Устройство для измерения напряжения Советский патент 1984 года по МПК G01R19/00 

2, Устройство по П.1, о т л и- VBHH уменьшения их соотношения с увечающееся тем, что сопротив- личением порядковых номеров обраления спаренных нагрузочных и до- эованных пар. бавочных резисторов выбраны из усло1118924

1..УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖНИЯ, содержащее ряд транзисторных переключателей, эмиттер каждого из которых подключен к соответствующему выводу многоштечего делителя напряжения, включен ного на выходе источника опорного напряжения, а база через токоограничивающий резистор - к входной потенциальной, клемме устройства,ряд нагрузочных резисторов, из которых нечетные соединены первьми выводами с коллекторами нечетных транзисторных переключателей, электрооптическую шкалу, выполненную в виде светоизлучающих сегментов, включенных последовательно меаду первыми выводами нагрузочных резисторов, источник возбуждающего напряжения, потенциальный полюс которого подключен к вторым выводам последних, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, в него введены добавочные резисторы, включенные между первыми выводами четных нагрузочных резисторов и коллекторами четных транзисторных переклнкчате§ лей. .

f

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при реализации приборов с электрооптическими (электролюминесцентными, катодолюминесцентными, жидкокристаллическими и др.) шкалами.

Известно устройство для измерения напряжения, содержащее ряд транзисторных переключателей, эмиттер каждого из которых подключен к соответствующему вьгооду многоплечего делителя напряжения, включенного на выходе источника опорного напряжения, а база через индивидуальный токоограничивающий резистор - к входной потенциальной клемме устройства, Электрооптйческую шкалу, вьтолненную в виде светоизлзгчающих сегментов, включенных между коллекторами транзисторных переключателей и потенциальным полюсом источника возбуждающего напряжения

Недостаток известного устройства заключается в информационной избыточ ности показаний, характеризующихся длиной светящегося столбика. Устройство обличается также неравномерностью нагрузки сегментов шкалы, поскольку при одинаковом уровне возбзгждения сегменты в начале шкалы работают практически постоянно, в то время как в конце шкалы - только при измерениях больших напряжений. Указанное обстоятельство предопределяет преждевременный выход из строя части сегментов шкалы, и следовательно, снижение срока службы всего устройства в целом.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения напряжения, содержащее ряд транзисторных переключателей, эмиттер каждого из которых подключен к соответствующему выводу многоплечего делителя напряжения, включенного на выходе источника опорного напряжения, а

база через токоограничивающий резистор - к входной потенциальной клемме устройства,ряд нагрузочных резисторов, первые выводы которых соедигнены с коллекторами транзисторных переключателей, а вторые выводы с потенциальным полюсом источника возбуждающего напряжения, электрооптическую шкалу, выполненную в виде светоизлучающих сегментов, включенных последовательно между первыми выводами нагрузочных резисторов 2

Недостаток известного устройства проявляется в низкой эксплуатационной надежности вследствие возможной потери работоспособности при выходе из строя хотя бы одного сегмента шкалы. Если, в частности, на вход , устройства подается напряжение,при котором в возбужденном состоянии должен находиться вышедший из строя сегмент,то оператор воспринимает отсутствие свечения шкалы как соответствующее нулевому значению измеряемого напряжения, что может вызвать неправильные действия и привести к аварии в управляемой системе .

Цель изобретения - повьш1ение надежности в работе измерительного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения нащ яжения, содержащее ряд транзисторных переключателей, эмиттер каждого из которых подключен к соответствующему вьшоду многоплечего делителя напряжения, включенного на выходе источника опорного напряжения, а база через токоогратчивающий резистор - к входной готенциальной клемме устройства, рял нагрузочных резисторов, из ко- орых нечетные соединены первыми вьюодами с коллекторами нечетных ранэисторных переключателей, эле1,рооптическую шкалу, выполненну:} в виде

311

светоизлучающих сегментов, включенных последовательно между первыми вьюсдами нагрузочных резисторов, источник возбуждающего напряжения, потенциальный полюс которого подключен к вторым вьшодам последних, введены добавочные резисторы, включенные меяду выводами четных нагрузочных резисторов и коллекторами четных транзисторных переключателей.

Кроме того, сопротивления спаренных нагрузочных и добавочных резисторов выбраны из условия уменьшения их отношения с увеличением порядковьк номеров образованных пар.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства для измерения напряжения.

Устройство содержит транзисторные переключатели 1-6, многоплечий делитель напряжения с резистивными плечами 7-12, токоограничивающие резисторы 13-18, н агрузочные резисторы 19-24, добавочные резисторы 25-27J электрооптйческую шкалу со светоизлучающими сегментами 28-32, источник 33 опорного напряжения, источник 34 возбуждающего напряжения, входную потенциальную клемму 35, первые выводы 36-41 нагрузочных резисторов 19-24.

Эмиттер каждого из транзисторных переключателей 1-6 подключен к соответствующему выводу (к одной иЗ точек соединения резистивных плеч 7-12) делителя напряжения,включенного на выходе источника 33 опорного напряжения, а база через один из токоограничивающих резисторов 13-18 - к входной потенциальной клемме 35. Первые выводы 36, 38 и 40 нечетных рагрузочньк резисторов 19, 21 и 23 соединены с коллекто)ами нечетных транзисторных переключателей 1, 3 и 5 непосредственно,а первые выводы 37, 39 и 41 четных, нагрузочных резисторов 20, 22 и 24 подключены к коллекторам четных транзисторных переключателей 2, 4 и 6 через добавочные резисторы 25-27. Светоизлучающие сегменты 28-32 включены последовательно йежду первыми выводами 36-41 нагрузочных резисторов 19-24. Потенциальный полюс источника 34 возбуждающего на924 4

пряжения подключен к вторым выводам нагрузочных резисторов . 19-24.

Устройство работает следующим образом.

5 Поданное между входной потенциальной клеммой 35 и шиной нулевого потенциала измеряемое напряжение через токоограничивающие резисторы 13-18 поступает одновременно на ба10 зы всех транзисторных переключателей 1-6. Полярность измеряемого напряжения выбирается (в зависимости от типа проводимости используемых транзисторов) такой, чтобы под 15 его воздействием транзисторные переключатели 1-6 открывались. На эмиттеры транзисторных переключателей 1-6 от источника 33 опорного напря жения через делитель с резистивными 0 плечами 7-12 поданы запирающие потенциалы с шагом, определяемым величинами сопротивлений плеч делителя. Каждый из переключателей 1-6 ;открывается в том случае, когда потенциал

5 на его базе превышает потенциал эмиттера . При увеличении измеряемого напряжения происходит последовательный переход переключателей 1-6 из закрытого состояния в открытое.

0 Пусть величина измеряемого напряжения такова, что переключатели 1-3 открыты, а переключатели 4-6 закрыты. При этом сегменты 31 и 32 находятся в невозбужденном состоянии.

так как-разности потенциалов между

вьшодами 39 и 40, 40 и 41 равны нулю. Разности же потенциалов между Вьшодами 36 и 37, 37 и 38, приложенные к сегментам 28 и 29, соответствуют падению напряжения uV на добавочном резисторе 25

ЕВ

AV

I+RH/RA

где Eg - напряжение источника 34

возбуждакмцего напряжения; R| - сопротивление нагрузочного резистора 20; R я сопротивление добавочного резистора 25.

Из приведенного вьфажения видно, что при любом соотношении сопротивлений К„ и R напряжения на

сегментах 28 и 29 оказываются равными мещду собой и меньшими напряжения источника 34 возбуя1да щего напря жения, т.е. эти сегменты работают в режиме ; надовозбулздения.

$ 1

Один из вьюодов сегмента 30 соединен с вьшодом 38 (коллектором открытого переключателя 3),а другой с вьшодом 39. В связи с этим данный сегмент оказьшается подключенным к источнику 34 возбуждающего напряжения последовательно с нагрузочным резистором 22(при других значениях измеряемого напряжения сегмент, соответствуюшнй границе, может ока- заться подключенным к источнику 34 последовательно с нагрузочными добавочным резисторами). Поскольку сопротивления нагрузочных 19-24 и добавочных 25-27 резисторов, выбраны много меньшими сопротивлений сегментов 28-32, напряжение источника 34 практически .полностью будет приложено к сегменту 30 и, следовател8но, последний будет работать при полном возбуждении.

Указатель шкалы предлагаемого устройства имеет вид равномерно светящегося столбика с яркой точкой .на конце. При изменении измеряемого напряжения длина светящегося столбика и положение указанной точки также пропорционально изменяются (яркость столбика и указанные точки npft этом постоянны, соотношение уровней возбуждения указанной точки и столбика определяется величиной отношения сопротивления нагрузочных резисторов 19-24 к сопротивлению добавочных резисторов 25-27).

Таким образом, в предлагаемом устройстве выделяется наиболее инфор89246

мативная часть указателя - граница столбика - и облегчается режим работы сегментов на начальном участке шкалы. Однозначность восприятия по5 казаний не нарушается при выходе из строя любого из сегментов 28-32 шкалы.- Следовательно, устройство надежно в работе.

Еще большие возможности пред10 лагаемое устройств приобретает в .том случае, когда величина отношения сопротивлений спаренных нагрузочных и добавочных резисторов уменьшается с увеличением порядковых но

15 меров образованных пар 20-25, 22-26, 24-27. Из приведенного вьш1е выражения видно, что уровень возбзгадения сегментов возбужденного столби- ка по продвижения по схеме

0 вправо возрастает. Характер изменения уровня возбуждения- указанных сегментов определяется характером изменения величины указанного отношения. Это позволяет выровнять нагрузку сегментов шкалы, так как сегменты с меньшими номерами при большем времени работы имеют более низкий уровень возбуждения по сравнению с сегментами с большими номерами, тем са0 мым дополнительно повьш1ается срок службы и надежность устройства. Кроме того, при больпих значениях измеряемого напряжения (например, при выходе его за допустимые преде- ,

5 лы) в конечной части шкалы появляется ярко светяпщйся участок, что облегчает оператору работу по диагностике Отказов в контролируемой системе.