ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ Российский патент 2004 года по МПК H03K17/82 

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в технике неразрушающего контроля. В частности, при диагностике диэлектрических трубопроводов, через которые протекает слой слабо проводящей жидкости, к этому слою необходимо прикладывать напряжение, превышающее 1000 В, и обеспечивать ток не менее 100 мА; при этом частота переменного сигнала должна лежать в пределах 4-8 Гц. Существующие промышленные генераторы не позволяют создавать столь высокое напряжение на низких частотах. Кроме того, генератор должен быть достаточно портативным для обеспечения работы в полевых условиях.

Для реализации неразрушающего контроля вместо низкочастотного генератора переменного тока может быть использован генератор, создающий последовательность чередующихся положительных и отрицательных импульсов, например - генератор по АС №1008880. Однако указанный генератор не позволяет создавать на выходе высокое напряжение порядка 1000 В при токе порядка 100 мА с частотой повторения импульсов 4 или 8 Гц.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является 20-ти герцовый кольцевой генератор по патенту США №5307407, использующий низкочастотный контроль ширины импульсов. Этот генератор позволяет на частоте 20 Гц реализовать преобразование постоянного напряжения от источника с напряжением +/- 130 В в переменный сигнал. Генератор импульсов содержит источник постоянного напряжения, блок переключающих элементов на транзисторах, оптронную развязку цепей управления, выход которой подключен к входу усилителя, выход которого соединен с входом блока переключающих элементов на транзисторах. Однако генератор по указанному патенту не позволяет реализовать на выходе напряжение порядка 1000 В на частоте 4 Гц или 8 Гц и обеспечить в нагрузке ток, превышающий 100 мА.

Задача изобретения - обеспечение возможности создания при помощи генератора совокупности положительных и отрицательных импульсов с частотой повторения 4 и 8 Гц, при выходном сигнале не менее 1000 В и токе в нагрузке не менее 100 мА.

Поставленная задача достигается тем, что генератор импульсов, содержащий источник постоянного напряжения, блок переключающих элементов на транзисторах, оптронную развязку цепей управления блока переключающих элементов на транзисторах, выход которой подключен к входу усилителя, выход которого соединен с входом блока переключающих элементов на транзисторах, отличается тем, что блок переключающих элементов на транзисторах выполнен на транзисторах, включенных по мостовой схеме с нагрузкой в диагонали моста, а также введен счетчик-формирователь двух выходных сигналов, состоящих из сдвинутых по фазе импульсов управления, выход которого соединен с входом оптронной развязки цепей управления, при этом выход источника постоянного напряжения соединен с блоком переключающих элементов на транзисторах через блок контрольных измерений, включающий токовый датчик, компаратор контроля тока блока переключающих элементов на транзисторах, выполненный с возможностью запирания счетчика-формирователя импульсов при превышении допустимого значения тока в блоке переключающих элементов на транзисторах и с возможностью полного сброса счетчика-формирователя импульсов при включении источника постоянного напряжения.

Кроме того, генератор импульсов отличается тем, что он выполнен с возможностью формирования поочередно импульсов положительной и отрицательной полярности с напряжением от 800 до 1200 В на частоте 4 Гц или 8 Гц при токе не менее 100 мА.

Структурная схема генератора представлена на фиг.1, где 1 - сетевой фильтр, содержащий выключатель, предохранители, фильтр ВЧ помех, ограничитель импульсных помех; 2 - автотрансформатор с галетным переключателем, регулирующий выходное напряжение; 3 - разделительный трансформатор с двумя идентичными выходными обмотками; 4, 5 - мостовые выпрямители со сглаживающими напряжение конденсаторами; 6 - блок контрольных измерений, включающий делитель напряжения, токовый датчик, переключатель рода измерений с выводом на стрелочный индикатор показаний тока и напряжения; 7 - блок из четырех переключающих биполярных транзисторов, включенных по мостовой схеме, 8 - четырехканальный усилитель для согласования с биполярными транзисторами блока 7 (по три инвертора параллельно и транзистор для удержания транзисторов в закрытом состоянии (на каждый канал); 9 - оптронная развязка цепей управления блока переключающих транзисторов: два канала для “горячей пары” транзисторов блока 7 (“горячая пара” - транзисторы, находящиеся под высоким напряжением); 10 - слаботочный источник питания внутренних цепей (создающий постоянное напряжение 9 В); 11 - преобразователь питания управляющих цепей “горячей пары” транзисторов блока 7 (рабочая частота 32768 Гц); 12 - компаратор контроля тока транзисторов в блоке 7, срабатывающий при превышении допустимого значения тока в цепи: “выпрямители - блок 7 - нагрузка” (в результате срабатывания он запирает счетчик 18 в нулевом состоянии, кроме того, имеется возможность отключения работы компаратора, также осуществляется полный сброс счетчиков при включении питания, компаратор 12 имеет также внешний индикатор срабатывания); 13 - задающий генератор с частотой 32768 Гц; частота стабилизирована кварцевым резонатором в стандартном часовом исполнении; 14 - повторитель, устраняющий влияние внешних факторов на работу задающего генератора; 15 - счетчик-делитель с коэффициентом 2⁸=256, формирующий частоту 32768/256=128 Гц; 16 - триггер-делитель на 2, позволяющий совместно с блоком 17 выбрать частоту выходного сигнала 4 или 8 Гц; 17 - триггер-делитель на 2, позволяющий совместно с блоком 16 выбрать частоту выходного сигнала 4 или 8 Гц; 18 - счетчик-формирователь сигналов управления биполярными транзисторами в блоке 7; этот узел формирует два выходных сигнала, сдвинутых по фазе со скважностью 3/8; счетчик имеет коэффициент деления, равный восьми; 19 - внешняя нагрузка; 20 - эквивалент нагрузки (используется при испытаниях или в случае, если параметры нагрузки 19 неизвестны или непредсказуемы). Блоки 1, 2, 3, 4, 5 образуют источник постоянного напряжения. Блоки 13-18 входят в состав счетчика-формирователя импульсов.

На фиг.2 показана диаграмма импульсов на выходе блока 18 и на выходе блока 7.

Генератор работает следующим образом. В результате работы блоков 1, 2, 3, 4, 5 на выходе блоков 4 и 5 формируется постоянное высокое напряжение, реально регулируемое от 800 до 1200 В. С выходов выпрямителей высокое напряжение подается на вход блока переключающих транзисторов 7 через блок контрольных измерений 6. Работой блока 7 управляет четырехканальный усилитель 8. Блок 9 реализует оптронную развязку цепей управления транзисторами блока 7 в двух каналах. На входы блоков 8 и 9 подаются прямоугольные импульсы на рабочей частоте 4 Гц или 8 Гц, сдвинутые по фазе относительно друг друга и имеющие скважность 3/8. Указанные импульсы формируются блоком 18 путем последовательного деления импульсов задающего генератора 13, счетчика делителя 15 и триггеров 16 и 17. В итоге, на выходе блока 7 поочередно формируются импульсы положительной и отрицательной полярности, которые подаются на внешнюю нагрузку 19 напрямую, либо через эквивалент нагрузки 20.

На фиг.2 показаны диаграммы, поясняющие работу генератора. Низковольтные управляющие импульсы с выхода блока 18 воздействуют через усилитель 8 на блок 7, таким образом, что на его выходе формируются импульсы высокого напряжения поочередно положительной и отрицательной полярности с интервалами между ними, равными 1/8 периода.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в технике неразрушающего контроля. Технический результат заключается в создании генератора положительных и отрицательных импульсов с частотой повторения 4 и 8 Гц при выходном сигнале не менее 1000 В и токе в нагрузке не менее 100 мА. Гнератор импульсов содержит сетевой фильтр (1), автотрансформатор (2), разделительный трансформатор (3), мостовые выпрямители (4, 5), образующие источник постоянного напряжения, а также блок контрольных измерений (6) с токовым датчиком, блок переключающих элементов (7) на транзисторах, включенных по мостовой схеме, четырехканальный усилитель (8), оптронную развязку (9) цепей управления блока (7), слаботочный источник питания внутренних цепей (10), преобразователь питания управляющих цепей (11), компаратор контроля тока (12) транзисторов в блоке (7) и счетчик-формирователь импульсов, состоящий из задающего генератора (13), повторителя (14), счетчика-делителя (15), триггеров-делителей (16, 17), счетчика-формирователя сигналов управления (18), и внешная нагрузка (19) с эквивалентом нагрузки (20). 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Генератор импульсов, содержащий источник постоянного напряжения, блок переключающих элементов на транзисторах, оптронную развязку цепей управления блока переключающих элементов на транзисторах, выход которой подключен к входу усилителя, выход которого соединен с входом блока переключающих элементов на транзисторах, отличающийся тем, что блок переключающих элементов на транзисторах выполнен на транзисторах, включенных по мостовой схеме с нагрузкой в диагонали моста, а также введен счетчик-формирователь двух выходных сигналов, состоящих из сдвинутых по фазе импульсов управления, выход которого соединен с входом оптронной развязки цепей управления, при этом выход источника постоянного напряжения соединен с блоком переключающих элементов на транзисторах через блок контрольных измерений, включающий токовый датчик, компаратор контроля тока блока переключающих элементов на транзисторах, выполненный с возможностью запирания счетчика-формирователя импульсов при превышении допустимого значения тока в блоке переключающих элементов на транзисторах и с возможностью полного сброса счетчика-формирователя импульсов при включении источника постоянного напряжения.2. Генератор импульсов по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью формирования поочередно импульсов положительной и отрицательной полярности с напряжением от 800 до 1200 В на частоте 4 или 8 Гц при токе не менее 100 мА.