ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к измерительной технике и, в частности, к измерению тока с использованием эффекта Холла.
Известен измеритель постоянного тока (измеритель тока с элементом Холла фирмы Chen Yang, http://www.cy-sensors.com, http://chenyang-gmbh.com), содержащий элемент Холла, магнитопровод, имеющий зазор, в котором установлен элемент Холла, и охватывающий проводник с измеряемым током, усилитель, подключенный к выходу элемента Холла и стабилизированный источник питания, подключенный к входу элемента Холла и к клеммам питания усилителя.
Недостатком этого измерителя является сравнительно низкая температурная стабильность измерений, которая для элементов Холла CYL3503, CY-P15 фирмы Chen Yang составляет ±0,1%/°С.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является измеритель постоянного тока (измеритель CSLACD фирмы Honeywell, http://www.compel.ru/images/catalog/334/CSLA2CD/htm), содержащий микросхему SS94A1, в которую встроены элемент Холла, усилитель и стабилизированный источник питания, магнитопровод, имеющий зазор, в котором установлена эта микросхема, и охватывающий проводник с измеряемым током.
Температурная стабильность измерений измерителя CSLACD с микросхемой SS94A1 заметно выше стабильности аналога (±0,02%/С), но еще не достаточно велика.
Задача, решаемая предлагаемым техническим решением, заключается в повышении температурной стабильности измерителя.
Ожидаемый технический эффект достигается тем, что в измеритель постоянного тока, содержащий микросхему, в которую встроены чувствительный элемент Холла, усилитель и стабилизированный источник питания, магнитопровод, имеющий зазор, в котором установлена микросхема с элементом Холла, и охватывающий провод с измеряемым током, введены дифференциальный усилитель и вторая однотипная микросхема с чувствительным элементом Холла, установленная в дополнительный зазор в магнитопроводе, выходы первой и второй микросхем с чувствительными элементами Холла подключены к входам дифференциального усилителя, причем микросхемы с элементами Холла, установлены в магнитопровод так, что их магниточувствительные входы расположены противофазно.
На фиг.1 приведена функциональная схема измерителя постоянного тока.
Измеритель постоянного тока содержит магнитопровод 1, охватывающий проводник с измеряемым током 2, микросхемы с чувствительными элементами Холла 3 и 4, установленные в зазорах 5 и 6 магнитопровода 1. При этом магниточувствительные входы микросхем с чувствительными элементами Холла 3 и 4 установлены в магнитопровод 1 противофазно. Выходы микросхем 3 и 4 подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам дифференциального усилителя 7, выход которого подключен к индикатору 8.
При отсутствии тока в проводнике 2 на микросхемы с чувствительными элементами Холла 3 и 4 не воздействует магнитное поле, и на их выходах вырабатываются исходные напряжения смещения, равные половине напряжения питания Uo=E/2, которые поступают на инвертирующий и неинвертирующий входы дифференциального усилителя 7. Так как микросхемы с элементами Холла 3 и 4 однотипны, то и напряжения смещения на их выходах одинаковы, поэтому на выходе дифференциального усилителя 7 вырабатывается разностное напряжение Uвых=Uo3-Uo4=0. Очевидно, что и при воздействии температуры характер изменения напряжений смещения Uo3, Uo4 на выходах микросхем с элементами Холла 3 и 4 одинаков, поэтому разностное напряжение на выходе дифференциального усилителя 7 Uвых=Uo3-Uo4 останется равным нулю.
При протекании постоянного тока по проводнику 2 вокруг него создается постоянное магнитное поле, которое концентрируется в магнитопроводе 2 и зазорах 5 и 6, а следовательно, оно воздействует и на микросхемы с чувствительными элементами Холла 3 и 4. На выходах микросхем 3 и 4 вырабатываются одинаковые приращения сигналов ΔU3 и ΔU4, прямо пропорциональные величине магнитного поля и измеряемому току в проводнике 2. Они складываются между собой ΔU3+ΔU4, в то время как постоянные напряжения смещения Uo3, Uo4 вычитаются на выходе дифференциального усилителя 7. Таким образом, на выходе дифференциального усилителя 7 вырабатывается разностное напряжение ΔUвых=Uo3-Uo4+AU3+ΔU4=ΔU3+ΔU4, которое прямо пропорционально величине тока, протекающего в проводнике 2, и индицируется на индикаторе 8.
Введение дифференциального усилителя и второй однотипной микросхемы с чувствительным элементом Холла и соответствующее подключение их к дифференциальному усилителю позволяет в 2-3 раза увеличить температурную стабильность измерений.
Литература.
1. Измеритель тока с элементом Холла CYL3503 фирмы Chen Yang, http://www.cysensors.com, http://chenyang-gmbh.com.
2. Измеритель типа CSLACD с микросхемой SS94A1 фирмы Honeywell http://www.compel.ru/images/catalog/334/CSLA2CD/htm.