선형 눈금이 있는 AC 전류계. 계획, 설명

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저자는 동기식 AC 정류를 사용하여 증폭기 없이 자전기식 션트 전류계의 규모를 선형화했습니다. 이 기사에서는 일반적으로 링 변조기에 사용되는 반파 및 링 동기 정류기가 있는 회로에 대한 옵션을 제공합니다.

션트와 간단한 정류기를 갖춘 자전기 지시계를 사용하여 제작된 교류 전류계의 규모는 일반적으로 비선형입니다. 이것은 그것과 관련이 있습니다. 전압이 특정 임계값(0,2...0,6V) 아래로 감소하면 게르마늄 및 실리콘 다이오드의 정류 특성이 급격히 저하됩니다. 결과적으로 션트 전체의 전압 강하를 높이거나 교류 전압 증폭기를 기반으로 한 선형 정류기를 사용해야 합니다. 그러나 션트 양단의 전압 강하가 증가하면 필연적으로 전력 손실이 발생하고 전원 공급 장치의 출력 저항이 증가합니다. 또한, 이 방법은 비선형성을 감소시킬 뿐 완전히 제거하지는 않습니다. 사실, 증폭기를 사용하면 비선형성을 거의 완전히 제거할 수 있지만 미터기가 크게 복잡해집니다.

한편, 동기식 정류를 사용하면 간단한 반도체 다이오드 측정 정류기의 선형성을 크게 복잡하지 않게 향상시킬 수 있습니다.

그림에서. 그림 1은 선형화된 스케일을 갖춘 전류계용 반파장 동기 정류기의 다이어그램을 보여줍니다.

선형 눈금이 있는 AC 전류계
그림. 1

교류 전압의 양의 반주기 동안(권선 II 및 III의 상단에 추가) 다이오드 VD1 및 VD2가 열려 마이크로 전류계를 션트 Rsh에 연결합니다. 음의 반주기 동안 다이오드는 닫힙니다. 개방 상태에서 다이오드는 차동 저항이 낮고 이 저항의 비선형성이 작으므로 규모가 거의 선형입니다.

프레임 전체의 최대 전압 강하가 50mV 이하인 200~150μA 스케일의 마이크로 전류계를 사용하는 경우 권선 III의 최소 전압은 게르마늄의 경우 1,5~2V, 2~2,5V일 수 있습니다. 실리콘 다이오드의 경우 V(낮은 전압에서는 불안정성이 전류계 판독값에 눈에 띄게 영향을 미칩니다). 최대 전압은 사용된 다이오드의 최대 허용 역전압에 의해 제한됩니다. 다이오드의 최소 전류는 마이크로 전류계의 최대 전류보다 10~20배 높아야 합니다. 설계상 허용되는 경우 얇은 절연 전선을 변압기 코일에 여러 번 감아 추가 권선을 직접 만들 수 있습니다.

저항 R3 및 R4는 전류계의 영점을 조정하는 역할을 하며 다이오드 VD2의 전류로 인해 이동이 발생합니다. 션트를 통해 흐르는 전류 및 다이오드 매개변수의 확산.

권선 II 및 III의 동위상 연결은 권선 III의 상대적으로 낮은 전압(2V 미만)에서 중요합니다. 왜냐하면 이러한 권선이 위상에서 벗어나 전환될 때(이 경우 마이크로 전류계 연결의 극성을 변경해야 하기 때문입니다) ), 스케일 비선형성이 장치에 나타납니다(스케일 끝의 분할 값이 점차 증가함). 그런데 이는 때때로 유용할 수 있습니다. 그러나 권선 III의 전압이 4~5V를 초과하면 이 비선형성은 실제로 눈에 띄지 않으며 권선의 켜기 단계를 무시할 수 있습니다.

우발적인 과부하로부터 마이크로 전류계를 보호하려면 스케일 끝의 마이크로 전류계 판독값에 영향을 미치지 않는지 확인한 후 D220, KD522 또는 KD521 실리콘 다이오드를 해당 단자에 순방향으로 병렬로 연결하는 것이 유용합니다.

다이오드 2개와 저항기 XNUMX개를 추가하면 동기 정류기를 전파 정류기로 변환할 수 있습니다(그림 XNUMX). 여기서는 변압기의 작동 권선이 다이오드를 여는 소스로 사용됩니다.

선형 눈금이 있는 AC 전류계
그림. 2

반파 정류 회로에 비해 전파 정류 회로의 장점은 다음과 같습니다. Rsh에 필요한 전압 강하는 마이크로 전류계의 동일한 전체 편향 전류에서 약 220배 적습니다. 따라서 D200 다이오드가 있는 반파 정류기에서 마이크로 전류계 바늘을 670μA만큼 완전히 편향시키는 경우(프레임 저항 포함) 약 0,4 Ohms), Rsh 양단의 전압 강하는 약 0,2에 .XNUMXV가 필요했고, 전파 전압에서 이 전압은 XNUMXV를 초과하지 않았습니다.

위의 회로는 기존의 링 변조기를 수정한 것입니다. Rsh의 전압이 게르마늄의 경우 0,4V(진폭 값), 실리콘 다이오드의 경우 1,2V로 증가하면 통과 부하 전류가 다이오드 VD1, VD3 및 VD2, VD4를 통해 흐르기 시작합니다. 따라서 저항 R3-R5는 브리지 균형을 맞추는 역할만 하는 것이 아닙니다. 과부하 시 다이오드를 통한 전류를 제한합니다.

이러한 고려 사항을 바탕으로 전파 정류기에서 실리콘 다이오드를 사용하고 Rsh 전체의 최대 전압 강하가 0,5~0,6V 이하인 전류계를 계산하는 것이 좋습니다.

과부하 또는 K3의 경우 다이오드를 통과하는 전류를 제한하기 위해 추가 조치를 취할 수 있습니다. 이는 저항 R3-R5, 댐핑 저항 및 션트 다이오드 또는 제너 다이오드의 저항이 증가한 것일 수 있습니다.

선형 눈금이 있는 AC 전류계
그림. 3

선형 스케일로 전류계 측정 브리지의 다이오드를 열려면 변압기를 사용할 필요가 없습니다. 그림에서. 그림 3은 220V 네트워크에서 직접 개방 전압을 얻는 방법을 보여줍니다. 제너 다이오드 VD1은 이 전압을 제한하고 안정화합니다. 다이오드 VD2는 냉각 저항 R5의 발열을 감소시키며, 출력 전압이 수십 볼트를 초과하는 경우 변압기에서 전원을 공급하는 경우 이러한 전원 공급 회로를 사용하는 것이 좋습니다. 이러한 경우 전파 정류기를 사용하는 경우 다이오드 VD2를 제외하고 다른 다이오드(동일 유형)를 제너 다이오드 VD1과 직렬로 연결하거나 XNUMX애노드 제너 다이오드를 사용해야 합니다.

반파 정류기의 요소를 계산하고 측정할 때 형상 계수를 고려하여 비정현파 전류 또는 전압을 측정하는 기능을 기억해야 합니다.

측정 전류 제한이 0,2...0,4A 미만인 다중 범위 전류계를 제조할 때 이러한 브리지 회로의 다음 기능을 고려해야 합니다. 그림에서 다이오드 VD1을 여는 전류. 1(또는 그림 1의 VD2, VD2)은 전원에 직접 닫히고 다이오드 전류 VD2(또는 그림 3의 VD4, VD2)는 저항 Rsh를 통과하여 전압 강하를 생성합니다. 위에서 언급한 저항 R4를 조정하여 보상합니다.

저항기 Rsh의 저항이 0,1...0,2Ω 이하인 경우 다이오드 전류 VD2(1...2mA)에서 저항기의 전압 강하는 0,1...0,4mV를 초과하지 않습니다. 션트 드롭 100...200mV는 무시할 수 있습니다. 최소 측정 한계에서 저항 Rsh의 값이 더 큰 경우 측정 한계를 전환할 때 XNUMX을 유지하기 위한 조치를 취해야 합니다.

브리지가 추가 권선에서 전원을 공급받는 경우 최소 한도에서 두 개의 반쪽 션트를 만들고 브리지 전원 권선의 터미널을 션트의 중간점에 연결할 수 있습니다. 한계를 전환할 때 측정 브리지 개별 암의 전원 회로 전류가 중단되지 않도록 연속 스위치의 추가 섹션을 사용하는 것도 가능합니다.

위 다이어그램에 따라 전류계를 제조할 때 계측기 판독값의 온도 안정성을 높이기 위한 조치를 취해야 하며 이는 주로 측정 브리지의 다이오드 온도 동일성에 의해 결정됩니다. 이렇게 하려면 하나의 하우징에 다이오드 어셈블리를 사용하거나 다이오드를 서로 옆에 배치하고 화합물로 채워서 양호한 열 접촉을 보장하는 것이 좋습니다.

저자: V.Andreev, Togliatti, Samara 지역

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