СХЕМА КОНТРОЛЯ Российский патент 2007 года по МПК H03K19/00 

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и предназначено для сравнения двух последовательностей сигналов и формирования динамического сигнала при эквивалентности этих последовательностей.

Известна цифровая схема, содержащая процессор управления, на который поступает синхросигнал, предохранительную схему, которая обрабатывает выходной сигнал с процессора, содержащая конвертер для преобразования интервала или частоты синхросигнала к значению аналогового напряжения, и компаратор для сравнения аналогового напряжения в пределах диапазона контрольного значения к выходному сигналу сравнения, и зажимное приспособление, позволяющее сигналу контроля пройти или остановиться к приводу на основе сигналов сравнения (US 5065047, 12.11.1991).

Данная цифровая схема предназначена для контроля только одного сигнала.

Из авторского свидетельства №1499479, 07.08.1989, известен безопасный логический элемент, содержащий разделительные конденсаторы, накопительные конденсаторы, диоды, резисторы, транзистор и пороговое устройство.

Схема логического элемента имеет низкую достоверность функционирования и не обеспечивает достаточной надежности и безопасности работы.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является схема контроля, имеющая шесть входов и один выход, содержащая диодные мосты, схему гальванической развязки, усилители канала, транзисторы, резисторы, источник питания. На схему контроля подается сигнал запуска работы схемы отрицательной полярности, сигнал контрольной частоты и противофазные контролируемые динамические сигналы с контрольных точек. Сигнал запуска создает отрицательное напряжение, являющееся питающим напряжением, и схема контроля находится в рабочем состоянии. Противофазные динамические сигналы с контрольных точек подаются через блоки усиления на диодный мост, на выходе которого создается постоянное напряжение. Рассогласование сигналов на контрольных точках приводит к пропаданию постоянного напряжения, и схема контроля переводится в пассивное состояние (RU 2153765, 27.07.2000).

Однако низкий уровень отрицательного напряжения обратной связи не обеспечивает стабильный режим работы элементов указанной схемы в диапазоне от -45°С до +65°С, кроме того, отсутствует контроль уровня напряжения питания.

Задачей настоящего изобретения является создание схемы контроля, предназначенной для сравнения двух последовательностей сигналов и формирования динамического сигнала при эквивалентности этих последовательностей, обеспечивающей получение технического результата, состоящего в повышении чувствительности, безопасности и надежности работы устройства за счет двухканального противофазного усиления сигнала контрольной частоты и контроля уровня напряжения питания усилителей за счет сравнения входного сигнала контрольной частоты, уровня напряжения в цепи обратной связи, а также напряжения питания усилителей с опорным напряжением независимого источника питания.

Данный технический результат в схеме контроля достигается тем, что на компаратор контроля уровня напряжения питания усилителей схемы контроля подается сигнал контрольной частоты и через резисторный делитель усилителя динамического сигнала подается на входной усилитель, с прямого и инверсного выходов которого сигнал поступает на усилители каналов через схемы гальванической развязки, формирующие противофазные сигналы контрольной частоты, которые подаются на схему формирования сигнала обратной связи отрицательной полярности, на выходе которой формируется напряжение питания входного усилителя, при этом с контрольных точек противофазные контролируемые сигналы через усилители поступают на входные плечи диодных выпрямительных мостов, соединенных параллельно и с выходов которых осуществляется питание постоянным напряжением усилителей каналов, в случае рассогласования противофазных сигналов на контрольных точках больше порога чувствительности схемы контроля на выходе схемы формирования сигнала обратной связи отрицательной полярности пропадает напряжение, и схема контроля переводится в выключенное состояние.

На чертеже представлена схема устройства.

Схема контроля содержит компаратор 1, контролирующий уровень напряжения питания усилителей, на один вход которого подается сигнал контрольной частоты F_c ТТЛ-уровня, скважностью 2, а на второй вход - сигнал от источника питания U. В рабочем режиме на выходе компаратора 1 формируется динамический сигнал контрольной частоты. Режим работы компаратора 1 выбран таким образом, что при превышении напряжения питания U на 10% на выходе компаратора 1 пропадает динамический сигнал. Выход компаратора 1 связан с входом усилителя 2 динамического сигнала, состоящего из 5 включенных параллельно инверторов с открытыми коллекторными выходами, объединенными между собой для увеличения мощности. Коллекторный резистор усилителя 2 выполнен в виде резисторного делителя.

С выхода усилителя 2 динамический сигнал поступает на входной усилитель 3, соотношением номиналов резисторов плеч делителя коллекторного резистора усилителя 2 задается ключевой режим работы транзистора входного усилителя 3. Тип р-n-р транзистора входного усилителя 3 выбран исходя из того, что все имеющиеся в схеме напряжения питания имеют положительную полярность и являются запирающими для транзисторов данного типа.

С входного усилителя 3 сигнал подается через схему гальванической развязки 4 на усилитель канала 7, а через схему гальванической развязки 5 на усилитель канала 8, при этом выходной динамический сигнал контрольной частоты формируется с входного усилителя 3 через схему гальванической развязки 6. Схемы гальванической развязки 4-6 представляют собой диодные оптопары.

С контрольных точек КТ1 и КТ2 подаются противофазные контролируемые динамические сигналы на усилители сигнала контрольной точки 10 и 11 соответственно, передающие сигналы на входные плечи диодных выпрямительных мостов 12 и 13, соединенных параллельно.

Схема работает следующим образом.

Запуск схемы контроля производится подачей короткого сигнала отрицательной полярности в цепь питания входного усилителя 3. После этого на выходе схемы формирования сигнала обратной связи отрицательной полярности 9 появляется постоянное отрицательное напряжение, являющееся напряжением питания входного усилителя 3. Схема находится в рабочем состоянии.

На вход схемы контроля подается сигнал контрольной частоты F_c, на выходе компаратора 1 контроля уровня напряжения питания усилителей формируется динамический сигнал контрольной частоты, который подается на усилитель 2 динамического сигнала с резисторным делителем на выходе. С выхода усилителя 2 динамический сигнал поступает на входной усилитель 3. Результат сложения входного тока с резисторного делителя усилителя 2 и тока по цепи обратной связи отрицательной полярности 9 обеспечивает ток базы транзистора входного усилителя 3. При низком напряжении на выходе усилителя 2 открывающий ток обратной связи в базе транзистора входного усилителя 3 превышает закрывающий ток с выхода усилителя 2 и транзистор входного усилителя 3 открыт, при высоком уровне напряжения - закрыт. Таким образом, обеспечивается ключевой режим работы входного усилителя 3 при нормальной работе схемы контроля.

С прямого выхода входного усилителя 3 сигнал подается на усилитель канала 7 через схему гальванической развязки 4, с инверсного выхода входного усилителя 3 сигнал подается на усилитель канала 8 через схему гальванической развязки 5, и на выходах усилителей канала 7 и 8 формируется противофазные сигналы контрольной частоты. Выходной динамический сигнал контрольной частоты формируется с инверсного выхода входного усилителя 3 через схему гальванической развязки 6.

С выходов усилителей каналов 7 и 8 противофазные динамические сигналы контрольной частоты подаются на схему формирования сигнала обратной связи отрицательной полярности 9, на выходе которой формируется напряжение питания входного усилителя 3. Пока по цепи обратной связи подается питание на входной усилитель 3, схема контроля находится в рабочем состоянии.

Противофазный контролируемый динамический сигнал с контрольной точки КТ1 подаются на усилитель сигнала контрольной точки 10, а с контрольной точки КТ2 - на усилители сигнала контрольной точки 11. С выходов усилителей сигнала контрольной точки 10 и 11 противофазные сигналы подаются на входные плечи диодных выпрямительных мостов 12 и 13, соединенных параллельно. С выхода выпрямительного диодного моста 12 осуществляется питание усилителя канала 7, с выхода выпрямительного диодного моста 13 - усилителя канала 8.

Пока контролируемые сигналы с контрольных точек КТ1 и КТ2 противофазны, на усилители каналов 7 и 8 подается постоянное напряжение питания, любое рассогласование контролируемых сигналов приведет к пропаданию напряжения питания на время синфазности.

При дисбалансе напряжения питания +5 В и +15 В, при неисправностях элементов схемы контроля, при рассогласовании контролируемых сигналов на контрольных точках больше порога чувствительности схемы контроля на выходе схемы формирования сигнала обратной связи отрицательной полярности пропадает напряжение, и схема контроля переводится в устойчивое выключенное состояние.

Использование: в железнодорожной автоматике. Технический результат заключается в повышении чувствительности, безопасности и надежности работы устройства. Схема контроля содержит компаратор контроля уровня напряжения питания усилителей, на один вход которого подается сигнал контрольной частоты, а на второй вход - сигнал от источника питания, выход компаратора связан с входом усилителя динамического сигнала, с выхода которого сигнал поступает на входной усилитель, с прямого и инверсного выходов которого сигналы поступают через схемы гальванической развязки на усилители каналов, формирующие противофазные сигналы контрольной частоты, которые подаются на схему формирования сигнала обратной связи отрицательной полярности, на выходе которой формируется напряжение питания входного усилителя, с контрольных точек противофазные контролируемые динамические сигналы подаются на усилители сигнала первой и второй контрольных точек соответственно, которые передают сигналы на входные плечи двух диодных выпрямительных мостов, соединенных параллельно, с выходов выпрямительных мостов осуществляется питание первого и второго усилителей канала соответственно, выходной динамический сигнал контрольной частоты снимается с инверсного выхода входного усилителя через дополнительную схему гальванической развязки. 1 ил.

Схема контроля для сравнения двух последовательностей сигналов и формирования динамического сигнала при эквивалентности этих последовательностей, содержащая компаратор контроля уровня напряжения питания усилителей, на один вход которого подается сигнал контрольной частоты, а на второй вход - сигнал от источника питания, выход компаратора связан с входом усилителя динамического сигнала, с выхода которого сигнал поступает на входной усилитель, с прямого и инверсного выходов которого сигналы поступают через схемы гальванической развязки на усилители каналов, формирующие противофазные сигналы контрольной частоты, которые подаются на схему формирования сигнала обратной связи отрицательной полярности, на выходе которой формируется напряжение питания входного усилителя, с контрольных точек противофазные контролируемые динамические сигналы подаются на усилители сигнала первой и второй контрольных точек соответственно, которые передают сигналы на входные плечи двух диодных выпрямительных мостов, соединенных параллельно, с выходов выпрямительных мостов осуществляется питание первого и второго усилителей канала соответственно, выходной динамический сигнал контрольной частоты снимается с инверсного выхода входного усилителя через дополнительную схему гальванической развязки.