Устройство для контроля напряжения Советский патент 1985 года по МПК G01R19/165 

крайним выводом делителя напряжения, анод третьего диода подключен к отрицательному входному зажиму, а его катод соединен одновременно с вторым выводом второго ковденсатора, вторым

выводом обмотки.выходного электромаг нитного реле и анодом второго стабилитрона , катод которого подключен к положительному входному зажиму.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее два входных зажцма противоположной полярности, измерительный мост, в первое плечо которого включены стабилитрон и два термостабилизирующих диода, соединенные последовательно, а в каждое из трех других плеч включен резистор, один вывод питающей диагонали измерительного моста, образованный объединенными вьшодами анода стабилитрона первого плеча и резистора второго плеча, присоединен к отрицатель:ному входному зажиму, а другой ее вьшод, образованный объединенными вьгеодами резисторов третьего и четвертого плеч связан с положительным входным зажимом, первый транзистор р-гьр-типа, переход база-эмиттер которого включен в измерительную диагональ моста, при зтом эмиттер транзистора соединен с анодом термостабил лизиручнцего диода первого плеча, а база связана с объединенными выводами резисторов второго и четвертого плеч, делитель напряжения, выполненный в виде двух резисторов, соединенных последовательно, связанный одним крайним выводом с положительным входным зажимом, первый диод, катод которого подключен к выводу реаистора третьего плеча измерительного моста, первый конденсатор, шунтированный резистором, включенный параллельно переходу база-эмиттер транзистора -типа,цепочку соединенньк последовательно второго стабилитрона и резистора, одним вьшодом подключенного к отрицательному входному зажиму, а другим соединенного с анодом указанного стабилитрона, второй конденсатор, связанный одним выводом с положительным входным заяммом, исполнительный элемент, выполненный на транзисторе, к коллектор: которого подключен один вьшод обмотки выходного электромагнитного реле, второй и третий диоды, и резистор, отличающее ся тем, что, с целью снижения потребления мощности, в исполнительном элементе использован транзистор р-Г|-р -типа, эмиттер которого подключен к положительному входному зажиму, а база соединена с выходом делителя напряжения, образованным объединенными вьшодами резисторов указанного делителя, резистор вклюСО чен последовательно в цепь третьего плеча измерительного моста, при4 чем один вывод резистора подключен к аноду термостабилизирукицего диода первого плеча измерительного моста, другой его вьшод соединен с катодом первого диода, анод которого присоединен к коллектору транзистора исполнительного элемента, база первого транзистора р-о-р -типа соединена с анодом второго диода, его коллектор подключен к базе транзистора f) -тлиа, эмиттер которого присоединен к отрицательному входному зажиму, а коллектор связан одновременно с катодом второго диода и с вторым

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления. Известно устройство для контроля напряжения, содержащее входной делитель напряжения, один вывод которого подключен к входному зажиму устройства, а другой соединен с общей шиной, пороговый элемент, выполненный на транзисторе, база кото рого подключена к выходу входного делителя напряжения, эмиттер через ограничивакмций резистор подключен ко шине источника питания и одновременно через стабилитрон и конденсатор, соединенные параллельно, связа с общей шиной, исполнительный элемент, вьшолненный на тиристоре, упр ляющий электрод которого связан с коллектором транзистора, а катод соединен с общей шиной, выходное электромагнитное реле, один вывод о мотки которого присоединен к шине ,источника питания, а другой подключен к аноду тиристора, один вывод замыкающего контакта реле подключен к общей пшне, а к другому выводу контакта реле подключены две цепочк одна из которых образована резистор и сигнальной лампой, соединенными последовательно, а другая -.последо вательно соединенными резистором и одом, при этом второй вывод сигналь ной лампы подключен к шине источника питания, а анод диода присоеди нен к эмиттеру транзистора, и переключатель на два положения, контакт которого включены последовательно в цепь шины источника питания l J . Однако срабатывание известного уст ройства во всем возможном диапазоне скоростей снижения контролируемого напряжения, в том числе и при обрыв шин контролируемого напряжения обеспечивается за счет питания устройства от дополнительного источника, наличие которого существенно усложняет устройство. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля напряжения, содержащее два входных зажима противоположной полярности, конденсатор, включенный параллельно входньм зажимам, измерительный мост, в первое плечо которого включены стабилитрон и два термостабилизирующих диода, соединенныепоследовательно, а второе, третье и четвертое плечи измерительного моста образованы резисторами, анод стабилитрона первого . плеча и вывод резистора второго плеча, образующие один выбод питакнцей диагонали измерительного моста, подключены к отрицательному входному зажиму устройства, а вывод резистора третьего плеча присоединен к его положительному входному зажиму, первый диод, катод которого подключен к одному вьшоду измерительной диагонали моста, образованному объединен- ными выводами анода термостабилизирукщего диода первого плеча и резистора третьего плеча измерительного моста, второй диод, катод которого соединен с вторым выводом измерительной диагонали моста, образованным объединенными выводами .дэезисторов второго и четвертого плеч измерительного моста, .транзистор -h-p-типа, эмиттер которого подключен к аноду первого диода, параллельно переходу база-эмиттер включены, резистор и конденсатор, база транзистора через ограничивающий резистор соединена с анодом второго диода, а коллектор подключен к управляющему электроду тиристора, катод которого связан с отрицательным входным зажимом устройства, три транзистора п-р-п-типа, эмиттер первого из которых соединен с катодом стабилитрона первого плеча измерительного моета, база подключена к одним выводам двух резисторов делителя напряжения, другие выводы которьк раздельно при соедин.ены к входным зажимам устройства, а калллектор соединен с базой второго транзистора и- р-п -типа, эмиттер которого подключен к положительному входному зажиму устройства, в цепь, коллектора включен резистор, эмиттер третьего транзистора .n-p-vl-типа соединен с отрицательным входным зажимом устройства, параллел -но переходу эмиттер-база транзистора включен резистор, коллектор транзистора соединен с одним выводом обмотки выходного электромагнитного реле, база подключена к аноду второго стабилитрона, катод которого присоедине к аноду тиристора, вьтод резистора, включенного в цепь коллектора второго транзистора п- р- п -типа, .одновременно связан с выводом резистора четвертого плеча измерителького моста, анодом тиристора, вторьм выводом обмотки выходного электромаг нитного реле и одними выводами трех резисторов, другие выводы которых со ответственно подключены к базе второго транзистора г -р-п-типа, аноду первого диода и катоду второго стабили-ррона 2 . Недостатком известного устройства является повышенное потребление мощности от источника контролируемого напряжения, обусловленное постоянным протеканием тока по цепи обмотки выходного электромагнитного реле при нормальном значении контролируемого напряжения, что необходимо для надежной фиксации снижений конт ролируемого напряжения, происходящих с большой скоростью, а также свя Зй.нное с ограничением максимального значения сопротивления резистора, включенного в цепь эмиттера гранзистора ь-л-р-Tjma, выбираемого по условию надежного отпирания тиристора. Цель изобретения - снижение потре ления мощности от источника контролируемого напряжения. Поставленная цель достигается тем. что в устройстве для контроля напряжения, содержащем два входных зажима противоположной полярности, измерительньй мост, в первое плечо которого включены стабилитрон и два термостабилизирующих диода, соединенные последовательно, а в каждое из трех других плеч включен резистор, один вывод питающей диагонали измерительного иоста, образованный объединенными выводами анода стабилитрона первого плеча и резистора второго плеча присоединен к отрицательному входному зажиму, а другой ее вьтод, образованный объединенными выводами резисторов третьего и четвертого плеч связан с положительным входным зажимом, первьй транзистор р- П- р -типа, переход база-эмиттер которого включен в измерительную диагональ моста, при этом эмиттер транзистора соединен с анодом термостабилизирующего диода первого плеча, а база связана с объединенными выводами резисторов второго и четвер-того плеч, делитель напряжения, выполненный в виде двух резисторов, соединенных последовательно, связанный одним крайним выводом с положительным входным зажимом, первый дирд, катод которого подключен к вывоцу резистора третьего плеча измеригельного моста, первый конденсатор, шунтированный резистором, включенный параллельно переходу база-эмитгер транзистора п-р-п-типа, цепочку соединенных последовательно второго стабилитрона и резистора, одним выводом подключенного к отрицательному входному зажиму, а другим соединенного с анодом указанного стабилитрона, второй конденсатор, связанный одним выводом с положительным входным зажимом, испопнительньй элемент, бшюлненный на транзисторе, к коллектору которого подключен один вывод обмотки выходногб электромагнитного реле, второй и третий диоды, и резистор, в исполнительном элементе использован транзистор -типа, эмиттер которого подключен к положительному входному зажиму, а база соединена с выходом делителя напряжения, образованным объединенными выводами резисторов указанного деителя, резистор включен последовательно в-цепь третьего плеча измерительного моста, причем один вывод резистора подключен к аноду термостабилизирующего диода первого плеча ,измерительного моста, другой его вывод соединен с катодом первого диода, анод которого присоединен к коллектору транзистора исполнительного элемента, база первого транзистора р-п-р -типа соединена с анодом второго диода, его коллектор подключен к базе транзистора п-р- п -тип эмиттер которого присоединен к отрицательному входному зажиму, а коллектор &вязан одновременно,с катодом второго диода и с вторым крайним выводом делителя напряжения, анод третьего диода подключен к отрицател ному зажиму, а его катод соединен одновременно с вторым выводом второго конденсатора, вторым выводом обмотки выходного электромагнитного реле и анодом второго стабилитрона, катод которого подключен к положительному входному зажиму.

На чертеже изображена электрическая схема устройства.

Устройство содержит измерительный мост, плечи которого образованы: первое - стабилитроном 1 и термостабилизирунщими диодами 2 и 3, соединенными последовательно, второе - резистором 4, третье - резисторами 5 и 6, соединенными последовательно, четвертое - резистором 7.

Питающая диагональ измерительного моста подключена к двум разнополярным входным зажимам устройства, причем анод стабилитрона 1 связан с отрицательным входным зажимом. Один вывод -измерительной диагонали моста, образованный объединенными вьгоодами анода термостабилизирующего диода 3 и резистора 5 подключен к эмиттеру транзистора 8n-jJ- У-типа, его база соединена с вторым вьтодом измерительно диагонали моста, а к коллектору подключены база транзистора 9 и- р-г) -типа, один вьгаод резистора 10 и один вывод конденсатора 11.

Эмиттер транзистора 9 и вторыевыводы резистора 10 и конденсатора 11 подсоединены к отрицательному входному зажиму устройства. Устройство также содержит диоды 12-14, причем анод диода 12 подключен к базе транзистора 8, его катод соединен с Коллектором транзистора 9, катод диода 13 соединен с объединенными выводами резисторов 5 и 6 третьего

плеча измерительного моста, а анод диода 14 подключен к отрицательному входному зажиму устройства.

К коллектору транзистора 9 подключен резистор 15, последоватепьно соединенный с резистором 16, образующим с резистором 15 делитель напряжения, к выходу которого подсоединена база транзистора 17р-г). р -типа исполнительного элемента. Второй вывод резистора 16 и эмиттер транзисг тора 17 исполнительного элемента присоединены к положительному входному зажиму устройства. Коллектор транзистора 17 подключен одновременно к аноду диода 13 и одному выводу обмотки 18 выходного электромагнитного реле.Второй вывод обмотки 18 выходного электромагнитного реле соединен одновременно с катодом диода 14, выводом резистора 19, второй вывод которого подключен к отрицательному входному зажиму устройства, анодом стабилитрона 20 и выводом конденсатора 21. Катод стабилитрона 20 и второй вьшод конденсатора 21 подключены к положительному входному зажиму устройства. Контакты (не показаны) выходного электромагнитного реле образуют исполнительную цепь устройства, используемую для фиксации снижения напряжения контролируемого источника.

Устройство работает следующим образом.

Устройство.подключают к выводам источника контролируемого напряжения в соответствии с полярностью его входных зажимов. Параметры элементов измерительного моста устройства выбирают таким образом, /Робы при подключении к контролируемому источнику, напряжение которого превышает значение порога срабатывания устройства, переход база - эмиттер транзистора 8 был смещен в запирающем направлении, что обеспечивает закрытое состояние этого транзистора и транзисторов 9 и 17. При этом конденсатор 2 через ограничивающий резистор 19 заряжается до уровня напряжения, .определяемого напряжением стабилизации стабилитрона 20. Величину этого напряжения для исключения задержки срабатывания устройства, зависящей от скорости снижения контролируемого напряжения, выбирают не превьппанщей 7 значения порога срабатывания устрой ства. Диоды 12 и 13 исключают влияние цепи делителя напряжения, выпол ненного на резисторах 15 и , и це пи обмотки 18 выходного электромагнитного реле на работу измерительно го моста устройства. В дежурном режиме, после оконча.ния процесса заряда конденсатора 21 когда контролируемое напряжение име ет нормальное значение, потребление мощности устройством длительно определяется только токами, протека щими через стабилитроны 1 и 20, и током, протекакидим через последовательно включенные резисторы 4 и 7 второго и четвертого плеч измерител ного моста, так как все транзисторы устройства, включая транзистор 17 (Исполнительного элемента, закрыты. При этом максимальная величина сопротивления ограничивающего резисто ра 19 и суммы сопротивлений резисто ров 5 и 6 определяется только минимальным током стабилизации стабилитронов 1 и 20. При снижении контролируемого напряжения до значения порога срабаты вания устройства, напряжение на переходе база-эмиттер транзистора 8 изменяет направление и по величине становится достаточным для начала открьгоания транзистора 8. Открывание транзистора 8 приводит к повышению потенциала базы транзистора 9 с задержкой, определяемой постоянной времени заряда конденсатора 11. По мере роста потенциала н базе, транзистор 9 начинает открываться, что приводит к замыканию це пи положительной обратной связи через диод 12. В результате этого во никает регенеративный процесс, приводящий к быстрому открыванию транзисторов 8 и 9. При этом к переходу база-эмиттер.транзистора 17 исполнительного элемента через делитель напряжения, вьтолненньй на резисторах 15 и 16, прикладывается отпирающее напряжение. Транзистор 17 откр вается и переходит в режим насьвцени 068 за счет тока, протекакмцего через диод 13, резистор 5, промежуток эмиттерколлектор транзистора 8 л переход база-эмиттер транзистора 9.Конденсатор 21 разряжается через открытьй транзистор 17 и обмотку 18 выходного реле, что вызывает его импульсг . ное срабатывание. При больших скоростях снижения контролируемого напряжения, в том числе и при обрыве .шин контрсшируемого источника, конденсатор 21 через диод 14 обеспечивает питание всего устройства и срабатывание выходного электромагнитного реле, которое указывает на снижение напряжения контролируемого источника. Для обеспечения закрытого состояния транзисторов 8,9 и 17 при восстановлении напряжения контролируемого источника до уровня, превышающего порог срабатывания устройства, достаточно, например, кратковременно, на время разряда конденсатора 11 через резистор 10, отключить устрсйство от источника контролируемого напряжения. Таким образом, в предлагаемом устройстве для контроля напряжения,пи гание которого непосредственно осуществляется от шин контролируемого источника, за счет обеспечения закрытого состояния всех транзисторов, минимальных значений токов в цепях стабилизации, а также уменьшения числа активных элементов устройства существенно снижено потребление мощности. При этом полностью сохраняется работоспособность устройства во всем диапазоне скоростей снижения контролируемого напряжения, в том числе и при обрыве шин контролируемого источника. Кроме того, предлагаемое устройство отличается и большей простотой. В свою очередь, снижение потребления мощности устройством позволяет уменьшить энергоемкость, а следовательно, улучшить массогабаритные характеристики контролируемого источника, что особенно существенно в автономных устройствах с повышенным ресурсом.

:t П(