Устройство для контроля уровня напряжения источника постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК G05F1/569 H02H3/24 

ем непрерывного контроля текущего значения напряжения. Это достигается за счет введения в устройство емкостного 17 и реэио,тивного 18 делителей напряжения, трансформатора 19, элемента 22 индикации нормального уровня напряжения, тиристорных первого 23 и второго 24 оптронов, четырех свето- диодов 25, 26, 27, 28, вьтолнения выходного блока 8 в виде усилителя постоянного тока с двухполярным сигналом на выходе, а источника А напряжения возбуждения - в виде генератора

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для визуального контроля уровня напряжения источника постоянного тока.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем ре- гистрацрш и запоминания случаев отклонений контролируемого напряжения за заданные пределы с.обеспечением непрерьшного контроля текущего значения напряжения.

На фиг. 1 представлена схема -устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений в точках схемы.

Устройство для контроля уровня напряжения источника 1 постоянного тока содержит дополнительный источник 2 питания,, стабилизированный источник 3 опорного напряжения, источник 4 напряжения возбуждения, операционный усилитель 5, первый 6 и второй 7 ре- зистивные делители напряжения и выходной блок В. Первый делитель 6 крайними выводами включен между первым 9 и вторым 10 Выводами контролируемого источника 1. Источники 3 и 4, операционный усилитель 5 и выходной блок 8 вводами питания включены каждый между первым 11 и вторым 12 выводами источника 2, первый крайний вывод делителя 7 соединен с выходом 13 источника 3, средние выводы 14 первого 6 и 15 второго 7 делителей подключены соответственно к первому и второму входам усилителя 5, одноименные по полярности вторые выводы 10 и 12

прямоугольных; импульсов. При нахождении контролируемого напряжения в заданных пределах светится элемент 22 индикации нормального уровня. При отклонении напряжения за заданные пределы светится светодиод 25 (превышение напряжения) или светодиод 26 (понижение напряжения). Факты отклср- нения уровня напряжения регистрируются и запоминаются светодиодами 27 и 28, излучающими до момента отключения контролируемого напряжения. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

соответственно источников 1 и 2 соединены общим токопроводом 16.

В устройстве имеются емкостной третий 17 и резистивный четвертый 18 делители напряжения, трансформатор 9 с одинаковыми параметрами первичной 20 и вторичной 21 обмоток, эле-, мент 22 индикации нормального уровня напряжения, первый 23 и второй 24 ти- ристорные оптроны, первый 25, второй 26, третий 27 и четвертый 28 све- тодиоды, первый 29 и второй 30 резисторы, первый транзистор 31.

1

Выходной блок В выполнен в виде уси- лителя постоянного тока с двухполярным сигналом на выходе 32, а источник. 4 напряжения возбуждения - в виде

генератора прямоугольных импульсов. Третий 17 и четвертьй 18 делители крайними выводами включены каждьм между первым II и вторым 12 выводами источника 2. Вход 33 вькодного блока 8

подключен к выходу операционного усилителя 5, первые одноименные выводы первичной 20 и вторичной 21 обмоток трансформатора 19 подключены к выходу 32 выходного блока, второй вывод

30

35

обмотки.20 подсоединен к среднему выводу 34 делителя 17. Элемент 22 индикации включен между первым и вторым выводами обмотки 21, второй вывод которой подключен к среднему выводу 35 делителя 18 через последовательно соединенные цепочки 36 и 37, первая 36 из которых состоит из встречно параллельно соединенных светодиодов

первого 23 и второго 24 оптронов, а вторая 37 - из встречно-параллельно соединенных первого 25 и второго 26 светодйодов.

Между выводами 1I и I2 источника параллельно включены третья цепочка 38, состоящая из согласно последовательно соединенных фототиристора первого оптрона 23, третьего свето- диода 27 и первого резистора 29, и .четвёртая цепочка 39, состоящая из согласно-последовательно соединенных фототиристора второго оптрона 24 четвертого светодиода 28 и второго резистора 30. Второй крайний вывод делителя 7 через переход коллектор - эмиттер транзистора 31 соединен с вторым выводом 12 источника 2, а выход источника 4 подключен к база- змиттерному переходу указанного транзистора. Выходной блок 8 выполнен на втором 40 и третьем 41 транзисторах различного типа проводимости, эмиттеры которых подсоединены каждый к соответствующему выходу источншса 2, а коллекторы -подключены к выходу 32 этого блока. База-эмиттерные переходы транзисторов 40 и 41 шунтированы каждый соответственно третьим 42 и четвертым 43 резисторами, базы этих транзисторов соединены с входом 33 выходного блока 8 через пятый 44 и шестой 45 резисторы соответственно, а средняя точка 46 соединения резисторов 44 и 45 подключена к операционному усилителю 5, I

На фиг.2 эпюры показывают: 47 - напряжение на первом вкоде операцион кого усилителя 5 (линейно зависимое от входного ; 48 - 50 - напряжение на втором входе операционного усилителя 5 для случаев соответственно нормальной работы, превышения и понижения напряжения; 51 - 53 - выходное напряжение операционного усилителя соответственно для трех случаев; 54 - 56 - напряжение на выходе 32 выходного блока 8; 57-59- напряжение на вторичной обмотке 21 трансфор матора 19; 60 - 62 - ток светодиода оптрона 23 и светодиода 25; 63 - 65 - ток светодиода оптрона 24 и светодиода 26; 66 - 68 - ток фототиристора оптрона 23 и светодиода 27 и 69-71- ток фототиристора оптрона 24 и све- тодиода 28.

Устройство работает следующим образом.

0

Q

При соответствии напряжения на входе устройства заданным пределам выходное напряжение делителя 6 (эпюру 47, фиг.2) находится между предельными значениями напряжения 48, снимаемого с выхода делителя 7, модулированного прямоугольным напряжением источника 4 возбуждения посредством транзистора 3.. Верхний уровень напряжения 48 определяется выходным напряжением источника 3, а нижний - коэффициентом деления делителя 7 напряжения и остаточным напряжением

5 транзистора 31 в открытом (насыщенном) состоянии. Поскольку в каждом полупериоде переменного напряжения источника 4 происходит изменение разностного напряжения между первым и

0 вторым входами операционного усилителя 5, то на его выходе формируется переменное прямоугольное напряжение 51 той же частоты, на которой работает источник 4. Размах этого на5 пряжения близок к напряжению питания операционного усилителя 5. От выходного напряжения 54 выходного блока 8 на вторичной обмотке 21 трансформатора 19 возбзгасдается напряжение 57, которое складывается в противофазе с напряжением выходного блока и токи светодйодов оптронов 23, 24 и светодйодов 25, 26 при соответствии входного напряжения устройства заданным пределам равны практически нулю (эпюры 60 и 63). Светится элемент 22 индикации нормального состояния.

При отклонении входного напряжения в сторону.повышения ипи понижения в момент, когда напряжение 47 становится большим (49) наибольшего или меньшим (50) наименьшего значения напряжения 48, формирование операционным усилителем 5 прямоугольно-

5 го напряжения прекращается (эпюры 55 и 56) и на его выходе устанавливается постоянный потенциал, уровень которого определяется направлением отклонения (эпюры 52 и 53). По мере спадания напряжения 58 и 59 на вторичной обмотке 21 трансформатора 19 появляется ток 61 через светодиод оптрона 23 и светодиод 25 в случае превьш1вния входного напряжения, или ток 65 через светодиод оптрона 24 и светодиод 26 в случае понижения напряжения. Включение тиристора оптрона 23 в первом случае или оптрона 24 во втором позволяет зафиксировать и

0

5

0

5

запомнить на светодиодах 27 или 28 нарушение либо верхнего, либо нижнего предела.

Если KOHTpojjb напряжения продолжается и в дальнейшем соотношение между напряжениями, сравниваемыми, операционным усилителем 5, изменяется, то индицируют текущее состояние све- тодиоды 25, 26 или элемент 22 индикации нормального состояния, работа которых не связана с элементами памяти - тиристорами оптронов 23 и 24.

Сброс информации, принятой к запоминанию тиристорами оптронов 23 и 24, возможен путем выключения питания .устройства. При повторном включении, если контролируемое напряжение

находится в заданных пределах, светится только элемент 22 индикации нормального состояния.

Положительный эффект, создаваемый изобретением, заключается в расширении функциональных возможностей устройства путем регистрации и запоминания сл гчаев отклонений контролируемого напряжения за заданные пределы, при этом обеспечивается непрерывный контроль текущего значения напряжения.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля уровня напряжения источника постоянного то- ка, содержащее дополнительный источник питания, стабилизированньш источник опорного напряжения, источник напряжения возбуждения, операционньш усилит(гль, резистивные первый и второй делители напряжения и выходной блок, причем первый делитель напряжения крайними выводами включается меж ду первым и вторым выводами контролируемого источника, стабилизированньш источник опорного напряжения, источник напряжения возбуждения, операционный усилитель и выходной блок .вводами питания включены .каждьй мезс- ду первым и вторым выводами дополнительного источника питания, первьй крайний вывод второго делителя напряжения соединен с выходом источника опорного напряжения, средние выводы, первого и второго делителей напряжения подключены соответственно к первому и второму входам операционного усилителя, а одноименные по полярности вторые выводы контролируемого и

, 32296

дополнительного источников питания соединяются общим токопроводом, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем регистрации и запоминания случаев отклонений контролируемо, го напрянсения за заданнь е пределы с обеспечением непрерывного контроляi Q текущего значения напряжения, в устройство введены емкостньп третий и резистивный четвертый делители напряжения, трансформатор с одинаковыми параметрами первичной и вторичной об- 15 моток, элемент индикации нормального уровня напряжения, тиристорные первый и второй оптроны, четыре свето- диода, два резистора и первый транзистор, выходной блок выполнен в виде усилителя постоянного тока с двухпо35

20

лярным сигналом на выходе, а источник напряжения возб-уждения - в виде генератора прямоугольных импульсов, при этом третий и четвертьй делители 25 напряжения крайними выводами включены каждьй мелоду первым и вторым выводами дополнительного источника питания, вход выходпого блока подключен к выходу операционного усилителя, а 3Q первые одноименные выводы первичной и вторичной обмоток трансформатора подключены к выходу выходного блока, второй вывод первичной обмотки трансформатора подсоединен к среднему вы воду третьего делителя напряжения, а элемент индикации нормального уровня .напряжения включен между первым и вторым выводами вторичной обмотки трансформатора, второй вывод которой подкл очен к среднему выводу четвертого делителя напряжения через две последовательно соединенные цепочки,

первая из которых состоит из встр.еч- но-параллельно соединенных светодио- дов, первого и второго оптронов, а вторая - из встречно -параллельно соединенных первого и второго светодио- дов, между первым и вторым выводами дополнительного источника питания паг раллельно вкл ючены третья цепочка,

состоящая из согласно-последовательно соединенных фототиристора первого оптрона, третьего свё.тодиода и первого резистора, и четвертая цепочка, состоящая из согласно-последовательно соединенных фототиристора второго оптрона, четвертого светодиода и второго резистора, при этоМ второй крайний вывод второго делителя напряже40

45

50

55

ния через коллектор - эмиттер первого транзистора соединен с вторым выводом дополнительного источника питания, а выход источника напряжения возбуждения подключен к база-эмиттерному переходу этого транзистора.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что выходной блок выполнен на втором и третьем транзисторах разного типа проводимости, эмиттеры которых подсоединены

Случай пребышенияСлучаИ понижения

напрятениянапряи внии

, Момент отнлоненил , 45 4 g --l:i:П

mw чщгшлш ялшшдг

ШЧШ

каждый к соответствующему выводу дополнительного источника питания согласно полярности напряжения этого источника, а коллекторы подключены к выходу этого блока, при этом база- эмиттерные переходы второго и третье- го транзисторов шунтированы каждьй соответственно третьим и четвертым резисторами, а базы этих транзисторов соединены с входом вьЬсодного блока через пятьй и шестой резисторы соответственно.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем регистрации и запоминания фактов отклонений контролируемого напряжения за заданные пределы с обеспечени(Л f 23 Т } чР L 1.. Ш Т } - Ф чР i}j Д51 U 1 Фиг./

Редактор Е. Папп

Составитель О.Орлов Техред Л.Сердюкова

3831/43

Тираж 863Подписное

ВНИИПИ 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

Корректор Е.Рошко