Опираясь на величину динамической проводимости р-n перехода оптрона, простой мост из оптронов позволяет вычислить активную и реактивную мощность на нагрузке переменного тока.
W Stephen Woodward, Chapel Hill
Около десяти лет назад автор статьи разработал простую схему, которая содержала счетверенный оптрон, включенный как двухполупериодный аналоговый умножающий мост (рис.1). Она измеряла и вычисляла активную составляющую и не реагировала на реактивную составляющую мощности нагрузки. Принцип работы схемы опирается на тот факт, что светодиоды в мосту так же, как и любые компоненты с полупроводниковым переходом, имеют динамическую проводимость, которая прямо пропорциональна протекающему току: приблизительно 19 мС(милисименс)/А при 25°C. Сетевое напряжение питания и пропорциональное току нагрузки напряжение датчика, которое вырабатывает 0.001 Ом шунт, модулируют этот ток. Температурный коэффициент меди, составляющий приблизительно 0.4 %/°C, в значительной мере компенсирует температурную зависимость величины проводимости светодиодов.
Схема, приведенная в данной идее конструкции, является развитием ранее разработанной схемы. Она измеряет не только активную, но и реактивную составляющую мощности и, кроме того, делает возможным оценку коэффициента мощности – отношения активной и реактивной мощностей.
Правая часть схемы, приведенной на рис.2, это вариант старой схемы для одной полуволны напряжения. Левая часть схемы устроена аналогично, но в ней возбуждение полумоста в отличие от правой части выполнено постоянным напряжением, а не переменным током. Аналоговая величина мгновенного тока нагрузки формирует среднее значение напряжения, передаваемое через фототранзистор Q4/D4, которое усиливается A2 и далее выпрямляется транзисторами Q5 … Q8 для получения аналогового напряжения, пропорционального реактивной мощности в нагрузке.
