Устройство для автоматического контроля сопротивления изоляции электрических цепей Советский патент 1991 года по МПК G01R31/02 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может, быть использовано для испытания электрических цепей на сопротивление изоляции.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет форсирования заряда паразитных емкостей и контрольных конденсаторов, уменьшения емкости контрольных конденсаторов и проведения измерений в момент заряда емкостей каждого канала измерения в отдельности до значения испытательного напряжения.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - структурная схема блока управления; на фиг.З временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для автоматического контроля сопротивления изоляции электриче,- ских цепей (фиг. 1) содержит клеммы 1.1 - 1.N для подключения контролируемых цепей, конденсаторы 2.1 - 2.N, коммутатор 3 с ком1 мутирующими элементами 4.1 - 4.N и 5.1 - 5.N, первый источник 6 испытательного напряжения, ключ 7, блок 8 задержки, измерительный блок 9, первый 10 и второй 11 компараторы, блок 12 управления, блок 13 регистрации, ограничивающий резистор 14, измерительный резистор 15, второй источник 16 испытательного напряжения.

х 4 44

Блок 12 управления (фиг.2) содержит генератор 17 одиночных импульсов, первый 18 и второй 19 одновибраторы, триггер 20, элемент 21 останова по браку, первый эле- менг 2И-НЕ 22, второй элемент 21Л-НЕ 23, элемент ЗИ-НЕ 24, элемент 25 индикации брака, первый счетчик 26 импульсов, второй счетчик 27 импульсов, элемент 20 останова, элемент 29 индикации неисправных цепей, третий одновибратор 30, первый 31 и второй 32 дешифраторы, элемент 33 индикации останова, элемент 34 управления ключем, селектор 35.

Клеммы 1,1 - 1.N, к которым подключены первыми выводами конденсаторы 2.1 - 2.N, соединенные вторыми выводами, соединены с первыми входами коммутатора 3 и подключена к соответствующим внутренним -шинам коммутатора 3 с помощью коммутирующих элементов 4,1 - 4.N и 5.1 - 5.К. Вывод коммутатора 3 соединен с ограничивающим резистором 14, второй вход - с первым выводом первого источника 6 испытательного напряжения. Третьи и четвертые входы коммутатора 3 соединены соответственно с первыми и вторыми управляющими выходами блока 12 управлений. Втогой вывод источника 6 испытательного нагкпже- ния соединен с первым выводом второго источника 16 испытательного напряжения, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства. Выход ключа 7 соединен с управляющим входом второго источника испытательного напряжения, а вход ключа 7 - с третьим выходом блока 12 управления. Второй вывод ограничивающего резистора 14 соединен с первым выводом измерительного резистора 15, второй вывод которого соединен с общей шиной устройства, и входом измерительного блока 9. Выход измерительного блока 9 соединен с первыми входами компараторов 10 и 11. вторые входы которых соединены соответственно с первым и седьмым входами устройства. Выход первого компаратора Ю соединен с первым входом блока 13 регистрации, выход второго компаратора 11 соединен с первым входом блока 12 управления и с входом блока 8 задержки. Второй вход блока 13 регистрации соединен с выходом блока 8 задержки. Первый и второй выходы блока 13 регистрации соединены соответственно с вторым и третьим входами блока 12 управления.

Устройство работает следующим образом.

В начале работы при поступлении команды Сброс триггер 20 (фиг.2) устанавливается в такое состояние, когда на его выходе имеет место низкий уровень напряжения (логический О), элемент 21 останова по браку устанавливается в такое состояние, когда на прямом его выходе имеет место логический О, а на инверсном его

выходе - высокий уровень напряжения (логическая 1), на выходах счетчиков 26 и 27. импульсов имеет место нулевая комбинация сигналов. На выходе элемента 34 управления ключем 7 устанавливается логический

0 О, ключ 7 (фиг.1) находится в закрытом состоянии, источник 16 испытательного напряжения находится во включенном состоянии. На выходах дешифратора 31 и дешифратора 32 устанавливаются логиче5 ские 1, а коммутирующие элементы 4.1 и 5.1 разомкнуты.

При поступлении команды Пуск в блок 12 управления генератор 17 одиночных импульсов формирует импульс Ji (фиг.За), ко0 торый проходит на выход элемента 2И-НЕ 22 и поступает на счетный вход счетчика 26 импульсов. По фронту входного импульса на выходе счетчика 26 импульсов формируется соответствующая двоичная комбинация

5 сигналов. На выходе дешифратора 31 появляется логический коммутирующий элемент 5.1 коммутатора 3 замыкается и подключает первую контролируемую цепь. подключенную к клемме 1 1, к положитель0 кому полюсу ИСТОЧНИКЕ 6 истытательного напряжения. Импульс с выхода элемента 2И-НЕ22 запускает одновибраторы 18 и 19. Длительность импульса однсзибратора 18 больше длительности импульса одновибра5 тора 19 фиг.36, в U2. (фиг.З б,в). Импульс одновибратора 19 обеспечивает предварительную установку сигналов на выходе счетчика 27 импульсов в соответствии с сигналами, поступающими на вход предвари0 тельной установки с выхода счетчика 26 импульсов.

На выходе элемента 2И-НЕ 23 формируется импульс, длительность которого равна разности длительности импульсов 1М

5 одновибраторов 18 и 19 (фиг.3) устанавливающий выход триггера 20 в состояние логической 1. В результате на выходе элемента ЗИ-НЕ 24 появляется логический О, а на выходе элемента 28 останова - логическая

0 1, которая увеличивает выходную информацию счетчика 27 импульсов на единицу. Дешифратор 32 преобразует двоичную информацию с выхода счетчика 27 импульсов так, что на его выходе появляется логиче5 ский 0й. В результате коммутирующий элемент 4.2 коммутатора 3 замыкается и подключает электрическую цепь, подсоединенную к клемме 1,2, к ограничивающему резистору 4. В результате электрическая цепь, подсоединенная к клемме 1.1 (фиг 1)

испытывается на сопротивление изоляции по отношению к электрической цепи, подсоединенной к клемме 1.2. Испытательное напряжение в первый момент равно UMcn+Uflon, т.е. сумме напряжений первого 6 и второго 16 источников испытательного напряжения.

Через паразитную емкость между контролируемыми электрическими цепями и включенные параллельно ей конденсаторы 2.1 и 2.2, ограничивающий резистор 14 и измерительный резистор 15 протекает ток заряда, который выделяется на измерительном резисторе 15 в виде экспоненциально убывающего напряжения Us (фиг.Зд). Это напряжение усиливается измерительным блоком 9 и поступает на входы компараторов 10 и 11. Компаратор 11 срабатывает, когда экспоненциальное напряжение превышает пороговое напряжение Unop2 (фиг.З д). Спад импульса компаратора 11 соответствует моменту, когда паразитные емкости между контролируемыми электрическими цепями и конденсаторы 2.1 и 2.2 зарядятся до напряжения источника 6 испытательного напряжения иисп (фиг.З е).

По спаду импульса компаратора 11 срабатывает одновибратор 30, который формирует импульс, устанавливающий элемент 34 управления ключем в такое состояние, когда на его выходе имеет место логическая 1. В результате ключ 7 открывается и отключает второй источник 16. Испытательное напряжение становится равным Uncn. Поскольку паразитная емкость в этот момент заряжена до напряжения, равного Uncn, то переходный процесс заканчивается.

Блок 8 задержки через время, равное ts относительно спада импульса компаратора 11, вырабатывает строб-импульс, исключающий влияние переходных процессов в устройстве на работу блока 13 регистрации U (фиг.З ж).

Предел по сопротивлению изоляции контролируемых электрических цепей устанавливается пороговым напряжением Unopi на входе компаратора 10. Если сопротивление изоляции контролируемых электрических цепей равно или установленного предела, то напряжение на выходе измерительного блока 9 недостаточно для срабатывания компаратора 10 (Us 1, фиг.Зд). На выходе Ризол нормы блока 13 регистрации на время действия строб-импульса появляется логический О, который проходит через элемент ЗИ-НЕ 24 и элемент 25 останова и воздействует на счетный вход счетчика 27 импульсов и на установочный вход элемента 34 управления ключом Выходная информация счетчика 27 импульсов увеличивается на единицу. На выходе дешифратора 32 появляется логический О, 5 коммутирующий элемент 4.3 коммутатора 3 замыкается. Ключ 7 отключается,-а источник 16 испытательного напряжения включается. При этом начинается испытание электрической цепи, подключенной к клемме 1.1, по

0 отношению к электрической цепи, подключенной к клемме 1.3.

В случае, когда сопротивление изоляции между электрическими цепями ниже установленного предела, то напряжение на

5 выходе измерительного блока 9 достаточно для срабатывания компаратора 10 (Us 2, фиг.З). На выходе Низол нормы блока 13 регистрации на время действия строб-импульса появляется логический О, который

0 воздействует на элемент 21 останова по браку. На выходе элемента 21 останова по браку появляется логическая 1, которая включает элемент 25 индикации брака. На выходе элемента 21 останова по браку по5 является логический О. В результате на элемент ЗИ-НЕ 24 поступает запрет на прохождение импульсов, поступающих на счетчик 27 импульсов. Элемент индикации 29 показывает номера неисправных электри0 ческих цепей.

Для продолжения работы на элемент 21 останова по браку подается команда Продолжение, при этом выходная информация счетчика 27 импульсов увеличивается на

5 единицу и происходит проверка следующей

электрической цепи аналогичным образом.

После проверки электрической цепи,

подключенной к клемме 1.1, по отношению

к электрической цепи, подключенной к

0 клемме 1.N, на старшем выходе дешифратора 32 появляется логический О. В результате выходная информация счетчика 26 импульсов увеличивается на единицу, на выходе первого дешифратора 31 появляется

5 логический О, коммутирующий элемент 5.2 замыкается и подключает электрическую цепь, присоединенную к клемме 2.1, к положительному полюсу источника 6 испытательного напряжения. Проверка электри0 ческой цепи, подключенной к клемме 1.2, по отношению к остальным электрическим цепям будет происходить аналогичным образом.

После проверки N-1 электрической цепи

5 по отношению к N электрической цепи срабатывает элемент 38 индикации останова и блокируется работа счетчика 27 импульсов. Селектор 35 исключает проверку электрической цепи саму на себя

Конденсаторы 2.1-2.N обеспечивают работоспособность устройства при отсутствии паразитных емкостей между контролируемыми электрическими цепями. Величина емкостей конденсаторов 2.1 - 2.N определяется бЛстродействием компаратора 11 и од- новибратора 30. Чем выше их быстродействие, тем меньшей может быть емкость конденсаторов 2.1-2.N.

В первый момент после образования измерительной цепи паразитные емкости и емкости конденсаторов 2.1-2.N заряжаются от источника напряжения, величина напряжения которого равна сумме напряжений испытательного 6 и дополнительного 16 источников, т.е. Уисп +11доп. В этот момент, когда напряжение на емкости станет равным Иисп, дополнительный источник 16 напряжения отключается и измерительная цепь оказывается под напряжением только источника испытательного напряжения. Переходный процесс заряда паразитной емкости после отключения дополнительного источника напряжения заканчивается. Длительность переходного процесса будет тем меньше, чем больше величина напряжения дополнительного источника напряжения иДОп. За счет этого предлагаемое устройство дает значительное сокращение длительности переходного процесса.

Емкость конденсаторов 2.1-2.N в устройстве может быть выбрана малой и близкой по величине к значениям паразитных емкостей, так как эти конденсаторы необходимы только при контроле цепей при малых или отсутствующих паразитных связях. При этом время контроля каждой пары цепей имеет индивидуальное значение и определяется емкостными параметрами этой пары, что также позволяет повысить быстродействие устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического контроля сопротивления изоляции электрических х цепей, содержащее ключ, конденсаторы по числу контролируемых цепей, соединенные первыми выводами с соответствующими первыми входами коммутатора и соответст- вующими клеммами для подключения контролируемых цепей, а вторыми выводами - между собой, второй вход коммутатора соединен с первым выводом первого источника испытательного напряжения, выход коммутатора соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод первого резистора соединен с первым выводом второго резистора, второй вывод второго резистора соединен с общей шиной устройства, выход

измерительного блока соединен с первым входом первого компаратора, выход которого соединен с первым входом блока регистрации, второй вход первого компаратора

является первым входом устройства, блок задержки соединен с вторым входом блока регистрации, блок управления соединен первым и вторым выходами соответственно с третьим и четвертым входами коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй источник испытательного напряжения и второй компаратор, причем второй вывод первого источника испытательного

напряжения соединен с первым выводом второго источника испытательного напряжения, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, управляющий вход второго источника испытательного напряжения соединен с выходом ключа, вход которого соединен с третьим выходом блока управления, второй вывод первого резистора и первый вывод второго резистора соединены с входом измерительного блока, выход

которого соединен с первым входом второго компаратора,хвыход второго компаратора соединен с первым входом блока управления и входом блока задержки, первый и второй выходы блока регистрации соединены

соответственно с вторым и третьим входами блока управления, четвертый, пятый и шестой входы блока управления являются соответственно четвертым, пятым и шестым входами устройства, второй вход второго

компаратора является седьмым входом устройства.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем. что блок управления одержит генератор одиночных импульсов, соединенный входом с четвертым входом блока управления, а выходом - с первым входом первого элемента 2И-НЕ, соединенного вторым входом с первым выходом второго

дешифратора и с первым установочным входом триггера, выход первого элемента -2И- НЕ соединен со счетным входом первого счетчика импульсов и с управляющими входами первого и второго одновибраторов,

выход первого одновибратора соединен с первым входом второго элемента 2И-НЕ, выход второго одновибратора соединен с вторым входом второго элемента 21Л-НЕ и входом записи второго счетчика импульсов,

выход второго элемента 2И-НЕ соединен с вторым установочным входом триггера, выход которого соединен с первым входом элемента ЗИ-НЕ, первый установочный вход элемента останова по браку соединен с пятым входом блока управления, второй

установочный вход - с вторым входом блока управления, первый выход - с входом элемента индикации брака, второй выход - с вторым входом элемента ЗИ-НЕ, соединенного третьим входом с третьим входом блока управления, а выходом - с первым входом элемента останова, соединенного вторым входом с первым выходом первого дешифратора и с входом элемента индикации останова, выход элемента останова соединен со счетным входом второго счетчика импульсов и с первым установочным входом элемента управления ключом, соединенного вторым установочным входом с выходом третьего одновибратора, соединенного входом с первым входом блока управления, выход элемента управления ключом соединен с третьим выходом блока управления, выход первого счетчика импульсов соединен с вхоUu

дом первого дешифратора, с первым входом элемента индикации отказавшихся цепей и с входом предварительной установки первого счетчика импульсов, выход второго

счетчика импульсов соединен с входом второго дешифратора и вторым входом элемента индикации отказавших цепей вторые выходы первого дешифратора соединены с соответствующими вторыми выходами блока

управления и первыми входами селектора, соединенного вторыми входами с соответствующими вторыми выходами второго дешифратора, а выходами - с соответствующими первыми выходами блока управления,

установочные входы первого и второго счетчиков импульсов, третьи установочные входы триггера и элемента останова по браку соединены с шестым входом блока управления.

йв.2

а)

U,

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для исп ытания электрических цепей на сопротивление изоляции. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет форсирования заряда паразитных емкостей и контрольных конденсаторов, уменьшения емкости контрольных конденсаторов и проведения измерений в момент заряда емкости каждого канала измерения в отдельности до значения испытательного напряжения Устройство содержит клеммы 1.1-1.N для подключения контролируемых цепей, конденсаторы 2.1 -2.N, коммутатор 3 с коммутирующими элементами 4.1-4.N,5.1,5.1X1, источники 6,16 испытатель ного напряжения, ключ 7, блок 8 задержки, измерительный блок 9, компараторы 10, 11, блок 12 управления, блок 13 регистрации, ограничивающий 14 и измерительный 15 резисторы. За счет введения компаратора 11 и источника 16 испытательного напряжения устройство обеспечивает форсированный заряд паразитных емкостей и контрольных конденсаторов 2 1-2.N, при возможности сокращения емкости контрольных конденсаторов, что повышает быстродействие устройства. 3 ил., 1 з п ф-лы.

5)

U2

2) U

U5 Чпар2

$ Утр, В)

4

Фиг.З