МАГНИТОРЕЗИСТИВНАЯ МИКРОСИСТЕМА КОНТРОЛЯ СИЛЫ ТОКА И ЕГО ФЛУКТУАЦИЙ

Полезная модель относится к устройствам для измерения силы тока с индикацией. Полезная модель предназначена для использования в системах дистанционного контроля силы тока и его флуктуаций.
Известна полезная модель РФ «Цифровой счетчик электрической энергии» по патенту №117013 (опубл. 10 июня 2012 г.), содержащий магниточувствительное бесконтактное устройство, жидкокристаллический индикатор, микропроцессор.
Известен интегральный токомагнитный датчик со светодиодным индикатором (изобретение по патенту №2300824, опубл. 10.06.2007 г.), содержащий магниточувствительный элемент, соединенный со светодиодным индикатором.
Известен электрометрический прибор для бесконтактного измерения тока и глубины залегания подземного магистрального трубопровода (изобретение по патенту №2370783, опубл. 20.10.2009 г.), который содержит измерительный блок, соединенный с аналитическим блоком, индикаторы, измерительный блок содержит преобразователи напряженности магнитного поля в электрический сигнал, аналитический блок содержит микропроцессорный контроллер, аналогово-цифровой преобразователь, соединенный через шину данных с микропроцессорным контроллером.
Получению требуемого технического результата препятствуют ограниченные возможности устройства по отображению результатов измерения силы тока.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании устройства для контроля силы тока и его флуктуаций с индикацией силы тока определенной частоты.
Технический результат, получаемый при реализации заявляемой полезной модели, выражается в обеспечении индикации силы тока и его частотных характеристик с достаточной точностью, надежностью и оперативностью отображения при одновременной передаче данных для дальнейшей обработки.
Для достижения вышеуказанного технического результата магниторезистивное устройство контроля силы тока и его флуктуаций содержит измерительный блок, соединенный с аналитическим блоком, выходы которого соединены с блоком индикации; блок индикации состоит из трех светодиодов, при этом измерительный блок состоит из стабилизатора напряжения, выход которого соединен с магниторезистивным преобразователем, аналитический блок состоит из микросхемы с тремя каналами, выполненными с разделением по частоте, вход которой соединен с магниторезистивным преобразователем измерительного блока, аналого-цифрового преобразователя, один вход которого соединен с первым выходом микросхемы с тремя каналами, выполненными с разделением по частоте, микроконтроллера, вход и первый выход которого соединены с аналого-цифровым преобразователем, схемы согласования уровня сигнала, вход которой соединен со вторым выходом микроконтроллера, а выход выполнен с возможностью подключения к персональному компьютеру; второй, третий, четвертый выходы микросхемы с тремя каналами, выполненными с разделением по частоте, соединены с соответствующими светодиодами блока индикации.
От прототипа датчик отличается тем, что блок индикации состоит из трех светодиодов, при этом измерительный блок состоит из стабилизатора напряжения, выход которого соединен с магниторезистивным преобразователем, аналитический блок состоит из микросхемы с тремя каналами, выполненными с разделением по частоте, вход которой соединен с магниторезистивным преобразователем измерительного блока, аналого-цифрового преобразователя, один вход которого соединен с первым выходом микросхемы с тремя каналами, выполненными с разделением по частоте, микроконтроллера, вход и первый выход которого соединены с аналого-цифровым преобразователем, схемы согласования уровня сигнала, вход которой соединен со вторым выходом микроконтроллера, а выход выполнен с возможностью подключения к персональному компьютеру; второй, третий, четвертый выходы микросхемы с тремя каналами, выполненными с разделением по частоте, соединены с соответствующими светодиодами блока индикации.
Наличие микросхемы с тремя каналами, выполненными с разделением по частоте, вход которой соединен с магниторезистивным преобразователем измерительного блока, а выходы соединены с тремя светодиодами блока индикации, позволяет оперативно показывать величину силы тока в определенном частотном интервале. Выполнение связей микроконтроллера, аналого-цифрового преобразователя, схемы сигнала, наличие стабилизатора напряжения обеспечивает точность и надежность получаемых данных.
В частном случае выполнения чувствительный элемент магниторезистивного преобразователя выполнен в виде моста Уитстона.
Схема устройства представлена на фигуре.
Устройство контроля силы тока и его флуктуаций содержит измерительный блок 1, соединенный с аналитическим блоком 2, выходы которого соединены с блоком индикации 3. Блок индикации 3 состоит из трех светодиодов 3.1., 3.2. 3.3. Измерительный блок 1 состоит из стабилизатора напряжения 4, выход которого соединен с магниторезистивным преобразователем 5. Аналитический блок 2 состоит из микросхемы с тремя каналами, выполненными с разделением по частоте, 6, аналого-цифрового преобразователя 7, микроконтроллера 8, схемы согласования уровня сигнала 9. Вход микросхемы с тремя каналами, выполненными с разделением по частоте, 6 соединен с магниторезистивным преобразователем измерительного блока 5. Один вход аналого-цифрового преобразователя 7 соединен с первым выходом микросхемы с тремя каналами, выполненными с разделением по частоте 6. Вход и первый выход микроконтроллера 8 соединены с аналого-цифровым преобразователем 7. Вход схемы согласования уровня сигнала 9 соединен со вторым выходом микроконтроллера 8. Выход схемы согласования уровня сигнала 9 выполнен с возможностью подключения к персональному компьютеру 10. Второй, третий, четвертый выходы микросхемы с тремя каналами, выполненными с разделением по частоте, 6 соединены с соответствующими светодиодами блока индикации 3.
Устройство питается напряжением 8 В и подключается через СОМ-порт к персональному компьютеру 10. Стабилизатор напряжения 4 LP2985AIMS-5.0 служит для питания моста сенсора и подачи тока на управляющий проводник магниторезистивного преобразователя 5. Сигнал от магниторезистивного преобразователя 5 поступает в микросхему с тремя каналами, выполненными с разделением по частоте 6. В качестве микросхемы с тремя каналами, выполненными с разделением по частоте, 6 используют малошумящую микросхему ADA4841-2.
Сигналы с выходов каналов микросхемы 6 поступают в блок индикации 3 на соответствующие светодиоды. Интенсивность свечения светодиодов пропорциональна сигналу в соответствующем диапазоне частот: для диапазона 30-500 Гц используют красный светодиод; для диапазона - 0,5-20 кГц - зеленый светодиод; для диапазона 20-300 кГц - синий светодиод.
Сигнал от микросхемы 6 через объемный соединитель поступает к АЦП 7. В качестве микроконтроллера 8 используют 8-разрядный флэш-микроконтроллер АТ89С5131, который управляет аналого-цифровым преобразователем 7 для оцифровки сигнала. Для согласования уровней сигналов последовательного порта с уровнями транзисторно-транзисторной логики используется схема согласования уровня сигнала 9, например МАХ232, через которую сигнал передается на персональный компьютер 10.
В качестве магниторезистивного преобразователя может быть использован датчик, содержащий мост Уитстона.