Устройство для бесконтактного измерения тока

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к измерению токов бесконтактным способом, и может быть использовано при исследовании и проведении контрольных испытаний токовых процессов. Цель изобретения - повышение чувствительности - достигается введением второго дифференциального усилителя 8, корректирующего звена 9 и двух резисторов 5, 6. Устройство также содержит концентратор 1 магнитного поля, компенсирующую обмотку 2 обратной связи, токоведущий проводник 3, магниточувствительный элемент 4, первый дифференциальный усилитель 7. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1691797 А1 (я>s G 01 R 33/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

55EPsy",óå

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " -" :" "-"=" лыж

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4711610/21 (22) 29.05.89 (46) 15.11.91. Бюл. М 42 (72) А.Б, Артамонов, И.Э. Заливский, Э,М.

Колесник, Ф,П. Коршунов, А.И. Демченко и

А.Л. Потапов (53) 621.317,44 (088.8) (56) Проспект фирмы Liaisons Electronlques

Mecaniques SA Geneva. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к измерению токов бесконтактным способом, и может быть использовано при исследовании и проведении контрольных испытаний токовых процессов.

Цель изобретения — повышение чувстви. тельности — достигается введением второго дифференциального усилителя 8, корректирующего звена 9 и двух резисторов 5, 6.

Устройство также содержит концентратор 1 магнитного поля, компенсирующую обмотку 2 обратной связи, токоведущий проводник 3, магниточувствительный элемент 4, первый дифференциальный усилитель 7. 1 ил, 0

О

О

1691797

Изобретение относится к электротехнике, а именно к измерению токов бесконтакгным способом, и может быть использовано при исследовании и проведении контрольных испытаний токовых процессов. 5

Цель изобретения — повышение чувст° вител ьн ости.

На чертеже представлено устройство для бесконтактного измерения тока.

Устройство содержит концентратор 1 10 чагнитного поля, выполненный в виде феромагнитного кольца, компенсирующую оботку 2 обратной связи, расположенную на концентраторе 1, токоведущий проводник

3, пропущенный через концентратор 1, маг- 15 ниточувствительный элемент(МЧЭ) 4 в виде . преобразователя Холла (ПХ), расположенный в прорези концентратора 1 магнитного оля, первый резистор 5, через который ервый управляющий вход элемента 4 под- .20 включен к положительному полюсу (+U) ис1очника питания, второй резистор 6, через который второй управляющий вход элемента 4 подключен к отрицательному полюсу (-U) источника питания, первый дифферен- 25 циальный усилитель 7, входами подключенный к сигнальным выходам элемента 4, Второй дифференциальный усилитель 8. ервый вход которого подключен к выходу ервого дифференциального усилителя 7, а 30 торой вход усилителя 8 подключен к выхоу корректирующего звена 9, первый вход оторого подключен к положительному hoюсу (+U) источника питания, а второй вход одключен к отрицательному входу (-U) ис- 35 очника питания, выход устройства 10.

Устройство работает следующим обра ом, Ток питания магниточувствительного флемента 4 зависит от величины. резисторов 40

5, 6 и внутреннего сопротивления элемента

4 и определяется по формуле

1„„, = I+U I + 1-U I (1) где R5 — сопротивление резистора 5; . 45 йв — сопротивление резистора б;

R H- внутреннее сопротивление МЧЭ 4, При пропускании тока через токоведущий проводник 3 вокруг него образуется магнитное поле, которое концентрируется в: 50 прорези концентратора 1 на рабочей поверхности элемента Холла. Коэффициент концентрации магнитного поля в прорези, в которой находится элемент 4, определяется следующим образом:,, 55

K - 2 л г/4, (2) где r радиус кольца;

fg — ширина прорези.

Для увеличения концентрации магнитного поля концы концентратора 1 в области прорези выполнены в виде экспоненты.

Такой конфигурацией концентратора 1 магнитного поля достигается повышение чувствительностии устройства.

При прохождении магнитного поля через

МЧ Э 4 на сигнальных выходах возникает разность потенциалов, которая определяется из выражения

И, =R,, фЬ, Â), (3) где Ях.— коэффициент Холла;

1 — электрический ток;, d — толщина полупроводниковой пла- .

1 стины: (- длина полупроводниковой пластины, b - ширина полупроводниковой пластины, rp(5(b,Â) — функция, учитывающая зависимость напряжения Холла от соотношения геометрических размеров пластин, токовых и холловских электродов и свойств полупроводника..

С сигнальных выходов МЧЭ 4 разность потенциалов (3) поступает на входы первого усилителя 7. Коэффициент усиления этого. усилителя выбирают небольшим, порядка

100, с тем, чтобы ограничить усиление шума в сигнале. В выходном усиленном сигнале присутствует постоянная составляющая, обусловленная падением напряжения на внутреннем сопротивлении МЧЭ 4 R><, Так как при регистрации слабых токо- . вых сигналов необходим большой коэффициент усиления, то коэффициент усиления усилителя 8 выбирают на порядок выше, чем усилителя 7. Однако величина коэффициента усиления ограничена наличием постоянной составляющей. Для. компенсации постоянной составляющей предназначено корректирующее звено 9 и коррекцию осуществляют по выходу усилителя 8.

Таким образом, на выходе усилителя 8 присутствует лишь полезный сигнал. Второй усилитель 8 усиливает полезный сигнал

- до необходимого значения, Формула изобретения

Устройство для бесконтактного измерения тока, содержащее концентратор магнит- ного поля с прорезью, в которой расположен магниточувствительный элемент, компенсирующую обмотку обратной связи, расположенную на концентраторе, один из выводов которой соединен с выходом устройства, и дифференциальный усилитель, входами подключенный к сигнальным выходам магниточувствительного элемента, отл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены второй дифферен циал ьн ый усилитель, корректиру1691797

Составитель Л.Устинова

Техред М.Моргейтал

Корректор Э;Лончякова

Редактор М.Келемеш

Заказ 3926 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ющее звено и два резистора, причем выход первого дифференциального усилителя, подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к выходу корректирующего звена, одним входом подключенного. через первый резистор к первому управляющему входу > магниточувствительного элемента, выполненного в виде преобразователя

Холла, второй управляющий вход которого через второй резистор подключен к второму входу корректирующего звена, выход второго дифференциального усилителя нодклю5 чен к второму выводу компенсирующей обмотки обратной связи, а концы концентратора магнитного поля в области прорези выполнены в проекции на плоскость в виде экспоненты.