Устройство для контроля неисправностей во входной и выходной цепях операционного усилителя Советский патент 1983 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к автоматике/ а именно к оперативным устройствам непрерывной диагностики аппаратуры регулирования, и может, быть ис-t

.пользовано для контроля неисправностей, операционного усилителя в составе регулируюшиз приборов.

Известно устройство контроля неисправностей регулирующего прибора. Принцип действия этого устройства основан на непрерывном сравнении выходных сигналов контролируемого регулирующего прибора,- содержащего операционный усилитель, и эквивалентной модели, в качестве которой используется аналогичный регулирующий прибор, содержащий сэпераиионный усилитель. Оно включает в свою схему также два формирователя импульсов, причем первый вход первого формирователя импульеовсоединен с первым выходом контролируемого регулирующего прибора, а первый вход второго формирователя импульсов - с первым выходом эквивалентной модели; вторые входы первого и второго формирователей импульсов подключены ко вторым выходам соответственно модели и контролируемого регулирующего блока, при зтом первый выход первого

формирователя импульсов соединен со входом первого счетчика, импульсов, а первый выход второго формирователя импульсов - со входом второго Q счетчика импульсов; выходы первого счетчика импульсов через первый преобразователь код-аналог связаны с первым входом блока сравнения, аналогично . входы второго счетчика им10пульсов через второй преобразователь код-аналог связан со вторым входом блока сравнения, выход которого соединен со входом порогового блока.

Таким образом, входные величины

15 счетчиков - числа импульсов в виде четырехразрядного двоичного кода преобразуются в преобразователях код-аналог в аналоговые величины напряжения, которые подаются в проти20воположных полярностях на входы блока сравнения. В момент достижения разности между числами импульсов в счетчиках заданной величины на выходе блока сравнения сигнал рассог25ласования достигает напряжения срабатывания порогового бпока, связанного с сигнализатором 1.

Недостатками данного устройства являются, во-первых, наличие эквива30лентной модели регулирующего прибоpa, что приводит к возрастанию аппаратурных затрат и усложнению cxeNtti известного устройства контроля неисправностей, во-вторых, невозможность фиксации некоторых отказов регулирующего прибора, в-третьих, невозмож,ность полного совпадения настроек контролируемого регулирующего прибора и модели, iTo даже при их исправных состояниях приводит к постепенному накоплению рассогласования и возможности ложной фиксации неисправностей контролируемого регулирующего блока, в-четвертых, невозможность локализации места отказа, т.е. определения, в каком из двух регулирующих приборов произошло нарушение работоспособности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство контроля неисправностей регулирующего прибора, содержащего операционный усилитель. Принцип действия этого устройства основан на диагностике работоспособности операционного усилителя. Оно включает в свою схему входной согласующий элемент и выходной согласующий элемент контролируемого регулирующего прибора. Причем в этом устройстве входной и выходной согласующие элементы имеют общую точку соединения (суммирующую точку) которая подключена ко входу усилителя, а также через пассивные элементы связана со входом усилителя переменного тока, выход которого соединен со входом устройства индикации неисправностей.

Сущность данного способа контроля заключается в обнаружении неисправностей в работе операционного усилителя путем контроля потенциала суммирующей точки.

Для целей индикации используется сигнал, появляющийся на выходе усилителя переменного тока в случае нар шения работоспособности операционного усилителя С-23.

К недостаткам этого устройства относится невозможность фиксации короткого замыкания входа операциейного усилителя, что снижает достоверность результата контроля.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов контроля путем обеспечения дополнительной возможности фиксации коротких замыкаНИИ входа операционного усилителя,

fюcтaa el нaя цель достигается тем, что в Устройство для контроля неисправностей во входной и выходкой цепях операционного усилителя, содержатае входной согласующий элемент ; последовательно соединенные пассивные элементы, выходной согласукиий элемент, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, введен нуль-орган, первый вход которого соединен с выходом входного согласующего элемента и вторым выводом первого пассивного элемента, второй вход нуль-органа соединен с выходом согласующего элемента и вторым выводом второго пассивного элемента, причем первые выводы пассивных элементов подключены ко входу операционного усилителя.

На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства.

Устройство содержит операционный усилитель 1, входной согласующий элемент 2, выходной согласующий элемент 3 , пассивные элементы 4 иЪ и нульорган б.

Устройство работает следукядим образом.

При исправном усилителе 1 ток в цепи элемента 2 равен току в цепи элемента 3, поэтому напряжения на элементах 4 и 5 одинаковые и противоположные по знаку, при этом нульорган б выключен. Для исключения влияния падений напряжений на элементах 4 и 5 на выходные сигналы цепей элементов 2 и 3 номиналы полных сопротивлений элементов 4 и 5 выбраны значительно меньшими по сравнению с полными сопротивлениями элементов 2 и 3.

Устройство может выявить такие нарушения, как короткое замыкание и обрыв на выходе усилителя 1, обрыв в цепи его обратной связи 3,. обрыв и короткое замыкание входа усилителя 1 и исчезновение напряжения в цепях питания усилителя 1.

В соответствии с этим возможны следующие варианты работы устройства в случае возникновения перечисленных выще неисправностей.

При обрыве на выходе усилителя 1 ток в цепи элемента 3 отсутствует и на элементе 5 не создается падения напряжения. На элементе же 4 падение напряжения не равно нулю за счет тока в цепи элемента 2, Сумма напряжений на входах нуль-органа 6 оказы аг ется отличной от нуля и нуль-орган б срабатывает, что является сигналом о неисправности входных или выгодных цепей операционного усилителя. При коротком замыкании на выходе усилителя 1 и обрыве его входа, а также при обрыве цепи его обратной связи устройство работает аналогично.

При коротком замыкании входа усилителя 1 ток в.цепи элемента 3 достигает максимальной величины, вследствие чего падение напряжения на (элементе 5 значительно превосходит падение напряжения на элементе 4. Сумма напряжений на входам нуль-органа б оказывается отличной от нуля и нуль-орган 6 срабатывает. При нарушениях работоспособности самого усилителя 1 или (и) исчезновении напряжения в цепях его питани нарушается баланс токов в цепи эле лента,2 и в цепи элемента 3, что на рушает равенство падений напряжений на элементах 4 и 5, создаваемых эти ми токами. Сумма напряжений на входах нуль-органа б оказывается отлич ной от нуля и нуль-орган срабатывает. Таким образом, исключение дополнительного усилителя переменного тока и введение нуль-органа б позволяет повысить достоверность резул татов контроля операционного усилителя. Подключение нуль-органа 6 к операционному усилителю по схеме, предпоженной в изобретении, позволяет обеспечить фиксации неисправностей во входных и выходных цепях операционного усилителя 1, а также в цепях его питания. Формула изобретения Устройство для контроля неисправ ностей во входной и выходной цепях операционного усилителя, содержащее входной согласующий элемент, последовательно соединенные пассивные элементы, выходной согласующий элемент, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, о т личающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля, в устройство введен нуль-орган, первый вход которого соединен с выходом входного согласующего элемента и вторым выводом первого пассивного элемента, второй вход нуль-органа соединен с выходом выходного согласующего элемента и вторым выводом второго пассивного элемента, причем первые выводы пас.сивных элементов подключены к входу операционного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Интегрированные информационные системы. Сборник статей. Вып. 4, Чебоксары. Издательство чувашского государственного университета им. И. Н. Ульянова, 1978, с. 8-13. 2.Корн Г. и Корн Т. Электоонные . аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины. М. , Мир, 1967, с. 194-195 (прототип).

Капна/тлащо Я)