Электроразведочный генератор с искробезопасным выходом Советский патент 1991 года по МПК G01V3/06 E21F9/00 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для решения геологических и геофизических задач в условиях горных выработок, опасных по газу или пыли.

Цель изобретения - повышение искробезопасной мощности генератора при обес печении стабилизации выходного тока.

На чертеже представлена схема элект- горразведочного генератора с искробезо- пасным выходом.

Электроразведочный генератор содержит последовательно соединенные источник 1 постоянного тока, преобразователь 2 напряжения, задающий генератор 3, а также два операционных усилителя 4 и 5, первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 транзисторы, датчик 10тока, первый 11, второй 12, третий 13 и четвертый 14 токоогра- ничивающие резисторы, первый 15 и второй

16 масштабирующие резисторы, первый 17 и второй 18 стабилизаторы и два защитных резистора 19 и 20, две выходные клеммы 21, выходную шину 22 питания, общую шину 23 электроразеедочного генератора и блок 24 динамической искрозащиты.

Коллектор первого транзистора 6 соединен с коллектором второго транзистора 7, коллектор третьего транзистора 8 соединен с коллектором четвертого транзистора 9 и к точкам соединения коллекторов транзисторов подключен вход блока 24 динамической искрозащиты, выходы которого служат выходными клеммами 20 и 21 электроразведочного генератора. Эмиттеры первого и третьего транзисторов 6 и 8 соединены друг с другом и с выходной шиной 22 питания преобразователя 2 напряжения, эмиттеры второго и четвертого транзисторов 7 и 9 соединены друг с другом и через датчик 10

О

сл ю

|Ю

io

ока с общей шиной 23 электроразведочно- ,о генератора. Второй и четвертый транзиторы 7 и 9 выполнены однотипными и омплементарными однотипным первому и ретьему транзисторам 6 и 8. Выход задаю; щего генератора 3 соединен непосредственно с неинвертирующим входом первого перационного усилителя 4 и через первый масштабирующий резистор 15 с инвертирующим входом второго операционного усиителя 5. К точке соединения эмиттеров второго и четвертого транзисторов 7 и 9 с датчиком 10 тока подключен непосредственно инвертирующий вход первого операционного усилителя 4 и через второй масштабирующий резистор 16 инвертирующий вход второго операционного усилителя 5, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной 23 электроразведочного генератора Выход первого операционного усилителя 4 через первый токоограничива- ющий резистор 11 соединен с базой второго транзистора 7 и через последовательно соединенные второй токоограничивающий резистор 12 и первый стабилитрон 17 с базой первого транзистора 6. Выход второго операционного усилителя 5 через третий токоограничивающий резистор 13 подключен к базе четвертого транзистора 9 и через последовательно соединенные четвертый токоограничивающий резистор 14 и второй стабилитрон 18 к базе третьего транзистора 8. Переходы база - эмиттер первого и третьего транзисторов 6 и 8 зашунтированы защитными резисторами 19 и 20.

Операционные усилители 4 и 5, транзисторы 6-9, датчик 10 тока, резисторы 11-16 и 19, 20, стабилитроны 17 и 18 образуют формирователь синусоидального напряжения, выполненный по мостовой схеме на двух стабилизаторах тока - неинвертирую- щем (операционный усилитель 4, транзистор 7) и инвертирующем (операционный усилитель 5, транзистор 9) и двух ключевых транзисторах 6 и 8, а также содержащий резисторы 11-16, 19, 20 и стабилитроны 17 и 18.

Электроразведочный генератор работает следующим образом.

Источник 1 постоянного тока обеспечивает питание преобразователя 2 напряжения, вырабатывающего напряжения для питания задающего генератора 3 и для питания (по выходной шине 22) выходных цепей и нагрузки электроразведочного генератора (питающей линии, заземленной в горные породы в подлежащей исследованиям горной выработке). Задающий генератор 3, может быть выполнен по схеме автогенератора синусоидального напряжения с мостом Вина в цепи обратной связи С выхода задающего генератора 3 синусоидальное напряжение подается на неинвертирующий вход операционного усилителя 4 и

инвертирующий вход операционного усилителя 5. При положительной полуволне сину- соидального напряжения на выходе операционного усилителя 5 устанавливается напряжение отрицательной полярности,

0 примерно равное напряжению питания этого усилителя 5 Так как напряжение стабилизации стабилитронов 17 и 18 выбирают равным напряжению питания формирователя синусоидального напряжения, это напря5 жение суммируется с напряжением питания операционных усилителей 4 и 5, в цепи базы транзистора 8 протекает ток и последний открывается, тогда как транзистор 9 оказывается закрытым вследствие наличия на0 пряжения отрицательной полярности на его переходе база-эмиттер.

В тоже время на выходе операционного усилителя 4 формируется положительная полуволна синусоидального напряжения.

5 При этом выходное напряжение операционного усилителя 4 вычитается из напряжения питания, подаваемого по шине 22, поэтому стабилитрон 17, а следовательно, и транзистор 6 оказываются запертыми.

0 Таким образом, при положительной полуволне синусоидального напряжения на выходе задающего генератора оказывается полностью открытым транзистор 8 и напряжение, поступающее по. шине 22 пита5 ния, через открытый транзистор 8, блок 24 динамической искрозащиты, нагрузку, подключенную к выходным клеммам 20 и 21, подается на коллектор транзистора 7. В цепи транзистора 7 через датчик 10 тока про0 текает ток, причем напряжение отрицательной обратной связи с выхода датчика 10 тока подается на инвертирующий вход операционного усилителя 4. Тем самым обеспечивается формирование поло5 жительной полуволны синусоидального тока в нагрузке, причем амплитуда этого тока оказывается одной и той же при изменении сопротивления нагрузки или напряжения, подаваемого по шине 22 питания.

0При отрицательной полуволне синусоидального напряжения, вырабатываемого задающим генератором1 3, транзистор 6 оказывается полностью открытым, транзисторы 7 и 8 полностью закрытыми, а транзи5 стор 9 работает в линейном режиме, обеспечивая протекание через нагрузку отрицательной полуволны синусоидального тока. В этот полупериод на инвертирующий вход операционного усилителя 5 подается входной сигнал с выхода задающего генератора 3 (через первый масштабирующий резистор 15) и сигнал отрицательной обратной связи с выхода датчика 10 тока (через второй масштабирующий резистор 16). В данном случае усилитель 5 работает в режиме инвертирующего сумматора, обеспечивая при стабильной амплитуде синусоидального напряжения, вырабатываемого задающим генератором 3, стабильную амплитуду отрицательных полуволн синусоидального тока в нагрузке,

Высокие чувствительность и скорость переключения операционных усилителей 4 и 5, а также транзисторов 6-9 обеспечивают переходные процессы в выходной цепи с амплитудой до сотен милливольт, что недостаточно для срабатывания блока 24 динамической искрозащиты. Таким образом, на выходе генератора формируется искробезо- пасный синусоидальный стабилизирован- ный ток, а высокий уровень искробезопасной мощности ограничивается лишь временем срабатывания активных элементов генератора (блок 24 срабатывает независимо от амплитуды синусоидального тока, только при наличии импульсов в выходном напряжении, вызванных появлением разряда в выходной цепи генератора). Формула изобретения Электроразведочный генератор с иск- робезопасным выходом, содержащий последовательно соединенные источник постоянного тока, преобразователь напряжения и задающий генератор, а также четыре транзистора и датчик тока, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения искробезопасной мощности генератора при обеспечении стабилизации выходного тока, в него введены два операционных усилителя и блок динамической искрозащиты, причем коллектор первого транзистора соединен с коллектором второго транзистора, коллектор третьего транзистора соединен с

коллектором четвертого транзистора и к точкам соединения коллекторов транзисторов подключен вход блока динамической ис- крозащиты, выходы которого служат выходными клеммами электроразведочного генератора, эмиттеры первого и третьего транзисторов соединены друг с другом и с выходной шиной питания преобразователя напряжения, эмиттеры второго и четвертого транзисторов соединены друг с другом и через датчик тока с общей шиной электроразведочного генератора, второй и четвертый транзисторы выполнены однотипными и комплементарными однотипными первому и третьему транзисторам, выход задающего генератора соединен непосредственно с неинвертирующим входом первого операционного усилителя и через первый масштабирующий резистор с инвертирующим входом второго операционного усилителя, к точке соединения эмиттеров второго и четвертого транзисторов с датчиком тока подключен непосредственно инвертирующий вход первого операционного усилителя и через второй масштабирующий резистор инвертирующий вход второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, электроразведочного генератора, выход первого операционного усилителя через первый токоограничивающий резистор соединен с базой второго транзистора и через последовательно соединенные второй токоограничивающий резистор и первый стабилитрон с базой первого транзистора, выход второго операционного усилителя через третий токоограничивающий резистор подключен к базе четвертого транзистора и через последовательно соединенные четвертый токоограничивающий резистор и второй стабилитрон к базе третьего транзистора, а переходы базы - эмиттер первого и третьего транзисторов зашунтироеаны защитными резисторами

21

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для решения геологических и геофизических задач в условиях горных выработок, опасных по газу или пыли. Цель изобретения - повышение искробезопасной мощности генератора при обеспечении стабилизации выходного тока. Эта цель достигается тем, что в известный электроразведочный генератор, содержащий последовательно соединенные источник постоянного тока, преобразователь напряжения и задающий генератор, введен формирователь напряжения синусоидальной формы и блок динамической искрозащиты, причем указанный формирователь выполнен по мостовой схеме на двух стабилизаторах тока - инвертирующем и неинвертирующем и двух ключевых транзисторах, комплементарных транзисторам стабилизаторов тока. 1 ил. сл с