Универсальное устройство для контроля напряжения Советский патент 1985 года по МПК G01R19/00 

2, Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что элемент регулирования опорного уровня вьтолнен из потенциометра, переменного сопротивления и ключа, причем первый вывод потенциометра является информационным, второй вывод - выходом элемента регулирования опорного уровня, а третий

вывод подключен к первому выводу переменного сопротивления и первому выводу ключа, второй вывод ключа и переменного сопротивления соединены с общей точкой устройства, А управляющий вход ключа является управляющим входом элемента регулирования опорного уровня.

1. УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее первый и второй триггеры, источник опорного напряжения, нуль-орган и пороговый элемент, причем вход нульоргана и первый вход порогового элемента подключены к входу устройства, оТлича.ющееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьшения помехоустойчивости, в него введены четыре элемента 2-2И-ИЛИ, блок управления, элемент регулирования опорного уровня, а нуль-орган, пороговый элемент и первые три элемента 2-2И-ИЛИ выполнены с прямыми и инверсными выходами, причем инверсный выход нуль-органа подключен к первому входу И первой группы входов 2И, а прямой - к первому входу И второй группы входов 2И первого элемента 2-2И-ИЛИ, инверсный и прямой выходы которого соединены с тактовыми входами соответственно первого и второго, триггеров, информационньй вход второго триггера подключен к выходу первого триггера, информационный вход которого соединен с общей точкой устройства, прямой выход порогового элемента соединен с первым входом И первой группы входов 2И, а инверсный - с первым входом И второй группы входов 2И второго элемента 2-2И-Ш1И, инверсный и прямой выходы которого соединены с первым входом И первой группы входов 2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ и входами установки триггеров соответственно, выход второго триггера соединен с первым входом И второй группы входов 2 И третьего элемента 2-2И-ИЛИ, инверсный и прямой выходы которого подключены к первым входам И первой и второй групп входов 2И четвертого элемента 2-2И-ИЛИ соответственно, прямой выход i третьего элемента 2-2И-ИЛИ также соединен с управляющим входом элеменО) та регулирования опорного уровня, информационный вход которого соединен с истопником опорного уровня, а выход - с вторым входом порогового элемента, первый выход блока управления соединен с вторыми входами И первых групп входов 2И первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ, второй выход блока управления соединен с ОР вторыми входами И вторых групп 2И сд первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ, (Х третий выход блока управления соединен с вторым входом И первой группы . 2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ, четвертый вькод блока управлешгя соединен с вторым входом И второй группы 2И третьего элемента 2-2И-ИШ-1, пятый выход блока управления связан с вторым входом И первой группы 2И четвертого элемента 2-2И-ИЛИ, шестой выход блока управления подключен к второму входу И второй группы 2И четвертого элемента 2-2И-11ПИ, выход которого является выходом устройства.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быт использовано в измерительных прибора системах контроля и защиты. Известно устройство для контроля амплитуды импульсной последовательности, содержащее усилитель-ограничитель, два источника опорного напря жения, два пороговых, элемента, два триггера и три схемы И 1 J. Недостатжом устройства являются ограниченные функциональные возможности. Устройство позволяет контроли ровать сигналы только с высокой крутизной фронта а при контроле, например, синусоидального сигнала становится неработоспособным. Наиболее близким к предлагаемому является устройство автоматической регулировки коэффициента передачи, содержащее управляемьй аттенюатор, пороговьй элемент, нуль-орган, реверсивный счетчик, два триггера, дв элемента дифференцирования, элемент НЕ и три элемента И 2 . Устройство не позволяет контроли ровать постоянные напряжения и обла дает ни8|,кой помехоустойчивостью, особенно при контроле напряжения вблизи опорного уровня. Целью изобретения является pacшиf рение функциональньк возможностей устройства и повышение помехоустойчивости. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первьй и второй триггеры, источник опорног напряжения, нуль-орган и пороговый элемент, причем вход нуль-органа и первый вход пороговового элемента подключены ко входу устройства, вве дены четыре элемента 2-2И-ИЛИ, блок управления, элемент регулирования опорного уровня, а нуль-орган, пороговый элемент и первые три элемента 2-2И-ИЛИ выполнены с прямыми и инверсньтми выходами, причем инверсный выход нуль-органа подключен к первому входу И первой группы входов 2И, а прямой - к первому входу И второй группь входов 2И первого элемента 2-2И-41ЛИ, инверсный и прямой выходы которого соединены с тактовыми входами соответственно первого и.второго триггеров, информационный вход второго триггера подключен к выходу первого триггера, информационный вход которого соединен с общей точкой устройства, прямой выход порогового элемента соединен с первым входом И первой группы входов 2И, а инверсньй - с первым входом И BTopoii группы входов 2И второго элемента 2-2И-ИЛИ, инверсньй и прямой выходы которого соединены с первым входом И первой группы входов 2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ и входами установки триггеров соответственно, выход рого триггера соединен с первым входом И второй группы входов 2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ, инверсный и прямой выходы которого подключены к первым входами первой и второй групп входов Ичетвертого элемента 2-2И-Ш1Й соответственно,прямой выход третьего элемента 2-2И-ИЖ также соединен с управляющим входом элемента регулирования опорного уровня, информационный вход которого соединен с источником опорного уровня, а выход - с вторым входом порогового элемента, первый выход блока управления соединен с вторыми входами И первых групп входов 2И первого и второго элементов 2-2И-Ш1И, второй выход блока управления соединен с вторыми входами И вторых групп 2И первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ, третий выход блока управления еоединен с вторым входом И первой группы 2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ, четвертый выход блока управления соединен с вторым входом И второй группы 2И третьего эле:.5ента 2-2И-ИЛИ, пятый выход блока управления связан с вторым входом И первой группы 2И четвертого элемента 2-2И-ИЛИ, шестой выход блока управления подключен к второму входу И второй группы 2И четвертого элемента 2-2И-ИЛИ, выход которого является выходом устройства.

Кроме тоги, элемент регулирования опорного уровня выполнен из потенциометра, переменного сопротивления и ключа, причем первый вывод потенциометра является информационным, второй вывод - выходом элемента регулирования опорного уровня, а третий вывод подключен к первому выводу переменного сопротивления и первому выводу ключа, второй вьгоод ключа и переменного сопротивления соединен с общей точкой устройства, а управляющий вход ключа является управляющим входом элемента регулирования опорного уровня.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - эпюры напряжений, объясняющие работу устройства при контроле постоянных (однополярных) напряжений в положительной и отрицательной полярностях соответственно; на фиг. 4 - то же, при контроле периодического проходядего через нуль синусоидального сигнала в положительной полярности; на фиг. 5 - то же, при контроле импульсной последовательности в отрицательной полярности.

Все.эпюры даны в координатах напряжение - время U f (t).

Устройство предназначено для контроля по максимуму или минимуму уровн постоянных или амплитуды переменных напряжений в положительной или отрицательной полярностях.

Устройство состоит из нуль-органа 1, пороговорого элемента 2, блока 3 управления, первого 4, второго 5, третьего 6, четвертого 7 элементов 2-2И-ИЛИ, первого 8, второго 9 триггеров, элемента 10 регулирования

опорного уровня, потенциометра 11, переменного сопротивления 12, ключа 13 и источника 14 опорного уровня.

Нуль-орган 1, пороговый элемент 2 элементы 2-2И-ИЛИ 4-7 выполнены с прямыми и инверсными выходами. Вход нуль-органа 1 и первый вход порогового элемента 2 соединены между собо и являются входом устройства. Инверсный и прямой выходы нуль-органа 1 подключены к первым входам И соответственно первой и второй групп входом 2И первого элемента 2-2И-ИЛИ 4. Прямой и инверсный выходы порогового элемента 2 подключены к первым входа И соответственно первой и второй гру входов 2И второго элемента 2-2И-ИЛ11 Первый и второй выходы блока 3 управления подключены к вторым входам И соответственно первой группы входов 2И первого 4 и второго 5 элементов

и вторым входам И второй группы входов 2И первого 4 и второго 5 элементов 2-2И-Ш111. Инверсный и прямой выходы первого элемента ; X 2-2И-1-ШИ 4 соединены с тактовыми входами соответственно первого и второго триггеров 8 и 9. Информационньм вход второго триггера 9 соединен с выходом первого триггера 8, информационный вход которого соединен с общей точкой устройства. Установочные входы триггера В и 9 подключены к прямому выходу второго элемента 2-2И-1-ШИ 5, инверсньй выход которого соединен с входом И первой группы входов 2И третьего элемента 2-2И-Ш1И 6, первый вход И второй группы входов 2И которого соединен с выходом второго триггера 9. Третий и четвертый выходы блока 3 управления подключены к вторым входам И соответственно первый и второй групп входов 2И третьего элемента 2-2И-1-1ЛИ 6, инверсный и прямой выходы которого подключены соответственно к первым входам И первой и второй групп входов 2И | етвертого элемента 2-2И-Ш1И 7 и управляющему входу элемента 10 регулирования опорного уровня. Пятый и шестой выходы блока 3 управления подключены к вторым входам И соответственно первой и второй групп входов 2И четвертого элемента 2-2И-ИЛИ 7, прямой и инверсньй выходы котррого являются соответственно прямым и инверсным выходами устройства. Элемент 10 регулирования опорного уровня включает потенциометр 11, к первому выходу которого подключен источник 14 опорного уровня а второй выход которого соединен с вторьгм входом порогового элемента 2, переменное сопротивление 12 и ключ 13 включенный параллельно между третьим выводом потенциометра 11 и общей точкой устройства. Управляющий вход ключа 13 является управляющим входом элемента 10 регулирования опорного урозня..

Устройство работает следующим .образом, ,

Блок 3 управления формирует на своих вьпсодах логические управляющие сигналы, программирующие режим работы устройства, согласно таблице,

Пусть устройство запрограммировано для контроля постоянного напряжения по максимально допустимому уровню в положительной полярности (вторая строка таблицы).

Контролируемое постоянное напряжеНие положительной полярности Ug поступает на вход порогового элемента 2, где сравнивается с опорным напряжением положительной полярности Ug, (фиг. 2, эпюры и, Ug), которое формируется элементом 10 формирова- . НИН опорного уровня посредством деления опорного положительного уровня и потенциометром 11 и переменным сопротивлением 12 до требуемой величи ны. Если(идх К lUgl, то положительный потенциал на прямом выходе порогового элемента 2 проходит через второй 5, третий 6 и четвертый 7 элементы 2-2И-РШИ на выход устройства (фиг. 2, эпюры И, Ugj и о) , индицируя исправность. В этом случае на управляющий вход элемента 10 регулирования опорного уровня (управляющий вход аналогового ключа 13) поступает низкий потен циал с прямого выхода третьего элемен та 2-2И-ИЛИ 6, удерживая его в закрытом состоянии, причем сопротивление ключа бесконечно велико (фиг. 2, эпюры Ug , U() . Если в определенньй момент времени на входе устройства выполняется неравенство/и ву | 7 lUgf, то прямой выход порогового элемента 2 Ттереходит в состояние низкого логического уровня, при этом на выходе устройства появляется потенциал неисправности (фиг. 2, эпЮры UA, Ug, U|;j, U , Ufl), который присутствует до тех пор.

пока уровень входного напряжения не станет меньше опорного напряжения Ug. При выходе Upy за допуск в момент срабатывания третьего элемента 2-2И-ИЛИ 6 на его прямом выходе устанавливается высокий потенциал, открывающий ключ 13, в результате чего напряжение Up скачком уменьшается на величину гистерезиса И (фиг, 2, эпюра Ug, равную падению напряжения на предварительно настроенном сопротивлении 12, т.е. достигается условие надежного срабатывания порогового элемента 2,

Если устройство настраивается на контроль уровня отрицательного постоянного напряжения по максимуму, то, кроме того, на информационный вход элемента 10 регулирования опорного уровня необходимо подать отрицательны опорный уровень U, из которого формируется опорное напряжение U-, поступающее на второй вход порогового элемента 2, и включается цепь прохождения информации с входа на выход устройства, описанная ранее, но во второ элементе 2-2И-ИЛИ 5 открывается цепь для прохождения информации с инверсного выхода порогового элемента 2 и запрещается ее поступление с прямого вькода (фиг. 2, эпюры U« , U U,

и. UH, УС).

При контроле постоянного положительного напряжения по минимуму устройство функционирует аналогично режиму работы при контроле положительного постоянного напряжения по максимуму, но меняется цепь прохождения информации после третьего элемента 2-2И-ИЛИ 6, которая теперь проходит на выход устройства с инверсного вьпсода третьего элемента 2-2И-ИЛИ 6.

Контроль уровня постоянного напряуения по минимуму осуществляется аналогично предыдущему случаю, меняется только на входе порогового элемента 2 полярность контролируемого (UBX опорного напряжений (U ).

При контроле амплитуды переменного (импульсного) нацряжения информация с входа поступает через нульорган 1 и первый элемент 2--2И-ИЛИ 4, а также пороговый элемент. 2 и второй элемент. 2-2И-ИЛИ 5 соответственно на входы первого 8 и второго 9 триггеров и с выхода второго триггера 9 через элементы 2-2И-ИЛИ 6 и 7 - на

выход устройства. Например, если контролируется амплитуда синусоидального сигнала в положительной полярности по максимуму то при каждом переходе напряжения через нуль из отрицательной в положительную полярность на инверсном выходе нульоргана 1 формируется низкий логический уровень (фиг. 4, эпюра U), которьй, проходя через первый элемент 2-2И-ИЛИ 4, инвертируется на его инверсном выходе (фиг. 4, эпюра Ug), По переднему фронту этого импульса в первый триггер 8 записьгаается низкий логический уровень (фиг. 4, эпюра U,) в каждом периоде контролируемого напряжения. 5;сли выполняется неравенство А 7 Up (условие неисправно-, сти), где А - амплитуда контролируемого напряжения, то в момент его сравнения с опорным напряжением Ug на прямом выходе порогового элемента 2 и прямом выходе элемента 2-2И-ИЛИ 5 формируется. низкий логичеческий уро вень (фиг. 4, эпюры Up, Uj), который устанавливает триггеры 8 и 9 в состояние высокого логического уровня (фиг. 4, эпюры Цд, УД) . С выхода второго триггера 9 информация о неисправности проходит через третий 6 и четвертый 7 элементы 2-2И-ИЛИ на выход устройства, индицируя неисправность (фиг. 4, эпюра и„). Состояние неисправности сохраняется до тех пор, пока амплитуда контролируемого напряжения не станет меньше опорного напг. ряжения Uj. Если в определенный период на входе устройства амплитуда контролируемого напряжения войдет в допуск |А Ujl, то информация об

1 1 1 1 О О

О О О О 1 1

1 О 1 О

1 о

этом появится на выходе в следующем периоде.

Контроль амплитуды импульсных последовательностей ничем не отличается от контроля амплитуды импульсных сигналов. На фиг. 5 (эпюры U,

UB л ж з. м. UK. UA i UK показана последовательность логических переходов в устройстве, когда контролируется импульсная последовательность в отрицательной полярности по максимуму, jУправление; цепью гистерезиса происходит аналогично случаю, когда контролируется уровень постоянного отрицательного напряжения по максимуму.

При настройке устройства на контроль амплитуд переменных сигналов по минимально допустимому уровню в соответственно положительной и отрицательной полярностях аналоговая и 1щфровая части функционируют аналогично вышеописанные случаям, но меняются внутри устройства цепи прохождения информации с входа на выход и порядок логических переходов.

Изобретение позволяет значительно расширить функциональные возможности предлагаемого устройства по сравнению с известным, контролировать по максимуму и минимуму в положительной и отрицательной полярностях напряжения произвольной формы. Кроме того, наличие элемента регулирования опорного уровня и цепи управления гистерезисом повышает.помехоустойчивость, причем регулируемая величина гистерезиса позволяет применять устройство в системах с разным уровнем помех.

+ Пост. MIN + Пост. МАХ

-Перем. MIN + Перем. МАХ

-Пост. MIN

-Пост. МАХ Примечание: + (-) Продолжение таблицы контроль в положительной (отрицательной) полярности; пост, (перем.) - контроль уровня постоянного (амплитуды переменного, в том числе импульсного) напряжения; M1N (МАХ) контроль по минимальному (максимальному) по абсолютной величине допустимому уровню или амплитуде. Г ГТ/ед Й5/ .

Фиг.З