Преобразователь напряжение - ток Советский патент 1989 года по МПК G01R19/00 H02H7/12 

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для преобразования напряжений электрических сигналов в выходной ток и может найти применение в качестве электрических, преобразователей управляющего напряжения в ток обмоток управления электромагнитных преобразователей, управляющих работой электрогидравлических приводов, электромашинных усилителей и т.д.

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения защиты от короткого замыкания нагрузки.

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя напряжение - ток.

Преобразователь напряжения в ток содержит первый дифференциальный усилитель 1, между выходом и инвертирующим входом которого включен первый резистор 2 отрицательной обратной связи, а к инвертирующему входу подключен первый вывод первого масштаб- ного резистора 3. Между выходом первого дифференциального усилителя 1 и. его неинвертирующим входом последовательно включены резисторы 4, 5 .обратной связи по току, а между не- инвертирующим входом усилителя 1 и общей шиной - масштабный резистор 6

обратной связи по току. Выход первого дифференциального усилителя 1 соединен с инвертирующим входом второго дифференциального усилителя 7 через, второй масштабный резистор 8. Вых.од второго дифференциального усилителя 7 соединен с его инвертирующим входом через второй резистор 9 отрицательной обратной связи, а так-.

4 3 Ю

оо со

Јь

же с точкой соединения резисторов 4, 5 через резистивный датчик 10 тока и нагрузку t1. Преобразователь содержит также дифференциальный аналоговый сумматор 12, первый вход которого соединен с точкой соединения резистивного датчика 10 тока и нагрузки 11, второй - с выходом первого дифференциального усилителя 1, третий - с выходом второго.дифференциального усилителя 7, четвертый - с точкой соединения резисторов 4, 5, а выход - с информационными входами первого и третьего селекторов 13, 14 сигналов соответственно положительной и отрицательной полярности, входы запрета которых соединены соответственно с источниками 15 и 16 опорного напряжения положительной и отрицательной полярности. Выход первого селектора 13 сигналов положительной полярности соединен с входом запрета второго селектора 17 сигналов положительной полярности, а выход - третьего селектора 14 сигналов отрицательной полярности - с входом запрета четвертого селектора 18 сигналов отрицательной полярности. Информационные входы селекторов 17, 18 сигналов соединены с входом задатчи- ка 19 сигналов. Выходы селекторов 17, 18 сигналов соединены с первым и вторым входами двухвходового инвертора 20 соответственно. Выход инвертора 20 соединен с вторым выводом второго масштабного резистора 3.

В качестве селекторов сигналов могут быть использованы известные прецизионные диодные ограничители, выполненные на операционном усилителе.

Дифференциальный аналоговый сумматор 12 и двухвходовый инвертор 20 могут быть выполнены на операционных усилителях.

Преобразователь напряжение-ток работает следующим образом.

При подаче на вход напряжения U6ic отрицательной полярности на выходе селектора 17 появляется напряжение tf-U8x, так как селектор 17, выполненный на операционном усштите

ле, для сигнала отрицательной полярности является инвертором в соответствии с его детектирующей характеристикой.

На выходе селектора 18 в это время сигнал отсутствует, так как он

0

0

5

$

0

5

0

5

0

5

не пропускает входной сигнал указанной полярности на выход в соответствии с его детектирующей характеристикой. Инвертированный входной сигнал ивхпоступает на вход усилителя 1 через двухвходовый инвертор 20 и масштабный резистор 3. На выходе усилителя 1 появляется напряжение U , величина которого определяется соотношением сопротивлений резисторов 2 и 3. При их соотношении 1, усилитель 1 является линейным усилителем напряжения, а обратная связь, снимаемая с резистора 4 по току с помощью делителя на резисторах 5 и 6, увеличивает его выходное сопротивление и при согласованных по величине сопротивлениях 6,2 и 5,3 усилитель 1 работает как источник тока, управляемый входным напряжением U. Усилитель 7 при равенстве сопротивлений резисторов 8 и 9 инвертирует входной сигнал U1 с единичным коэффициентом передачи и между выходами усилителя 1 и 7 образуется суммарный сигнал 2U, , который приложен к нагрузке 11 и резисторам 4 и 10. Таким образом, ток 1И в нагрузке не изменяется при изменении сопротивления нагрузки 11, так как усилитель 1 работает как источник тока. Ток нагрузки 1Н, проходящий через резисторы 4 и 10, образует на них падение напряжения, которое дифференциальным аналоговым сумматором 12 выделяется на его выходе. Сигнал с выхода дифференциального аналогового сумматора 12 в виде напряжения отрицательной полярности поступает на информационные входы селекторов 13, 14, на входы запрета которых с источников опорного напряжения подаются соответственно положительное +Uon и отрицательное -U „„напряжения. Опорное напряжение +Uоп обеспечивает непропускание сигнала отрицательной полярности -иог,на выход селектора 13, поступающего с дифференциального аналогового сумматора 12. Сигнал -Uq, не проходит и на выход селектора 14, так как он является запирающим сигналом для селектора 14 и совпадает по знаку с его опорным напряжением. Если U U0f7, то на выходе селектора 13 отсутствует выходной сигнал, а входной сигнал с выхода селектора 17 через двухвходовый инвертор 20 поступает на вход преобразователя.

При резком изменении сопротивления нагрузки 11 в сторону его уменьшения вплоть до нуля или при попадании концов нагрузки 11 на общую шину возможном при испытаниях и эксплуатации преобразователя, через резисторы 4 и 10 возрастает ток нагрузки и, следовательно, возрастает величин сигнала Uq, образующегося на выходе дифференциального аналогового сумматора 12. в этом случае сигнал -и, превышает величину опорного напряжения Иолпо абсолютной величине и на выходе селектора 13 образуется сигнал положительной полярности, который, являясь опорным для селектора 17, запирает его и на его выход входной сигнал U 0Ус входной шиной не

5

лителей путем блокировки входио о сигнала и ограничения выходного ток д. Экономические преимущества предлагаемого устройства заключаются в снижении затрат на ремонт при эксплуатации в связи с повышением эксплуатационной надежности.

Формула изобретения Преобразователь напряжение - ток, содержащий два дифференциальных усилителя, выход одного из которых через первый резистор отрицательной обратной связи соединен с инвертирующим входом и через последовательно соединенные два резистора обратной связи по току - С неинвертирующим входом своего усилителя, выход второ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника электропитания. Цель изобретения - повышение надежности путем защиты от короткого замыкания нагрузки. Устройство содержит два каскада преобразования на дифференциальных усилителях постоянного тока, масштабные резисторы и резисторы обратной связи по току нагрузки, дифференциальный аналоговый сумматор, двухвходовый инвертор, первый, второй селекторы сигналов положительной и третий, четвертый селекторы сигналов отрицательной полярностей, источники опорного напряжения, резистивный датчик тока, задатчик сигнала. В устройстве обеспечена блокировка входного сигнала с последующим снижением выходного тока при снижении сопротивления нагрузки или попадании концов нагрузки на общую шину. 1 ил.

проходит. Таким образом, ток нагруз- 20 го усилителя через второй резистор ки 1К ограничивается до безопасного

отрицательной обратной связи соединен с инвертирующим входом своего усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, задат- 25 чик сигнала, источники опорного напряжения положительной и отрицательной полярностей, первый, второй селекторы положительной и третий, четвертый селекторы отрицательной полярностей, напряжения на резисторах 4 и 10, про- зо причем к инвертирующему входу первого порциональное величине тока нагруз- усилителя подключен первый вывод перуровня. При подаче сигнала UBV с входной шины положительной полярности селектор 17 не пропускает входной сигнал, а работает селектор 18, инвертируя входной сигнал, который далее поступает через двухвходовый инвертор 20 и резистор 3 на вход дифференциального усилителя 1. Падение

ки 1Н, выделяется сумматором 12. Напряжение с выхода сумматора 12 поступает на информационные входы селекторов 13 и 14. При уменьшении нагрузки 11 или попадании концов нагрузки 11 на общую шину напряжение U возрастает, превышая опорное -Uoa по абсолютной величине, и на выходе селектора 14 образуется сигнал отрицательной полярности, который запирает селектор 18, вследствие чего входной сигнал UM не проходит на вход усилителя 1 и, следовательно, ток нагрузки Iи также ограничивается до безопасного уровня.

Таким образом обеспечена блокировка входного сигнала с последующим снижением выходного тока при снижении сопротивления нагрузки или попадании концов нагрузки на общую шину и защищены от перегрузки выходные каскады его усилителей, что повышает надежность преобразователя.

Технические преимущества предлагаемого устройства заключаются в повышении надежности при снижении сопротивления нагрузки в связи с защитой выходных каскадов силовых уси5

вого масштабного резистора, инвертирующий вход второго усилителя через второй масштабный резистор подключен к выходу первого усилителя, неинвертирующий вход которого через масштабный резистор обратной связи по току подключен к общей шине, точка соединения резисторов обратной связи по Q току подсоединена к первому выводу для подключения нагрузки, кроме того, информационные входы второго селектора положительной и четвертого селектора отрицательной полярностей подключены к входу задатчика сигнала, вход запрета второго селектора подключен к выходу первого селектора, вход запрета четвертого селектора подключен к выходу третьего селектора, вход запрета первого селектора подключен к выходу источника опорного напряжения положительной полярности, вход запрета третьего селектора подключен к выходу источника опорного напряжения отрицательной полярности, отличающийся тем, что, .с целью повышения надежности путем обеспечения защиты от короткого замы- кания нагрузки,в него введены резис0

5

tftfx

Редактор О.Спесивых

Составитель С.Ситко

Техред М.Дидык Корректор И.Муска