SU813273A1 - Автокомпенсационный измерительплОТНОСТи TOKA B элЕКТРОлиТЕ - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и мо;г.ет быть использовано в информационно-измерительной технике дл  контрол  плотнос ти тока при гальванических покрыти х Известно устройство, содержащее датчик в виде двух ферромагнитных сердечников тороидальнСй формы с обмотками возбу едени , выходными и обратной св зи, источник высокочастот ного напр жени , к которому подключены через резистор обмотки вобуждени , последовательно включенные усилитель низкой частоты, синхронный детектор, усилитель посто нного тока со сглаживающим фильтром, индикаторное устройство, другой резистор и обмотка обратной св зи И Недостатками такого устройства  в л ютс  невысока  то 1ность, изменение чувствительности, при существенных изменени х температуры ферромагнитны сердечников датчика, вли ние удельно го сопротивлени  электролита на показани  и разброс параметров, в отдел ных идентичных устройствах, что вызвано практическими, трудност ми обеспечени  достаточно высокого петлевого коэффициента усилени  в устройств и существенным разбросом параметров ферромагнитных сердечников и соответственно обмоток и заставл ет производить индивидуальную подгонку каждого датчика. Цель изобретени  - повышение точности измерени , улучшение воспроизводимости характеристик и уменьшение вли ни  температурных изменений параметров ферромагнитных сердечников. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее датчик в виде двух ферромагнитных сердечников тороидальной формы с обмотками возбуждени , выходными и обратной св зи, источник высокочастотного напр жени , к которому подключены через резистор обмотки возбуждени , последовательно включенные усилитель низкой частоты, синхронный детектор, усилитель посто нного тока со сглаживающим фильтром, индикаторное устройство , другой резистор и обмотка обратной св зи, введены источник пр моугольного напр жени  с трансформаторным выходом, дополнительный синхронный детектор, две обмотки модул ции, активный детектор и активный фильтр, причем один из выходов источника пр моугольного напр жени  через третий резистор соединен с двум  последовательно соединенными обмотками модул ции , а выходные обмотки датчика подклю ёны к дополнительному синхронному детектору,управл ющий вход которого через четвертый и п тый резисторы подключен к выходу источника пр моугольного напр жени , дополнительный синхронный детектор через активный детектор и активный фильтр подключен ко входу усилител  низкой частоты.

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема устройства; на фиг. 2-5 напр жени  в характерных точках схемы устройства.

Устройство состоит из датчика 1 плотности тока дифференциальной конструкции , который включает в себ  два одинаковых тороидальных ферромагнитных сердечника 2 и 3 с обмотками. Эти сердечники собраны вместе и имеют одно общее внутреннее окно известной плщади . Обмотки модул ции 4 и 5 возбуждени  б и 7 и выходные 8 и 9, намотанные на разных сердечниках,имеют соответственно одинаковое количество витков. Оба сердечника охвачены обмоткой обратной св зи 10. Обмотки 47 соединены последовательно, так что магнитные потоки, coздaвae Iыe ими, направлены в разные стороны. Обмотки 4 и 5 через третий резистор 11 подключены к источнику 12 пр моугольного напр жени , имеющего трансформаторный выход. Обмотки б и 7 через резистор 13 подключены к источнику 14 высокочастотного напр жени . Сигнал с датчика снимаетс  с обмоток 8 и 9 и подаетс  на дополнительный синхронный детектор 15. Назначение синхронного детектора-коммутировать концы обмоток 8 и 9 в соответствии с изменением пр моугольного низкочастотного напр жени  модул ции. Дл  этого его управл ющие входы подключены к , обмоткам 16 и 17 источника пр моугольного напр жени  через четвертый и щестой резисторы 13 и 19. Синхронный детектор 12 в зависимости от фазы низкочастотного пр моугольного напр жени  подключают обмотки 8 и 9 теми или иными концами ко входу- активного детектора 20.

Активный детектор собран по схеме однополупериодного выпр мител . Выход активного детектора 20 подключен к активному фильтру 21. Назначение фильтра 21 - сгладить пульсации высокочастотного напр жени  и выделить огибающую низкочастотного напр жени  модул ции. Активный фильтр выполнен , например по схеме интегрирукицего усилител , посто нна  времени которого намного больше периода высокочастотного напр жени  питани  и меньше периода низкочастотного. Усилитель 22 низкой частоты подключен ко входу активного фильтра. Низкочастотное напр жение выпр мл етс  однополупериодным синхронным детектором 23. Управл ющий вход детектора 23 подключен к обмотке 24 источника пр моугольного напр жени  через упругий резистор 25. Выход усилител  посто нного тока со сглаживающим фильтром 26 через индикаторный прибор 27 (миллиамперметр) замкнут на обмотку 10, охватывающую оба ферромагнитных сердечника. Ток этой обмотки создает магнитное поле, компенсирующее действие магнитного пол  измер емого тока, протекающего через известную площадь внутреннего окна датчика.

Величины источников 12 и 14 и резисторы 11 и 13 выбраны так, что ток высокочастотного напр жени  источника 14 значительно меньше тока низкочастотного напр жени  источника 12.

Устройство работает следующим образом .

Claims (3)

1. Пусть ферромагнитные сердечники датчиков и соответствующие обмотки абсолютно идентичны. При отсутствии измер емого тока напр женность магнитного пол  в каждом сердечнике складываетс  из напр женности высокочастотного и низкочастотного магнитных полей. Так как крива  намагничивани  ферромагнитных сердечников всегда симметрична относительно оси ординат и нелинейна, то на обмотках 8 и 9 при отсутствии измер емого ток будет.напр жение, форма которого показана на фиг.
2. 2. Характер изменени  напр жени  обусловлен тем, что при воздействии низкочастотного напр жени  напр женность периодически переходит с правой ветви на левую, а таккак крива  намагничивани  нелинейна , то положительна  полуволна высокочастотного напр жени  в один полупериод низкочастотного напр жени  увеличивает магнитную проницаемость сердечников, а в другой - уменьшает, то же происходит при отрицательной полуволне. Соответственно амплитуды положительных и отрицательных полуволн высокочастотного напр жени  в соседние полупериоды низкочастотного напр жени  равны между собой. Это напр жение подаетс  на синхронный детектор 15, коммутируемый низкочастотным напр жением. В Один полуперибд низкочастотного напр жени  вывод обмотки 8 подключен ко входу детектора 20, а выход обмотки 9 к земле. Во второй полупериод вывод обмотки 8 подключен к земле, а вывод обмотки 9 ко входу детектора 20. Така  коммутаци  позвол ет устранить изменени  напр жени , вызванные нелинейностью сердечника и воздействием низкочастотного пр моугольного напр жени . Форма напр жени  на выходе синхронного детектора показана на фиг.
3. 3. После выпр млени  детектором 20 это напр жение подаетс  на активный фильтр 21, Так как посто нна  времени фильтра 21 намного больше периода высокочастотного питающего напр жени , то на выходе фильтра по витс  посто нное напр жение, пропорциональное посто н ной составл ющей входного сигнала. Усилитель 22 низкой частоты не пропускает посто нной составл ющей напр жени  актиЕ-ного фильтра 21, поэто му в остальных цеп х сигнал будет отсутствовать, и компенсирующий ток в обмотке 10 равен нулю. На это состо ние никак НС отражаютс  параметры ферромагнитных сердечников и обмоток , ибо при их изменении симметри  кривой намагничивани  все равно не мен етс , а, следовательно, отсут ствует И модул ци  БЬ сокочастот;-:о1О напр жени . При по влении посто нного тока, протекающего через окно датчика 1, возникает магнитное поле под..агничивани . Оно нарушает симметрию напр женностей , существующую ранее, з оба полупериода низкочастотного налр жени . в итоге из-за нелинейности ферромагнитных сердечников 2 и 3 рабочие точки, вокруг которых происходил высокочастотные изменени  напр женности в оба полупериода низкочастотного напр жени , смест тс  в одну сторону, что приведет к тому, что высокочастотное напр жение станет модулированным по амплитуде. Частота модул ции равна частоте низкочастотного напр жени , а глубина модул ции определ етс  величиной тока, протекающего через внутреннее окно. Модул ци  вызвана смещением ра&очих точек , вокруг которых происходит высокочастотное изменение напр жени  по нелинейной кривой намагничивани  фер ромагнитного материала. Форма сигнала на выходе обмоток 8 и 9 показана на фиг. 4, а сигнал на выходе син хронного детектора 15 - на фиг. 5. На выходе синхронногодетектора 15 по вл етс  небольша  посто нна  составл юща  (пунктирна  лини ), котора  не оказывает вли ние на работу прибора и в дальнейшем не рассматриваетс  (фиг. 5). После выпр млени  детектором 20 и сглаживани  высокочастотных пульсаций активным фильтром 21 на выходе усилител  22 низкой частоты напр жение огибающей пропорционально измер емому току. Это напр жение выпр мл етс  синхронным детектором 23, усили ваетс  и сглаживаетс  усилителем 26 посто нного тока. Посто нно напр жение с выхода усйлйтел  прикладываетс  к обмотке 10. В итоге датчик рабо тает при малых отклонени х от рабочей точки, не превышающих статизма систег/м. Таким образом, в данном измерителе входной измер емый ток вызывает амплитудную модул цию высокочастотного синусоидального напр жени , глубина которой пропорциональна этому току. Это модулированное напр жение преобразуетс , и в результате выдел етс  огибающа  модулированного сигнала, Огибсцоща  усиливаетс  и преобразуетс  в посто нное напр жение, компенсирующее входной сигнал. Такое преобразование при основном усилении на низкой частоте огибающей позвол ет получить высокий коэффициент усилени  по петле. Это, в свою очередь резко снижает статизм систелы и повышает точность устройства. Симметричность кривой намагничивани  и высокий общий коэффициент усилени  по петле практически полностью устран ют дрейф нул  при са; .;ь:х напОольших чувствительност х измерени , что также приводит к уменьшению его погрешностей. С изменением температуры симметри  кривой намагничивани  ферромагнитного материала не нарушаетс , поэтому температурна  погрешность датчика практически отсутствует . Так как в основу работы устройстга положена симметри  кривой намагничивани , и имеетс  возможность получить высокий коэффициент усилени  по петле, то параметры датчика не оказывают существенного вли ни  на результирующие характеристики измерительной цепи. Следовательно, воспроизводимость характеристик измерител  резко улучшаетс . Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет существенно повысить точность контрол  плотности тока в электролите и снизить требовани  к параметрам функциональных узлов , вход щих в него. Формула изобретени  Автокомпенсационный измеритель плотности тока в электролите, содержащий датчик в виде двух ферромагнитных сердечников тороидальной формы с обмотками возбуждени , выходными и обратной св зи, источник высокочастотного напр жени , к которому подключены через резистор обмотки возбуждени , последовательно включенные усилитель низкой частоты, синхронный детектор , усилитель посто нного тока со сглаживающим фильтром, индикаторное устройство, другой резистор и обмотка обратной св зи, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , улучшени , воспроизводимости характеристик и уменьшени  вли ни  температурных изменений параметров ферромагнитных сердечников, введ1эны источник пр моугольного напр жени  с трансформаторным выходом, дополнительный синхронный детектор, две обмотки модул ции , активный детектор и активНый фильтр, причем один из выходов источника пр моугольного напр жени  через Т( резистор соединен с двуы  последовательно соединенными обмотками модул ции,а выходные обмотки датчика подключены к дополнительному, синхронному детектору, управл ющий вход которого через четвертый и п тый резисторы подключен к выходу источника пр моугольного напр жени , дополнительный синхронный детектор через активный детектор и активный фильтр подключен ко входу усилител  низкой частоты.

   Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе 1. Блажкович Б.И. и др. Магнитомодул ционный гальванометр, - Приборы и системы управлени , 1975, № 4, с. 42, рис. 1.

   иг.г

   л

   ш

   L

   РигМ

   .5