带线性刻度的交流电流表。方案、说明

带线性刻度的交流电流表。无线电电子电气工程百科全书

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作者利用同步交流整流，将磁电式分流电流表的刻度线性化，无需任何放大器。本文提出了具有半波和环形同步整流器的电路变体，通常用于环形调制器。

使用带有分流器和简单整流器的磁电指针装置构建的交流电流表的刻度通常是非线性的。与此有关。当电压降低到某个阈值（0,2 ... 0,6 V）以下时，锗和硅二极管的整流性能急剧恶化。因此，需要增加分流器上的压降或使用基于交流电压放大器的线性整流器。然而，分流器两端压降的增加不可避免地会导致功率损耗和电源输出阻抗的增加。另外，该方法只是减少了非线性，并没有完全消除非线性。诚然，放大器的使用可以几乎完全消除非线性，但会使仪表变得非常复杂。

同时，如果使用同步整流，则简单半导体二极管测量整流器的线性度可以显着提高，而不会变得太复杂。

上图。图1示出了用于具有线性化刻度的电流表的半波同步整流器的图。

带线性刻度的交流电流表
图。 1

在交流电压的正半周（加上绕组II和III的上端），二极管VD1和VD2打开，将微安表连接到Rsh分流器。在负半周期，二极管闭合。在开路状态下，二极管具有很小的微分电阻，并且该电阻的非线性度很小，因此比例几乎是线性的。

当使用刻度为 50 ... 200 μA 的微安计且框架上的最大压降不超过 150 mV 时，绕组 III 上的最小电压对于锗可以为 1,5 ... 2 V，对于 2 ... 2,5 V V 代表硅二极管（在较低电压下，其不稳定性会明显影响电流表的读数）。最大电压受到所用二极管的最大允许反向电压的限制。二极管的最小电流应为微安表最大电流的 10...20 倍。如果设计允许的话，可以通过在变压器线圈周围缠绕几匝细绝缘线来独立地制作附加绕组。

电阻器R3和R4用于调节电流表的零位，其变化是由于二极管VD2的电流而发生的。流经分流器，以及二极管参数的传播。

在绕组 III 的电压相对较低（小于 2 V）时，绕组 II 和 III 的同相连接很重要，因为当这些绕组反相导通时（在这种情况下，微安表连接的极性必须改变），刻度看起来是非线性的（刻度末端的分度值逐渐增加），顺便说一句，这有时是有用的。然而，当绕组 III 上的电压高于 4 ... 5 V 时，这种非线性实际上并不明显，您可以忽略绕组的导通阶段。

为了保护微安计免受与其输出并联的意外过载的影响，在确保不会影响微安计在输出端的读数后，在正向导通硅二极管 D220、KD522 或 KD521 是有用的。规模。

通过增加两个二极管和一个电阻，同步整流器可以转换为全波整流器（图2）。这里使用变压器的工作绕组作为打开二极管的电源。

带线性刻度的交流电流表
图。 2

全波整流电路相对于单半波整流电路的优势就在于此。对于微安表完全偏转的相同电流，所需的 Rsh 上的电压降大约是其两倍。因此，如果在带有 D220 二极管的半波整流器中，对于微安表指针的完全偏转 200 μA（框架电阻约为 670 欧姆），Rsh 两端的压降约为 0,4 V，则在全波中该电压不超过 0,2 V。

上述电路是传统环形调制器的改进。当Rsh处的电压对于锗增加到0,4V(峰值)、对于硅二极管增加到1,2V时，负载直通电流开始流过二极管VD1、VD3和VD2、VD4。因此，电阻器R3-R5不仅用于平衡电桥。它们在过载时限制通过二极管的电流。

基于这些考虑，最好在全波整流器中使用硅二极管，并计算电流表的 Rsh 上的最大压降不超过 0,5 ... 0,6 V。

在过载或 K3 的情况下，可以采取额外的措施来限制通过二极管的电流。这可能是电阻器 R3-R5、猝灭电阻器和分流二极管或齐纳二极管的电阻增加。

带线性刻度的交流电流表
图。 3

要打开带有线性刻度的电流表的测量电桥的二极管，不需要使用变压器。上图。图3示出了直接从220V网络获取开启电压的方法，齐纳二极管VD1对该电压进行限制和稳定。二极管VD2可减少灭弧电阻R5的发热，若采用变压器供电，输出电压超过几十伏时，宜采用此类电源。在这种情况下使用全波整流器时，必须排除VD2二极管，并在VD1稳压二极管上串联一个同类型的计数器或使用双阳极稳压二极管。

在计算半波整流器的元件并进行测量时，您需要记住测量非正弦电流或电压的特征，同时考虑形状因子。

当制造测量电流限值小于 0,2 ... 0,4 A 的多限电流表时，有必要考虑这些电桥电路的以下特征。图 1 中 VD1 二极管打开的电流1（或图2中的VD2、VD2）直接靠近电源，二极管电流VD3（或图4中的VD2、VD4）通过电阻Rsh并在其上产生压降，即如上所述，通过调节电阻RXNUMX进行补偿。

当电阻器 Rsh 的阻值不超过 0,1 ... 0,2 Ohm 时，二极管 VD2 (1 ... 2 mA) 的电流在其两端的压降不超过 0,1 ... 0,4 mV 时最大分流器两端的电压降为 100...200 mV，可以忽略不计。如果在最小测量限值处，电阻Rsh具有较大值，则在切换测量限值时需要采取措施保持为零。

如果电桥由附加绕组供电，则在最小限度下可以将分流器分成两半，并将电桥功率绕组的输出连接到分流器的中点。还可以使用转换开关的附加部分，以便在切换限制时，测量电桥的各个支路的电源电路中的电流不会中断。

在按上述方案制造电流表时，需要采取措施增加仪表读数的温度稳定性，这主要由测量电桥二极管的温度均匀性决定。为此，建议在一个封装中使用二极管组件，或将二极管彼此相邻放置，并通过填充化合物来确保良好的热接触。

作者：V.Andreev，陶里亚蒂，萨马拉地区

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