Пороговый элемент контроля тока и напряжения Советский патент 1986 года по МПК G05B1/01 H03K17/424 

20

f

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения устройств анализа входных сигналов.

Целью изобретения является- расши- 5 рение функциональных возможностей путем обеспечения возможности определять направление тока и осуществлять контроль тока в различных полупериодах переменного тока. О

На фиг.1 представлена принципиальная схема порогового элемента контроля тока и напряжения; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу.

Пороговый элемё нт контроля тока и напряжения содержит входные шины 1.1-1.2, чувствительньй элемент 2, выходы которого подключены к входам генератора 3 прериодических колебаний, между которыми подключены встречно-параллельно включенные диоды 4 и 5, при этом генератор 3 периодических колебаний содержит первый и второй встречно-последовательно включенные туннельные диоды 6 и 7, а первый вывод первого туннельного диода 6 соединен с первьш входом .генератора 3 периодических колебаний, дроссель 8 с дополнительной обмоткой, первый вывод которого подключен к второму входу генератора 3 периодических колебаний, второй вывод -- к первому выводу второго туннельного диода 7, причем параллельно туннельным диодам 6 и 7 подсоединены первый и второй конденсаторы 9 и 10, а выходы дросселя подключены к выходным шинам 11 и 12.

.Устройство работает следующим образом.

Пи чувствительному элементу 2 протекает переменный ток, создавая на нем падение напряжения. Это напряжение прикладьтается к входу генератора 3 периодических колебаний. Если указанное напряжение меньше напряжения, необходимого для перевода рабочей точки туннельных диодов 6 и 7 на участках вольт-амперной характеристи25

ки, обладающий отрицательным сопро- тивлением, то генератор 3 периодических колебаний, образованньщ последовательной цепью из обмотки дросселя 8 и туннельных диодов 6 и 7, не возбуждается, и импульсы на выходе дросселя 8 отсутствуют. При увеличении указанного падения напряжения на чув- .ствительном элементе 2 (например, при возрастании тока в контролируемой це12770632

пи), в зависимости от полярности очередного полупериода контролируемого тока один из туннельных диодов (6 и 7) переводится на участок вольт-амперной характеристикиi обладающий отрицательным сопротивлением, и генератор 3 периодических колебаний формирует пачку импульсов, частота заполнения которой определяется полярностью полупериода тока (так как в данный полупёриод работает только один из диодов 6 и 7, смещенный в прямом направлении и не шунтирующий параллельно присоединенный ему кон15 денсатор). В полупериод тока другой полярности генератор 3 периодических колебаний также выдает пачку импульсов, однако частота заполнения зтой пачки иная, так как в работу включается другой туннельный диод с присоединенным параллельно к нему конденсатором другой емкости.

Таким образом, при достижении контролируемым током заданного значения генератор 3 периодических колебаний формирует пачки импульсов, имеющие различные частоты заполнения и следующие с частотой полупериодов контролируемого тока. 1ля настройки ге30 наратора 3 периодических колебаний на другой порог срабатывания достаточно изменить место присоединения порогового преобразователя к чувствительному элементу 2, выбирая для уве35 личения порога срабатьшания датчика более короткий участок контролируемого токопровода, или для снижения порога срабатьшания - более протяженный участок токопровода.

4Q При дальнейшем увеличении тока в контролируемой цепи, например, в случае аварийной перегрузки контролируемого токопровода, растет падение напряжения на чувствительном элементе,

4J и рабочая точка одного туннельного диода (работающего в данный полупериод) смещается на участок вольт-амперной характеристики, соответствую- щий диффузному увеличению тока. Работа -генератора 3 периодических колебаний при этом прекращается. В этом случае в каждьй полупериод тока генет ратор 3 периодических колебаний формирует две пачки импульсов - на на- растаюшем участке полупериода и на спадающем (т.е. на участках полупериода тока), падение напряжения на чувствительном элементе 2 при дейстаии которых соответствует смещению рабо50

55

чих точек туннельных диодов 6 и 7 на участки вольт-амперных- характеристик обладающих отрицательным сопротивлением. Кроме того, при увеличении тока, а следовательно и падения напряжения на чувствительном элементе 2, начинают работать диоды 4 и 5, которые ограничивают напряжения на автогенераторе, предохраняя туннельные дирды 6 и 7 от пробоя.

Таким образом предлагаемый датчик тока позволяет фиксировать момент превьшения контролируемым током величины уставки, в этом случае частота следования импульсов на выходе датчика вчетверо больше частоты контролируемого тока.

При протекании в контролируемой цепи постоянного тока работа не отличается от указанной, за исключением того, что генератор 3 периодических колебаний формирует не пачку импульсов, а непрерьшную последовательность импульсов, причем в зависимости от направления тока в контролируемой цепи работа генератора 3 периодических колебаний обеспечивается только одним туннельным диодом (второй диод при этом смещается на обратный участок вольт-амперной характеристики и шунтирует присоединенный параллельно ему конденсатор), и одним из конден- саторо,в 9 или 10, емкость которых сильно различается (например на порядок) . Следовательно, при работе датчика в цепях постоянного тока и достижении контролируемым током величи ны уставки генератор. 3 периодических колебаний формирует различную частоту импульсов, определяемую направлением контролируемого тока.

to

fS

20 25

30

5

Предлагаемый пороговый элемент контроля тока и напряжения позволяет контролировать величину тока, его частоту,достижение током значения уставки, момент превышения контролируемым током значения уставки,а также направление тока. Поскольку для нормальной работы туннельных диодов 6 и 7 тре- : буется напряжение порядка десятков милливольт, то чувствительный элемент 2, к которому присоединяется генератор 3 периодических колебаний, может иметь малую мощность и являться элементом контролируемой цепи. Выходной сигнал снимается с дополнительной обмотки 9 дросселя, подключенной к выходным шинам 11 и 12.

Формула изобретения

Пороговый элемент контроля тока и напряжения, содержащий входные шины для подключения чувствительного элемента и генератор периодических колебаний, содержащий туннельный диод и сель, первые выводы которых соединены с соответствующими входными шинами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности отделять направление тока и осуществления контроля тока в различ- , ных полупериодах и переменного тока, в генератор периодических колебаний введены второй туннельный диод и два конденсатора, при этом туннельные диоды включены встречно, второй диод второго туннельного диода соединен с вторым вьшодом дросселя, конденсаторы подключены параллельно соответствующим туннельным диодам.

фиг.2

Изобретение отиосится к импульсной технике. Может быть использовано для построения устройств анализа входных сигналов. Цель изобретения - расширение функциональных возможное- / тей -,достигается обеспечением возможности определять направление тока и осуществлять контроль тока в разJ/ личных полупериодах переменного тока. Пороговый элемент содержит входные шины 1.1-1.2, чувствительный элемеит 2, выходы которого подключены к входам генератора 3 периодических колебаний, диоды 4 и 5, туннельные диоды 6 и 7, дроссель 8, конденсаторы 9, и 10, выходные шины 11 и 12. Для достижения поставленной цели в устройство введены второй туннельный диод 7 и конденсаторы 9 и 10. Туннепьиыё дког ды 6 и 7 работают при напряжении порядка десятков мВ. Поэтому чувствительный элемент 2, к которому присоединяется генератор 3, может иметь ма- лзг ю мощность и являться элементом контролируемой цепи. Выходной сигнал снимается с обмотки 9. 1 ил. (Л / 0// /7 (О м о Од со 0f/e.f

Редактор Э. Слиган

Составитель И. Маркин

Техред В.Кадар Корректор В. Бутяга

Заказ 6664/40 Тираж 836Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4