Устройство контроля состояния изоляции электрической проводки автомобиля Российский патент 2023 года по МПК G01R31/58 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля рабочего состояния электрической проводки переменного тока.

Техническим результатом изобретения является заблаговременное обнаружение изношенности, повреждения изоляции автомобильной электропроводки, а также обрыв кабеля, т.е. нарушение его рабочего состояния. Под рабочим состоянием кабеля понимается его нормальный режим работы, при котором значения параметров электрической проводки автомобиля не выходят за пределы, допустимые при заданных условиях эксплуатации. К нарушению параметров нормального режима работы электрической проводки относятся: механические повреждения изоляции, изменение сечения проводов, возникновение коротких замыканий ввиду нарушения состояния изоляции. Диагностика автомобильной электропроводки осуществляется только при наличии тока в кабеле, в том числе при запущенном двигателе автомобиля, так как после запуска двигателя начинают функционировать основные узлы электрической проводки автомобиля. При наличии тока в кабеле появляется возможность измерить аналоговый сигнал с электрической проводки автомобиля. Для достижения технического результата, в систему вводятся две катушки индуктивности, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) на каждую катушку индуктивности, цифровой компаратор (ЦК). Питание АЦП и ЦК осуществляется от автономного источника питания, в автомобиле таким источником является аккумуляторная батарея (АБ).

Особенностью заявленного устройства является возможность контролировать рабочее состояние электрической проводки переменного тока, при запущенном двигателе автомобиля.

Известен дифференциальный модулятор устройства контроля состояния изоляции электрооборудования, включающий два кольцевых сердечника, внутри которых проходят токопроводы, соединяющие электрооборудование с источником электрического питания, DE 2124178 [1].

Недостатком устройства является то, что данное устройство имеет недостаточную точность контроля.

Известен дифференциальный модулятор устройства контроля состояния изоляции электрооборудования, включающий два закрытых экраном кольцевых сердечника, внутри которых проходят два размещенных один внутри другого токопровода, соединяющих электрооборудование с источником электрического питания; обмотки сердечников связаны с измерительной аппаратурой, которая, в свою очередь, связана с аппаратурой защитного отключения электрооборудования, SU 1566313 [1].

Недостатком этого устройства является возможность выдачи ложного сигнала при больших токах, потребляемых электрооборудованием. Кроме того, устройство требует особо точной механической настройки, в частности, обеспечения строго коаксиального взаимного расположения сердечников и токопроводов; в ином случае также весьма вероятны ложные срабатывания, обусловленные не токами утечки, а нормальной работой электрооборудования.

Целью заявленного изобретения является повышение точности контроля рабочего состояния автомобильной электропроводки в течение всего срока эксплуатации, без демонтажа проводки.

Цель достигается за счет того, что в устройство контроля рабочего состояния электрической проводки, вводятся две катушки индуктивности, АЦП, ЦК с возможностью контроля рабочего состояния электрической проводки при протекании по нему переменного тока, контроль осуществляется в течении всего срока эксплуатации электрической проводки, тем самым повышается точность контроля состояния электропроводки.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства контроля рабочего состояния электрической проводки, на которой обозначены: две катушки индуктивности - 1, АЦП - 2, ЦК - 3, АБ - 4.

На фиг. 2 показаны примеры, одного из возможных вариантов спектра сигнала, графики описывают зависимости амплитуды аналогового сигнала от времени, в левой части фигуры изображен график от АЦП 1 катушки, в правой части фигуры изображен график от АЦП 2 катушки, которые определяются выражением [2]:

где Ae^jωt - комплексная амплитуда, ω - циклическая частота в рад/с, А - амплитуда, Ф - начальная фаза.

Контроль рабочего состояния кабеля и состояния изоляции реализуется следующим образом. Две катушки образуют электрическую цепь с индуктивно связанными элементами, которые включены встречно, и последовательно с соединенными АЦП измеряют сигнал от катушек индуктивности. Сигнал, возникающий в катушках, является следствием явлений электромагнитной индукции и самоиндукции: вокруг каждого проводника, по которому протекает ток, образуется магнитное поле [3], которое в свою очередь наводит аналоговый сигнал в катушках индуктивности. Далее сигнал с катушек подается на АЦП, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой. Сигнал с АЦП подается на входы ЦК, при нормальном режиме работы электрической проводки амплитуды аналогового сигнала от обоих катушек совпадают, что можно заметить на графиках фиг. 2. ЦК применяется для сравнения выходного сигнала приемного устройства [4], в нашем случае данными устройствами являются АЦП, и имеет три выхода результатов сравнения у _А>В, у _А=В, у _А<В, [4], при нормальном режиме работы электрической проводки значения результатов сравнения сигнала на выходах ЦК располагаются таким образом как это показано на фиг. 1, т.е. 0,1,0 либо 1,0,1.

Рассогласование значений результатов сравнения сигнала на выходах ЦК говорит о том, что рабочее состояние кабеля изменилось.

Источники информации:

1. Патент РФ №2005112303/22. G01R 31/02 (2000.01) от 27.10.2005

2. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: учеб. пособие. - 3-е изд. - СПб: БХВ-Петербург, 2011. - 768 с. - (Учебная литература для вузов). - ISBN 978-5-9775-0606-9. ЭБС «Знаниум».

3. Кузнецов С.И. Электромагнетизм: учеб. пособие. - 2-е изд. - Томск: Изд-во ТПУ, 2007. - 93 с.

4. Поляков, В.Т. Техника радиоприема: простые приемники AM сигналов [Электронный ресурс] / В.Т. Поляков. - М.: ДМК Пресс, 2008. - 256 с.: ил. - (В помощь радиолюбителю). - ISBN 5-94074056-1. ЭБС «Знаниум».

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля рабочего состояния электрической проводки переменного тока. Технический результат: повышение точности контроля рабочего состояния автомобильной электропроводки в течение всего срока эксплуатации без ее демонтажа. Сущность: Устройство контроля рабочего состояния электрической проводки автомобиля при наличии в кабеле переменного тока содержит две встречно включенные катушки индуктивности, которые размещены с охватом на контролируемом кабеле и последовательно включены с аналого-цифровыми преобразователями, соединенными с цифровым компаратором. 2 ил.

Устройство контроля рабочего состояния электрической проводки автомобиля при наличии в кабеле переменного тока, содержащее две встречно включенные катушки индуктивности, отличающееся тем, что катушки индуктивности размещены с охватом на контролируемом кабеле и последовательно включены с аналого-цифровыми преобразователями, которые соединены с цифровым компаратором.