УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 2015 года по МПК H02H3/04 H01H85/32 

Область техники

Изобретение относится к электронному контролю плавких предохранителей, то есть, к индикации перегорания плавких предохранителей. Зачастую важно, чтобы перегоревший предохранитель был замечен быстро и не посредством визуального осмотра плавких предохранителей, и, в частности, в автоматических системах информация о перегоревшем предохранителе, должна передаваться автоматически.

Предшествующий уровень техники

Некоторые модели плавких предохранителей ручного типа содержат компонент, который выступает, когда плавкий предохранитель перегорает, и может быть выполнен с возможностью передачи информации механического контакта. Однако в большинстве плавких предохранителей это невозможно, и тогда заключение о состоянии плавкого предохранителя делают посредством измерения напряжения после плавкого предохранителя или тока, текущего через плавкий предохранитель. Для распознавания перегоревшего предохранителя в устройстве с помощью измерения тока требуется, чтобы нагрузка схемы была включена. В альтернативном варианте, можно измерять напряжение на плавком предохранителе, которое в случае неповрежденного плавкого предохранителя составляет практически 0 В. В случае перегоревшего предохранителя, напряжение на предохранителе почти аналогично напряжению питания - в предположении, что нагрузка включена.

В документе CN 201274274 Y введено соединение для контроля плавкого предохранителя, в котором светоизлучающий диод (СИД), управляемый транзистором, указывает, что плавкий предохранитель перегорел. Такие соединения пригодны только для схем с очень низкими напряжениями, а кроме того, габариты компонентов требуют, чтобы напряжение было относительно стабильным.

В некоторых приложениях необходимо, чтобы предохранительное защитное устройство указывало состояние плавких предохранителей на положительном и отрицательном полюсах источника напряжения постоянного тока. Дополнительное требование может заключаться в том, чтобы на предохранительное защитное устройство можно было подавать номинальные напряжения питания в очень широком диапазоне или чтобы щиток, по меньшей мере, обеспечивал даже большие изменения напряжений в цепи напряжения питания.

Краткое изложение сущности изобретения

Задачей изобретения является достижение устройства и способа, которые решают вышеупомянутые проблемы. Этого можно достичь с помощью упомянутого изобретения, отличительные признаки которого указаны в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение основано на связи, в которой предусмотрена возможность создания стандартного опорного напряжения независимо от перегорания плавкого предохранителя; при этом соединение делителя напряжения подключено к выходному полюсу контролируемого плавкого предохранителя для создания измерительного напряжения; упомянутое соединение содержит сравнивающий элемент для сравнения этих двух напряжений и управления индицирующим элементом для индикации или пересылки информации о состоянии плавкого предохранителя. Опорное напряжение и вспомогательное напряжение, необходимые для сравнивающего и индицирующего элементов, можно создавать из напряжения питания перед плавким предохранителем, например, с помощью стабилитрона и последовательного сопротивления. Чтобы достичь большего диапазона номинальных напряжений без ненужного потребления мощности, происходящего в последовательном сопротивлении, вполне доступно использование соединения источника питания постоянного тока, соединенного последовательно со стабилитроном. Чтобы создать опорное напряжение и вспомогательное напряжение, можно также использовать отдельный вспомогательный источник питания, такой, как батарея, источник питания, оснащенный трансформатором переменного тока и средством выпрямления, или преобразователь постоянного тока в постоянный, питаемый от цепи постоянного тока.

Изобретение можно использовать для контроля состояния источника напряжения цепи постоянного тока и плавких предохранителей, соединенных с положительным и отрицательным полюсами.

Краткое описание чертежей

В этом разделе приводится более подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылками на чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает устройство, соответствующее варианту осуществления изобретения, в котором схема опорного и вспомогательного напряжений имеет источники (2a, 2b, 2c) питания постоянного тока, а цепочки сопротивлений работают в качестве делителей напряжения применительно к измерительному напряжению;

фиг. 2 изображает устройство, соответствующее варианту осуществления изобретения, которое содержит цепочку сопротивлений в схеме опорного и вспомогательного напряжений, а цепочки сопротивлений работают в качестве делителей напряжения применительно к измерительному напряжению;

фиг. 3 изображает устройство, соответствующее варианту осуществления изобретения, которое содержит внешние вспомогательные источники напряжения, а цепочки сопротивлений работают в качестве делителей напряжения применительно к измерительному напряжению;

фиг. 4 изображает устройство, соответствующее варианту осуществления изобретения, которое содержит внешние вспомогательные источники напряжения, а цепочки сопротивление-стабилитрон работают в качестве делителей напряжения применительно к измерительному напряжению;

фиг. 5 изображает устройство, соответствующее варианту осуществления изобретения, которое содержит внешние вспомогательные источники напряжения, а цепочки сопротивление-стабилитрон работают в качестве делителей напряжения применительно к измерительному напряжению;

фиг. 6 изображает устройство, соответствующее варианту осуществления изобретения, которое содержит внешние вспомогательные источники напряжения и схему контроллера в качестве сравнивающего элемента, а цепочки сопротивлений работают в качестве делителей напряжения применительно к измерительному напряжению;

фиг. 7 изображает принципиальную схему для создания опорного и вспомогательного напряжений, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

фиг. 8 изображает принципиальную схему для создания источника питания постоянного тока, в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

фиг. 9 изображает принципиальную схему для создания логического элемента, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для контроля состояния плавких предохранителей, подключенного к положительному и отрицательному полюсам питания цепи напряжения постоянного тока, при этом схема вспомогательного и опорного напряжений содержит трехмодульный источник питания постоянного тока.

Основная схема выполнена между положительным (+) и отрицательным (-) полюсами питания цепи напряжения постоянного тока, включая нагрузку 8 и плавкие предохранители (7a, 7b), которые защищают цепь. В принципе, достаточно одного плавкого предохранителя, но из-за того, что возможны, например, замыкания на «землю», предохранителями зачастую снабжают оба полюса. На практике, перегорает только один из двух плавких предохранителей - из-за перегрузки или короткого замыкания в цепи. Поэтому предохранительное защитное устройство выполнено с возможностью контроля обоих плавких предохранителей и индикации в случае, если, по меньшей мере, один из них перегорел. Предохранительное защитное устройство и элементы внутри него разделены пунктирной линией на чертеже.

Контролируемый плавкий предохранитель 7a подключен к положительному полюсу питания, а контролируемый плавкий предохранитель 7b - к отрицательному полюсу. Источник (1a, 1b) вспомогательного напряжения подсоединен между положительным (+) и отрицательным (-) полюсами питания для подачи опорного напряжения (U_ОПОРНa, U_ОПОРНb) на инвертирующий вход (-) компаратора (4a,4b) и вспомогательных напряжений, необходимых для компаратора (4a, 4b), логического элемента 5 и индицирующего элемента 6. Между последовательно соединенными вспомогательными источниками (1a, 1b) напряжения подсоединены три модуля (2a, 2b, 2c) источников питания постоянного тока. Количество модулей источников питания постоянного тока зависит от их внутреннего соединения и того, насколько высокое номинальное напряжение желательно отрабатывать устройству. Использование источников питания постоянного тока обеспечивает более широкий диапазон номинальных напряжений и большее их изменение - например, (110 В постоянного тока - 500 В постоянного тока) ± 20%.

Источник питания схемы напряжения постоянного тока подключен к входным полюсам (7a1, 7b1) плавких предохранителей (7a, 7b), а схема формирования опорного и вспомогательного напряжений также подключена между этими полюсами. Под выходными полюсами (7a2, 7b2) плавких предохранителей понимаются точки соединения нагрузки 8, но при этом их также можно использовать для соединения сопротивления (3b, 3c) первого конца соединения делителя напряжения, которое выполнено с возможностью формирования измерительного напряжения (U1a, U1b) предохранительного защитного устройства. Сопротивление (3a, 3d) другого конца соединения делителя напряжения подключено к потенциалу, подключенному к имеющему противоположный знак полюсу напряжения питания цепи постоянного тока.

Схема делителя напряжения подает измерительное напряжение (U1_a, U1_b) на не инвертирующий выход (+) компаратора. На практике, сопротивления (3a, 3b, 3c, 3d) измерительных напряжений в схеме делителя напряжения сформированы из нескольких резисторов, соединенных последовательно в пределах их допустимой мощности и величины напряжения. Соединение работает следующим образом: когда плавкий предохранитель (7a, 7b) не поврежден, измерительное напряжение (U1_a, U1_b) больше, чем опорное напряжение (U_ОПОРНa, U_ОПОРНb), и в этом случае выходные сигналы компараторов соответствуют состоянию логического «нуля». Если любой из двух плавких предохранителей перегорает, выходной сигнал компаратора, который его контролирует, вырастет до состояния логической «1». Устройство для контроля двух плавких предохранителей содержит простой логический элемент, сформированный посредством операции «ИЛИ», который индицирует перегорание, по меньшей мере, одного из двух плавких предохранителей и управляет индицирующим элементом, соответственно. Индицирующий элемент может содержать реле и, например, СИД красного цвета свечения, индицирующий перегоревший предохранитель. Кроме того, можно подсоединить СИД зеленого цвета свечения, чтобы указать, что схема напряжения постоянного тока включена, предохранительное защитное устройство находится в рабочем состоянии, а плавкий предохранитель или плавкие предохранители не повреждены.

На фиг. 2 представлено решение в соответствии с фиг. 1, за исключением того, что стандартный источник или стандартные источники (2a, 2b, 2c) питания постоянного тока заменен(ы) цепочкой (2d, 2e, 2f) делителя напряжения. Это соединение значительно проще, поскольку источник питания постоянного тока, содержащий несколько элементов, заменен всего лишь резистором. Это соединение пригодно для решений, в которых диапазон номинального напряжения и диапазон его флуктуаций весьма ограничены - например, 110 В ± 5%.

На фиг. 3 изображено решение в соответствии с фиг. 1, за исключением того, что вместо соединения вспомогательного источника питания, подсоединенного между полюсами питания цепи напряжения постоянного тока, она оснащена отдельным вспомогательным источником (2g, 2h) напряжения. Вспомогательный источник напряжения может быть батареей, трансформатором, питаемым напряжением переменного тока, и выпрямителем, соединенным с ним, или преобразователем постоянного тока в постоянный, питаемым посредством цепи напряжения постоянного тока.

На фиг. 4 изображено решение в соответствии с фиг. 3, за исключением того, что подчиненное сопротивление 3d первой схемы делителя напряжения для определения измерительного напряжения заменено стабилитроном 3е, а главное сопротивление 3a измерительного напряжения второй схемы делителя напряжения заменено стабилитроном 3f. В этом случае, когда контролируемый плавкий предохранитель не поврежден, стабилитрон (3e, 3f) определяет измерительное напряжение, подаваемое на компаратор.

На фиг. 5 изображено решение в соответствии с фиг. 3, за исключением того, что стабилитрон (3g, 3h) соединен последовательно с сопротивлением (3c, 3d) схемы делителя напряжения для определения измерительного напряжения, а напряжение стабилитрона приложено к диоду, когда плавкий предохранитель не поврежден.

В зависимости от напряжения питания, сопротивления цепи делителя напряжения определяют ток схемы, который регулируется, становясь достаточно большим, чтобы стабилитрон мог работать, но достаточно малым, чтобы не допустить превышение допустимой мощности или не вызвать ненужное потребление мощности в последовательных сопротивлениях.

На фиг. 6 изображено соединение, которое отличается от показанных на предыдущих чертежах тем, что компараторы заменены схемой 4с контроллера, включающей в себя аналого-цифровой преобразователь. На этом чертеже представлен отдельный вспомогательный источник 2h напряжения, который подает напряжение питания, необходимое и для схемы 4с контроллера, и для нагрузочного повышающего резистора 3p. На практике, вспомогательный источник напряжения может подавать напряжение через источник 1с на основе стабилитрона, который стабилизирует вспомогательное напряжение, потребляемое схемой контроллера, и создает возможную разность U3 вспомогательных напряжений для нагрузочного повышающего резистора 3p в схеме измерительного напряжения, используемой для контроля плавкого предохранителя 7b. «Земля» - т.е. 0 В вспомогательного напряжения - подключена к потенциалу отрицательного полюса цепи подачи напряжения постоянного тока.

Опорное напряжение U_ОПОРНс создается схемой (3j, 3k) делителя напряжения и подается на первый вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) схемы 4с контроллера. Цепочка (3m, 3n) делителя напряжения, формирующая измерительное напряжение, подключена к выходному полюсу 7a2 первого контролируемого плавкого предохранителя 7a. Измерительное напряжение U1_c подается с промежуточного выхода цепочки на второй вход АЦП схемы 4с контроллера. Сопротивление 3r подключено к выходному полюсу 7b2 второго контролируемого плавкого предохранителя 7b. Другой конец сопротивления соединен с точкой соединения, с которой соединен другой конец нагрузочного повышающего резистора 3p, и параллельными подчиненными соединениями, т.е. сопротивлением 3q и сопротивлениями (3s, 3t), соединенными параллельно с ним и последовательно - друг с другом, формируя распределение напряжения с помощью сопротивления 3r и резистора 3p, которые соединены с ними. С промежуточной точки распределения напряжения, образованной последовательно соединенными сопротивлениями (3s, 3t), измерительное напряжение U1_d подают на третий вход АЦП контроллера. Схема 4с контроллера управляет индицирующим элементом 6, чтобы указывать, что один или оба плавких предохранителя перегорели. Схему контроллера также можно снабдить средством передачи данных, таким, как интерфейс Ethernet, и в этом случае информацию о состоянии плавких предохранителей можно передавать через сеть передачи данных.

Однако, схему контроллера, показанную на фиг. 6, можно заменить двумя линейными компараторами (4a, 4b), так что опорное напряжение U_ОПОРНс оказывается подключенным к инвертирующему (-) входу первого компаратора (4a) и не инвертирующему (+) входу второго компаратора (4b), а промежуточный выход для сопротивлений (3m, 3n) схемы делителя напряжения, соединенной с выходом (7a2) первого плавкого предохранителя (7a), соединен с не инвертирующим (+) входом первого компаратора (4a), и промежуточный выход между сопротивлениями (3s, 3t) соединения делителя напряжения, соединенного с выходом (7b2) второго плавкого предохранителя (7b), соединен инвертирующим входом второго компаратора (4b). Выходы компараторов соединены с логическим элементом (5). Компараторы (4a, 4b) можно встроить в один корпус, рабочее напряжение которого, т.е. вспомогательное напряжение соединения, а также опорное напряжение U_ОПОРНс, тоже можно подавать из основной цепи - например, посредством источника питания постоянного тока - и регулировать с помощью стабилитрона.

На фиг. 7 изображена принципиальная схема для последовательно соединенных вспомогательных источников (1a, 1b) напряжения в предохранительном защитном устройстве, контролирующем два плавких предохранителя, в соответствии с фиг. 1 и 2. Схема питается от положительного и отрицательного полюсов источника напряжения постоянного тока через резистор R102 плавких предохранителей.

Вспомогательный источник напряжения содержит стабилитрон (V101, V08), и к нему приложено напряжение, равное номинальному напряжению. Чтобы устранить высокочастотные помехи, параллельно этому источнику подсоединен помехоподавляющий конденсатор (C101, C02). С полюсами помехоподавляющего конденсатора соединены помехоподавляющие катушки (L101, L01) и (L102, L02) с ферритовыми сердечниками.

Изменения в токе соединения стабилитрона также вызывают изменения напряжения на источнике. Для этого, конденсатор (C102, C03) выбран с параметрами, чрезмерными по сравнению с нагрузкой, обуславливаемые нагрузкой, и в этом случае напряжение питания остается как можно более стабильным, несмотря на изменения тока питания. С помощью соединения, образуемого вспомогательным источником напряжения на основе стабилитрона и источниками питания постоянного тока, предпочтительно реализовывать регулирование низкого напряжения постоянного тока в соединении обоих полюсов питания (в верхней и нижней частях чертежа) в цепи постоянного тока высокого напряжения.

Между источниками вспомогательного напряжения имеются либо источники (2a, 2b, 2c) питания постоянного тока, либо соответствующие сопротивления (2d, 2e, 2f), соединенные последовательно.

На фиг. 8 изображена принципиальная схема источника питания постоянного тока. Он предусматривает, наряду с регулированием напряжения на основе стабилитрона, в соответствии с фиг. 7, решение, обеспечивающее изоляцию напряжения, основанное на защитном полном сопротивлении, которое создано источником (2a, 2b, 2c) питания постоянного тока. Индивидуальное защитное полное сопротивление воплощено с помощью источника питания постоянного тока, который поддерживает полное сопротивление постоянным по отношению к напряжению на нем. С использованием нескольких источников питания постоянного тока воплощается каскадное соединение, которое надежно делит высокое напряжение питания на меньшие доли. Деление напряжения основано на последовательном соединении источников питания постоянного тока с одинаковым значением полного сопротивления. Это создает основу для изоляции напряжения и создания рабочего напряжения.

Базовые функциональные возможности защитного полного сопротивления основаны на источнике питания постоянного тока, который имеет следующие основные компоненты: полевой транзистор V102, стабилитрон V106, защищающий полевой транзистор от перегрузки по напряжению, фильтрующий конденсатор C103, токоизмерительный резистор R107 и остальные вспомогательные компоненты, которые образуют схему управления соединением.

В соединении, изображенном на фиг. 8, полевой транзистор V102 представляет собой полевой транзистор, работающий в режиме насыщения. Канал полевого транзистора разомкнется, когда напряжение эмиттера ячеистого типа достигнет положительного напряжения размыкания, которое в этом соединении составляет примерно 2-4 В постоянного тока. Постоянный ток создается путем регулирования напряжения «коллектор-эмиттер». Наибольшее допустимое напряжение «коллектор-эмиттер» полевого транзистора в этом соединении составляет 240 В постоянного тока, и это значение ограничивает диапазон напряжения на одном источнике питания постоянного тока. Напряжение на полевом транзисторе также ограничивается пределами безопасного рабочего напряжения, определяемыми для компонента.

Параллельно полевому транзистору подсоединен стабилитрон, рассчитанный на напряжение 220 В постоянного тока, который защищает этот полевой транзистор и другие компоненты от перегрузки по напряжению. Стабилитрон также работает как средство, на котором должно происходить короткое замыкание в ситуации перегрузки по напряжению, и для защиты он также работает как альтернативный тракт тока, если полевой транзистор поврежден так, что вообще не может проводить ток. Если происходит короткое замыкание полевого транзистора, одиночный источник питания постоянного тока вообще не создает распределение напряжения в соединении, что приводит к ситуации, в которой резистор R102 плавких предохранителей перегорает. В соединении с несколькими источниками питания постоянного тока, резистор плавких предохранителей перегорает, когда напряжение питания превысит сумму пороговых напряжений защитных стабилитронов V101 и V107.

Фильтрующий конденсатор C103, соединенный параллельно с источником питания постоянного тока, работает как стабилизатор для самого соединения, а также для распределения напряжения, создаваемого источниками питания постоянного тока. Этот конденсатор также пропускает через себя переходные высокочастотные напряжения и токи, что способствует поддержанию распределения напряжения более стабильным также в течение ситуаций кратковременных возмущений цепи питания.

Резистор R107 работает как базовый компонент схемы управления источника питания постоянного тока, а схема управления использует напряжение на этом резисторе для ограничения напряжения базы полевого транзистора. Такое же напряжение также пропускается через переход «база-эмиттер» транзистора V103, и источник V104 опорного напряжения. Транзистор V103 переводится в проводящее состояние, когда напряжение резистора R107 превышает напряжения базы и источника опорного напряжения. Когда транзистор V103 находится в проводящем состоянии, он управляет напряжением эмиттера ячеистого типа полевого транзистора V102, приводя его к нужному уровню напряжения, и в этом случае полевой транзистор ограничивает свой ток «коллектор-эмиттер». На основании этого, ток источника питания постоянного тока будет поддерживаться ниже некоторого максимального значения.

В соединении также заслуживает внимания изменение напряжения эмиттера ячеистого типа полевого транзистора V102 в связи с током, текущим через резистор R107. Ток, текущий через резистор R107, способствует уменьшению напряжения эмиттера ячеистого типа полевого транзистора, когда потенциал на эмиттере полевого транзистора увеличивается относительно заземляющего вывода источника питания постоянного тока. Иными словами, напряжение эмиттера ячеистого типа полевого транзистора будет уменьшаться, даже если транзистор не будет изменять ток, текущий через него.

Резистор R105 работает в соединении как вспомогательный тракт тока для тока «база-эмиттер» транзистора в ситуации запуска схемы управления. Назначением источника V104 опорного напряжения является стабилизация функциональных возможностей соединения в связи с изменениями температуры. Изменение напряжения «база-эмиттер» транзистора V103 может составлять самое большее 0,4-0,8 В постоянного тока, и в этом случае точное управление по отношению к резистору R107 невозможно. Эту ситуацию улучшает источник опорного напряжения, и в таком случае изменение напряжения резистора R107 находится между 3,4 и 3,8 В постоянного тока, а пропорциональное влияние температуры на ограничивающее напряжение уменьшится.

Резисторы R103, R104 и R106 работают, формируя управляющее напряжение для напряжения на сетке эмиттера полевого транзистора, когда на источнике питания постоянного тока есть напряжение.

Когда напряжение увеличивается, распределение напряжения, создаваемое резисторами, также увеличивает напряжение «база-эмиттер» полевого транзистора до такой степени, при которой ток, текущий через полевой транзистор и резистор R107, начинает управлять схемой управления, ограничивающей ток. Деление напряжения посредством резисторов проводится так, что - при использовании наименьшего возможного значения напряжения питания - напряжение на сетке эмиттера типа полевого транзистора будет расти до порогового напряжения, а это делает возможным достижение желаемого значения тока уже во время запуска.

Стабилитрон V105 работает как ограничитель напряжения «база-эмиттер» полевого транзистора в ситуации, в которой схема управления не может его ограничить. Эта ситуация возможна, когда на источник питания постоянного тока подается напряжение, достаточно высокое, чтобы переключить защитный стабилитрон V106 в проводящее состояние. В проводящем состоянии, защитный стабилитрон работает как не ограничивающий элемент в соединении, и в этом случае на резисторе R107 не будет создаваться ограничение. Вместе с тем, назначением резисторов R103, R104 и R106 является повышение напряжения на сетке эмиттера полевого транзистора, в соответствии с делением напряжения посредством резисторов. Однако, деление напряжения посредством резисторов будет вызывать приложение слишком большого напряжения к участку сетки эмиттера полевого транзистора, так что его следует ограничивать с помощью стабилитрона V105.

Соединение, основанное на цепочке защитного полного сопротивления, потребляет малую мощность, если требования по подводу мощности из источников напряжения не являются чрезмерными. Цепочка постоянного тока надлежащим образом поддерживает изменение напряжения питания, потому что она автоматически регулирует свое защитное полное сопротивление, в соответствии с приложенным к ней напряжением. В аналогичном трансформаторном соединении изменение напряжения в широком диапазоне может стать проблемой. Когда его воплощают по технологии трансформаторов и/или дросселей, соединению требуются вторичные обмотки с высокой изолирующей способностью на имеющих низкий и высокий потенциал концах источника напряжения.

На фиг. 9 изображена структура логической части. Когда посредством отдельных компараторов осуществляют контроль более чем одного плавкого предохранителя, логический элемент 5 нуждается в реализации операции «ИЛИ» между его выходами. Этого можно легко достичь с помощь логической схемы «НЕ-И» с входами на триггерах Шмидта. Выход D01 первого компаратора и выход D02 второго компаратора соединены с входами (1, 2) блока D01-A в логической схеме D01. Для подготовки к импульсам погрешности, имеющими малую длительность, предусмотрен RC-фильтр с резистором R41 и конденсатором C11 между параллельно соединенными входами (12, 13) выходного канала (3) в блоке D01-A «НЕ-И» и следующего блока D01-D. К выходу (11) блока D01-D подсоединен двойной встречно-параллельно подключенный диод (V26). Резисторы (R42, R43), соединенные друг с другом с другого конца, соединены с полюсами сдвоенного диода, а с этой точкой соединения соединен нагрузочный повышающий конденсатор (C12), и эта точка соединена со входами (9, 10) следующего блока D01-C «НЕ-И». Это соединение создает задержку, которая начинается с момента включения напряжения. Во время этой задержки фильтрующий конденсатор большой емкости, выполненный с возможностью питания реле индикационного блока (6), имеет время для зарядки перед тем, как предохранительное защитное устройство окажется готовым к работе. В течение вышеупомянутой задержки, выход (8) блока D01-C «НЕ И» остается в состоянии логического «0», и в этом случае уровень сигнала полюса D03, управляющего реле индикационного элемента 6 и сигнала СИДа красного цвета свечения поддерживается низким, а уровень сигнала полюса D04, управляемого выходом (6) последнего блока D01-B «НЕ-И» поддерживается высоким в состоянии логической «1», и зажигается сигнальная лампочка, на основе СИДа зеленого цвета свечения индикационного элемента.

Рассматриваемый чертеж не иллюстрирует функционирование индикационного блока 6, но управлять реле и сигнальными лампочками на основе СИДов можно с помощью простого транзисторного соединения.

Определенный вариант осуществления предусматривает устройство для контроля состояния плавкого предохранителя (7a, 7b) схемы питания напряжения постоянного тока, а это устройство содержит средство для создания опорного напряжения (U_ОПОРНa, U_ОПОРНb, U_ОПОРНc), для создания измерительного напряжения (U_1a, U1b, U_1c, U_1d), схемы (3a,..., 3h, 3m,..., 3t) делителя напряжения, подсоединенной между выходным полюсом (7a2, 7b2) плавкого предохранителя и соседним полюсом (-, +) питания, и сравнивающий элемент для сравнения упомянутых напряжений с индикаторным элементом, таким, как реле или сигнальная лампочка.

Сравнивающий элемент (4a, 4b) может быть линейным компаратором или схемой контроллера, оснащенной аналого-цифровым преобразователем. В одном варианте осуществления, устройство содержит соединение (1a, 1b, 2a, 2b, 2c) делителя напряжения для формирования опорного напряжения и вспомогательного напряжения для схемы. Соединение содержит, по меньшей мере, одно соединение (2a, 2b, 2c) источника питания постоянного тока. Устройство может предусматривать подачу опорного напряжения из внешнего вспомогательного источника (2g, 2h) напряжения и схему для создания вспомогательного напряжения. Устройство может содержать средства для контроля плавкого предохранителя, соединенного с положительным и отрицательным полюсами цепи напряжения постоянного тока, и логическое устройство для подключения выходов сравнивающих элементов к участию в логической операции «ИЛИ».

Варианты осуществления связаны с устройством для оперативного контроля цепи напряжения постоянного тока, которое содержит первый и второй полюса питания для создания рабочего напряжения цепи постоянного тока, первый плавкий предохранитель (7a), соединенный с первым полюсом питания, который имеет полюс (7a1) питания и выходной полюс (7a2), плавкий предохранитель (7b), соединенный со вторым полюсом питания, который имеет входной полюс (7b1) и выходной полюс (7b2). В варианте осуществления, формируют одно или несколько опорных напряжений (U_ОПОРНa, U_ОПОРНb, U_ОПОРНс), формируют первое измерительное напряжение (U_1a, U_1b, U_1c, U_1d) между выходным полюсом (7a2) первого плавкого предохранителя и полюсом (7b1) питания второго плавкого предохранителя и формируют второе измерительное напряжение (U_1a, U_1b, U_1c, U_1d) между выходным полюсом и второй точкой соединения второго плавкого предохранителя, которая является либо полюсом питания первого плавкого предохранителя, либо полюсом питания второго плавкого предохранителя. Варианты осуществления предусматривают сравнение одного или нескольких опорных напряжений и измерительных напряжений для оценки состояния первого или второго плавкого предохранителя и индикацию результата сравнения.

Если создают более одного опорного напряжения, в предпочтительном варианте осуществления эти опорные напряжения равны.

В варианте осуществления, упомянутое одно или несколько опорных напряжений и/или вспомогательное напряжение цепи постоянного тока можно создавать из рабочего напряжения между первым и вторым полюсами питания, то есть, схему подсоединяют между входными полюсами плавких предохранителей. В еще одном варианте осуществления, один или несколько внешних источников питания используют для создания одного или нескольких опорных напряжений и/или вспомогательного напряжения цепи постоянного тока.

В соответствии с вариантами осуществления, сравнение одного или более опорных напряжений и измерительного напряжения можно воплощать разными способами. В варианте осуществления, в измерительной цепи используется лишь один блок сравнения, который принимает одно опорное напряжение и сравнивает его с двумя измерительными напряжениями.

В еще одном варианте осуществления, для сравнения используются два устройства сравнения, такие, как компараторы. Для них можно подключать отдельные опорные напряжения или одно и то же опорное напряжение.

В одном варианте осуществления, устройство содержит соединение источника питания постоянного тока для создания опорного напряжения и/или вспомогательного напряжения и для ограничения увеличения потерь мощности на соответствующем верхнему пределу конце диапазона рабочего напряжения. В еще одном варианте осуществления, устройство содержит резистивное соединение для создания опорного напряжения и/или вспомогательного напряжения.

В варианте осуществления, соединение источника питания постоянного тока или резистивное соединение соединено с первым и вторым полюсами питания цепи напряжения постоянного тока. Cоединение источника питания постоянного тока или резистивное соединение соединено последовательно с одним или несколькими вспомогательными источниками напряжения. Соединение может быть выполнено, например, например, так, что последовательное соединение одного или нескольких источников питания постоянного тока оказывается соединенным последовательно с источниками вспомогательного напряжения таким образом, что источники вспомогательного напряжения находятся на обоих концах источников питания постоянного тока.

В варианте осуществления, первое и/или второе измерительное напряжение создается с помощью схемы делителя напряжения, содержащей один или несколько резисторов.

В варианте осуществления, сравнение осуществляют с помощью первого линейного компаратора (4a) для контроля первого плавкого предохранителя и с помощью второго линейного компаратора (4b) для контроля второго плавкого предохранителя. С первым и вторым линейными компараторами может быть соединена логическая схема, которая выполнена с возможностью индикации поврежденного плавкого предохранителя, если выходной сигнал одного или нескольких линейных компараторов указывает поврежденный плавкий предохранитель. Имеются индицирующие средства для индикации поврежденного плавкого предохранителя, которые выполнены с возможностью работы совместно с логической схемой или схемой контроллера, так что короткое замыкание индицируется, если один или оба плавких предохранителя повреждены.

Варианты осуществления также включают в себя способ оперативного контроля состояния двух плавких предохранителей.

Варианты осуществления, описанные выше, приведены не с целью ограничения изобретения, а лишь с целью пояснения основной идеи изобретения. В пределах технических функциональных возможностей, признаки, представленные на разных чертежах, можно объединять, делая это не так, как представлено на чертежах. Ясно, что подробности могут изменяться в пределах патентных требований.

Изобретение относится к области электротехники. Предложено устройство для контроля состояния цепи напряжения постоянного тока, содержащее первый и второй полюсы питания для формирования рабочего напряжения для цепи постоянного тока; первый плавкий предохранитель (7a), соединенный с первым полюсом питания, причем первый плавкий предохранитель имеет полюс (7a1) питания и выходной полюс (7a2); второй плавкий предохранитель (7b), соединенный со вторым полюсом питания, причем второй плавкий предохранитель имеет входной полюс (7b1) и выходной полюс (7b2); средство для формирования одного или нескольких опорных напряжений (U_ОПОРНa, U_ОПОРНb, U_ОПОРНс); средство (3a,..., 3h, 3m,..., 3t) для формирования первого измерительного напряжения (U_1a, U_1b, U_1c, U_1d) между выходным полюсом (7a2) первого плавкого предохранителя и полюсом (7b1) питания второго плавкого предохранителя; средство для формирования второго измерительного напряжения (U_1a, U_1b, U_1c, U_1d) между выходным полюсом второго плавкого предохранителя и полюсом питания первого или второго плавкого предохранителя; средство (4a, 4b, 4c) для сравнения одного или нескольких опорных напряжений и измерительных напряжений для оценки состояния первого и второго плавких предохранителей; и средство (6) для индикации результата сравнения. Технический результат - расширение диапазона напряжения. 2н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство для контроля состояния цепи напряжения постоянного тока, содержащее:
первый и второй полюсы питания для формирования рабочего напряжения для цепи постоянного тока;
первый плавкий предохранитель (7а), соединенный с первым полюсом питания, причем первый плавкий предохранитель включает в себя полюс (7а1) питания и выходной полюс (7а2),
отличающееся тем, что содержит
второй плавкий предохранитель (7b), соединенный со вторым полюсом питания, причем второй плавкий предохранитель содержит входной полюс (7b1) и выходной полюс (7b2);
средство для формирования одного или нескольких опорных напряжений (U_ОПОРНa, U_ОПОРНb, U_ОПОРНс);
средство (3а, ..., 3h, 3m, ..., 3t) для формирования первого измерительного напряжения (U_1a, U_1b, U_1c, U_1d) между выходным полюсом (7а2) первого плавкого предохранителя и полюсом (7b1) питания второго плавкого предохранителя;
средство для формирования второго измерительного напряжения (U_1a, U_1b, U_1c, U_1d) между выходным полюсом второго плавкого предохранителя и полюсом питания первого или второго плавкого предохранителя;
средство (4а, 4b, 4с) для сравнения одного или нескольких опорных напряжений и измерительных напряжений для оценки состояния первого и второго плавких предохранителей; и
средство (6) для индикации результата сравнения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство содержит средство для формирования одного или нескольких опорных напряжений и/или вспомогательного напряжения цепи постоянного тока из рабочего напряжения между первым и вторым полюсами питания.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство содержит один или несколько внешних источников питания для формирования одного или нескольких опорных напряжений и/или вспомогательного напряжения цепи постоянного тока.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство сравнения выполнено с возможностью сравнения одного опорного напряжения с первым и вторым измерительными напряжениями.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что средство для формирования опорного напряжения содержит средство для формирования первого опорного напряжения и средство для формирования второго опорного напряжения.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство сравнения содержит первый блок сравнения для сравнения первого опорного напряжения с первым измерительным напряжением и второй блок сравнения для сравнения второго опорного напряжения со вторым измерительным напряжением.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство содержит вспомогательный источник напряжения для создания опорного напряжения из рабочего напряжения или внешний источник напряжения.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что это устройство содержит соединение источника питания постоянного тока, которое последовательно соединено с одним или несколькими вспомогательными источниками напряжения для формирования опорного напряжения и/или вспомогательного напряжения и для ограничения увеличения потерь мощности на верхнем предельном конце диапазона рабочего напряжения.

9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что устройство содержит резистивное соединение, соединенное последовательно с одним или несколькими вспомогательными источниками напряжения для формирования опорного напряжения и/или вспомогательного напряжения.

10. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что один или несколько вспомогательных источников напряжения, соединенных последовательно с соединением источника питания постоянного тока или резистивным соединением, соединены с первым и вторым полюсами питания цепи напряжения постоянного тока.

11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средства сравнения для формирования первого измерительного напряжения и/или второго измерительного напряжения содержат схему делителя напряжения, которая содержит один или несколько резисторов.

12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средства индикации выполнены с возможностью индикации неисправности плавкого предохранителя, если один или несколько плавких предохранителей повреждены.

13. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что средства сравнения содержат первый линейный компаратор (4а) для контроля состояния первого плавкого предохранителя, и второй линейный компаратор (4b) для контроля состояния второго плавкого предохранителя, и логическую схему, соединенную с первым и вторым линейными компараторами, которая выполнена с возможностью индикации неисправного плавкого предохранителя, когда выходной сигнал одного или нескольких линейных компараторов указывает неисправный плавкий предохранитель.

14. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что средства сравнения содержат схему (4с) контроллера, снабженную аналого-цифровым преобразователем и выполненную с возможностью сравнения одного поступающего опорного напряжения с первым и вторым измерительными напряжениями.

15. Способ контроля состояния цепи напряжения постоянного тока, отличающийся тем, что способ содержит следующие этапы, на которых:
формируют рабочее напряжение цепи постоянного тока между первым и вторым полюсами питания, причем с первым полюсом питания соединен первый плавкий предохранитель (7а), который имеет полюс питания и выходной полюс, а со вторым полюсом питания соединен второй плавкий предохранитель (7b), который имеет входной полюс и выходной полюс;
формируют одно или несколько опорных напряжений (U_ОПОРНa, U_ОПОРНb, U_ОПОРНc);
формируют первое измерительное напряжение (U_1a, U_2b, U_1c, U_ld) между выходным полюсом (7а2, 7b2) первого плавкого предохранителя и полюсом питания второго плавкого предохранителя;
формируют второе измерительное напряжение между выходным полюсом второго плавкого предохранителя и полюсом питания первого или второго плавкого предохранителя;
сравнивают одно или несколько опорных напряжений и измерительных напряжений для оценки состояния первого и второго плавких предохранителей; и
индицируют результат сравнения.