PL213252B1 - Sposób i układ do pomiaru prądu elektrycznego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do pomiaru prądu elektrycznego. Znajduje on zastosowanie zwłaszcza w elektronicznych układach pomiarowych dla małych prądów, rzędu kilkuset mA.

Znany jest sposób pomiaru prądu poprzez pomiar napięcia na rezystorze o małej wartości włączonym w obwód mierzonego prądu. Prąd wpływający do jednego zacisku pomiarowego wypływa w całości drugi, zaciskiem, lecz występuje spadek napięcia mię dzy zaciskami pomiarowymi. Znany jest także pomiar prądu za pomocą wzmacniacza operacyjnego z rezystorem w obwodzie ujemnego sprzężenia zwrotnego. Układ pomiarowy ma rezystor podłączony do źródła mierzonego prądu i ujemnego wejścia wzmacniacza operacyjnego, a jego druga końcówka podłączona jest do wyjścia wzmacniacza operacyjnego. Wzmacniacz operacyjny tak ustawia napięcie wyjściowe, aby różnica napięć pomiędzy jego wejściem dodatnim, a wejściem ujemnym połączonym z rezystorem była bliska zeru. Sygnałem wyjściowym jest spadek napięcia na rezystorze pomiarowym proporcjonalny do mierzonego prądu. W tym układzie pomiar odbywa się przy zerowym spadku napięcia, lecz prąd wpływający do jednego zacisku pomiarowego nie wypływa drugim zaciskiem, co może zakłócać przepływ prądu w obwodzie mierzonym.

Sposób pomiaru prądu elektrycznego polegający na pomiarze spadku napięcia na rezystorze pomiarowym według wynalazku charakteryzuje się tym, że w obwód mierzonego prądu włącza się dwa identyczne rezystory pomiarowe, do których drugich końcówek doprowadza się dwa napięcia kompensujące o przeciwnych znakach, których wartość reguluje się tak, aby doprowadzić do zera różnicę napięć między zaciskami pomiarowymi w obwodzie mierzonego prądu. Mierzy się sumę napięć na dwóch identycznych rezystorach pomiarowych, proporcjonalną do mierzonego prądu.

Układ do pomiaru prądu elektrycznego zawierający rezystor pomiarowy, wzmacniacz operacyjny i miernik napięcia według wynalazku charakteryzuje się tym, że do pierwszego zacisku pomiarowego dołączone jest wejście nieodwracające pierwszego wzmacniacza operacyjnego i pierwszy rezystor pomiarowy, a do drugiego zacisku pomiarowego dołączone jest wejście nieodwracające drugiego wzmacniacza operacyjnego i drugi rezystor pomiarowy. Druga końcówka pierwszego rezystora pomiarowego połączona jest z wyjściem drugiego wzmacniacza operacyjnego, a druga końcówka drugiego rezystora pomiarowego połączona jest z wyjściem pierwszego wzmacniacza operacyjnego. Wejścia odwracające obu wzmacniaczy operacyjnych połączone są razem ze wspólnym zaciskiem dwóch szeregowo połączonych dodatkowych rezystorów włączonych pomiędzy wyjścia wzmacniaczy operacyjnych, pomiędzy którymi włączony jest także miernik napięcia.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na pomiar prądu w obwodach elektrycznych bez wprowadzania zakłóceń, w szczególności nie wprowadza spadku napięcia pomiędzy zaciskami pomiarowymi włączanymi w obwód, ani różnicy pomiędzy prądem wpływającym do jednego zacisku i wypływającym drugim. Umożliwia to dokonywanie pomiarów także w obwodach, pomiędzy węzłami, z których ż aden nie jest na stał ym potencjale, nie wprowadzają c spadku napię cia.

Wynalazek jest bliżej objaśniony na przykładzie pokazanym na rysunku przedstawiającym schemat przykładowej realizacji układu.

Sposób pomiaru prądu elektrycznego polega na tym, że w obwód mierzonego prądu dwa rezystory pomiarowe 1, 2 o identycznej rezystancji, a do ich drugich końcówek doprowadza się dwa napięcia o przeciwnych znakach i tej samej wartości względem potencjału obwodu mierzonego. Wartość tych symetrycznych napięć reguluje się tak, aby skompensować spadki napięć na rezystorach pomiarowych 1, 2 osiągając równocześnie zerowy spadek napięcia na zaciskach pomiarowych 7, 8 mierzonego obwodu i zerową różnicę pomiędzy prądem wpływającym do jednego zacisku pomiarowego 7, a wypływającym drugim zaciskiem pomiarowym 8. Następnie mierzy się sumę napięć na rezystorach pomiarowych 1, 2, która jest proporcjonalna do mierzonego prądu.

Układ do pomiaru prądu elektrycznego składa się z dwóch identycznych rezystorów pomiarowych 1, 2, dwóch wzmacniaczy operacyjnych 3, 4 i dwóch identycznych dodatkowych rezystorów 5, 6. Do pierwszego zacisku pomiarowego 7 mierzonego obwodu dołączone jest wejście nieodwracające pierwszego wzmacniacza operacyjnego 3 i pierwszy rezystor pomiarowy 1, którego druga końcówka połączona jest z wyjściem drugiego wzmacniacza operacyjnego 4. Analogicznie do drugiego zacisku pomiarowego 8 mierzonego obwodu dołączone jest wejście nieodwracające drugiego wzmacniacza operacyjnego 4 i drugi rezystor pomiarowy 2, którego druga końcówka połączona jest z wyjściem pierwszego wzmacniacza operacyjnego 3. Wejścia odwracające obu wzmacniaczy operacyjnych 3, 4 połączone są ze wspólnym punktem dwóch identycznych dodatkowych rezystorów 5, 6 dołączonych

PL 213 252 B1 do wyjść tych wzmacniaczy operacyjnych 3, 4. Między wyjściami wzmacniaczy operacyjnych 3, 4 włączony jest miernik napięcia 9, który w przykładowym rozwiązaniu stanowi przetwornik analogowo-cyfrowy 10 połączony z komputerem 11.

Zadaniem wzmacniaczy operacyjnych 3, 4 w połączeniu z dodatkowymi rezystorami 5, 6 jest wytworzenie dwóch napięć symetrycznych względem potencjału na zaciskach pomiarowych 7, 8. Napięcia te, na wyjściach wzmacniaczy operacyjnych 3, 4, kompensują spadki napięć na rezystorach pomiarowych 1, 2 sprowadzając napięcie pomiędzy zaciskami pomiarowymi 7, 8 do zera. Równocześnie układ zapewnia zerową różnicę pomiędzy pobieranym, a oddawanym mierzonym prądem. Sygnałem wyjściowym układu jest napięcie pomiędzy wyjściami wzmacniaczy operacyjnych 3, 4 równe sumie spadków napięć na rezystorach pomiarowych 1, 2. Napięcie to jest przetwarzane i podlega obróbce cyfrowej za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego 10 i komputera 11.

Stosowanie rozwiązania według wynalazku pozwala na dokonanie dokładnego pomiaru prądu w każ dym miejscu dowolnego obwodu bez wpł ywu na jego pracę .

Claims (2)

1. Sposób pomiaru prądu elektrycznego polegający na pomiarze spadku napięcia na rezystorze pomiarowym, znamienny tym, że w obwód mierzonego prądu włącza się dwa identyczne rezystory pomiarowe, do których drugich końcówek doprowadza się dwa napięcia kompensujące o przeciwnych znakach, których wartość reguluje się tak, aby doprowadzić do zera różnicę napięć między zaciskami pomiarowymi w obwodzie mierzonego prądu i mierzy się sumę napięć na dwóch identycznych rezystorach pomiarowych.

2. Układ do pomiaru prądu elektrycznego zawierający rezystor pomiarowy, wzmacniacz operacyjny i miernik napięcia, znamienny tym, że do pierwszego zacisku pomiarowego (7) dołączone jest wejście nieodwracające pierwszego wzmacniacza operacyjnego (3) i pierwszy rezystor pomiarowy (1), a do drugiego zacisku pomiarowego (8) dołączone jest wejście nieodwracające drugiego wzmacniacza operacyjnego (4) i drugi rezystor pomiarowy (2), przy czym druga końcówka pierwszego rezystora pomiarowego (1) połączona jest z wyjściem drugiego wzmacniacza operacyjnego (4), a druga końcówka drugiego rezystora pomiarowego (2) połączona jest z wyjściem pierwszego wzmacniacza operacyjnego (3), a wejścia odwracające obu wzmacniaczy operacyjnych (3, 4) połączone są razem ze wspólnym zaciskiem dwóch szeregowo połączonych dodatkowych rezystorów (5, 6) włączonych pomiędzy wyjścia wzmacniaczy operacyjnych (3, 4), pomiędzy którymi włączony jest także miernik napięcia (9).