дев того резистора соезистора , эмиттер которого соединен с первым вьшодом п того резистора, с вторым выводом шестого резистора и с като- дом третьего фотодиода второго диф- 50 Ференциального оптрона, анод которого соединен с вторым выводом п того резистора и с вторым выводом первого источника питани , выход первого диф- хгренцйального усилител соединен с

зистора, эмиттер которого соединен с первым вьшодом п того резистора, с вто рым выводом шестого резистора и с като дом третьего фотодиода второго диф- 50 Ференциального оптрона, анод которо го соединен с вторым выводом п того резистора и с вторым выводом первог источника питани , выход первого диф хгренцйального усилител соединен с

динен с первым выводом второго источника питани , первый вывод одиннадца- базами третьего и четвертого тран- того резистора соединен с вторым вы-зисторов, коллекторы которых соедиводом второго источника питани , катод второго фотодиода первого дифференциального оптрона соединен с Fenнены соответственно с вторым н пер- вым выводами первого источника питани , а эмиттеры подключены соответс

1465709

IQ

15

Ю

вьм выводом дес того резистора, второй вьшод одиннадцатого резистора соединен с первым выводом тринадцатого резистора, выход второго дифференциального усипител соединен с первым выводом четьфнадцатого рези. стора, второй вьюод которого соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усилител , отличающийс тем, что, с целью улучшени подавлени синфазньк помех, повышени быстродействи , температурной стабильности, линейности передаточной характеристики, введены в пер- вичнвм контуре первый и второй транзисторы , первой транзисторной сборки третий и четвертый транзисторы, второй дифференциальньм оптрон с вторым све то диодом и с третьим фотодиодом, первый источник опорного напр жени , во вторичном контуре введены п тый и шестой транзисторы второй транзисторной сборки, четвертый фотодиод второ- 5 го дифференциального оптрона, второй источник опорного напр жени , второй вьгоод первого резистора соединен с инвертирую1чим входом первого дифференциального усилител и с коллектором первого транзистора, эмиттер которого соединен с вторым вьтодом второго резистора, с катодом первого фотодиода первого .дифференциального оптрона и с вторым вьшодом третьего резистора, первый вывод которого сот единен с анодом первого фотодиода первого дифференциального оптрона, первьш вьтод четвертого резистора соед}шен с первым вьшодом первого источника питани , а второй вьтод с первым выводом первого источника питани , а второй вьшод четвертого резистора соединен с неинвертирующим входом первого дифференциального

0

5

0

д усилител и с коллектором второго транзистора , эмиттер которого соединен с первым вьшодом п того резистора, с вторым выводом шестого резистора и с като- дом третьего фотодиода второго диф- Ференциального оптрона, анод которого соединен с вторым выводом п того резистора и с вторым выводом первого источника питани , выход первого диф- хгренцйального усилител соединен с

базами третьего и четвертого тран- зисторов, коллекторы которых соединены соответственно с вторым н пер- вым выводами первого источника питани , а эмиттеры подключены соответственно к первому выводу седьмого и первому выводу восьмого резисторов, второй вьгоод седьмого резистора соединен с катодом первого светодиода первого дифференциального оптрона, второй вьвод восьмого резистора соединен с анодом второго светодиода второго дифференциального оптрона, катод.второго светодиода второго дифференциального оптрона соединен с вторым вьшодом первого источника питани , анод первого светодиода первого дифференциального оптрона соединен с первым вьшодом первого источника питани , базы первого и второго транзисторов соединены с первым зы- водом первого источника опорного напр жени , .второй вьтод которого сое динен с общей шиной первичного контура , второй вывод дев того резистора Соединен с. инвертирующим входом второго дифференциального усилител , с коллектором п того транзистора, эмиттер которого соединен с катодом

5

0

второго фотодиода первого дифференциального оптрона, анод которого соединен с вторьм вьшодом второго источника питани и с первым выводом одиннадцатого резистора, третий вьюод которого соединен с вторым вьюодом дес того резистора, первый вывод второго источника питани соединен с первым вьшодом двенадцатого резистора, второй вьшод которого соединен с неинвертирующим входом второго дифференциального усилител и с коллектором шестого транзистора, эмиттер которого соединен с.вторым выводом тринадцатого резистора и с катодом четвертого фотодиода второго дифференциального оптрона, анод которого соединен с BTOf&iM вьгаодом второго источника питани , базы п того и шестого транзисторов соединены с первым выводом второго источника опорного напр жени , второй вывод которого соединен с общей шиной вторичного контура.