Устройство для анализа переходного процесса Советский патент 1991 года по МПК H01H49/00 G05B23/02 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для контроля динамических параметров различных объектов регулирования при построении информационно-измерительных систем, в частности для контроля временных параметров срабатывания электромагнитных коммутационных аппаратов.

Цель изобретения - повышение точности определения параметров за счет возможности анализа как переднего, так и заднего фронта переходного процесса.

На фиг.1 представлена схема устройства: на фиг.2 - временные диаграммы, отражающие работу устройства.

Устройство (фиг.1) содержит входную шину 1, выходную шину 2, первый компаратор 3, второй компаратор 4, пять резисторов 5-9, первый и второй биполярные транзисторы 10 и 11, дифференцирующую цепь 12,

пороговый элемент 13, полевой транзистор 14, кроме того, резисторы 5 и 6 образуют делитель 15 напряжения. Входная шина 1 соединена с входом дифференцирующего звена 12 и входом порогового элемента 13, выход которого соединен с выходом дифференцирующего звена 12, с прямым входом первого компаратора 3 и прямым входом второго компаратора 4. Выход первого компаратора 3 соединен с эмиттером первого транзистора 10 и через резистор 8 соединен с базой второго транзистора 11. Выход второго компаратора 4 соединен с эмиттером второго транзистора 11, через резистор 7 соединен с базой первого транзистора 10, а через делитель 15 напряжения - с общей шиной устройства. Инвертирующий вход первого компаратора 3 соединен с выходом- делителя 15 напряжения, а инвертирующий вход второго компаратора 4 соединен с общей, шиной устройства. Коллекторы транзисторов 10 и 11 соединены между собой и

Ё

О

Os 00

о го

через резистор 9 подключены к выходной шине 2. Затвор транзистора 14 соединен с входной шиной 1, исток транзистора соединен с выходной шиной 2, а сток - с общей шиной устройства.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии напряжения на шине 1 полевой транзистор 14 замыкает выходную шину 2 на общую шину устройства и поэтому напряжение Увых равно нулю при любых состояниях компараторов 3 и 4.

При подаче напряжения на шину 1 в момент времени ti запирается транзистор 14, на выходе дифференцирующего устройства 12 появляется напряжение, пропорциональное крутизне нарастания напряжения UBX, которое вызывает появление высокого уровня напряжения на выходе компаратора 4. На делителе 15 формируется напряжение уставки Dyer, которое соответствует определенной скорости (крутизне) нарастания входного сигнала и выбирается таким образом, чтобы в момент ti быть меньше, чем напряжение на выходе дифференцирующей цепи 12. Таким образом, в момент времени ti на выходе компаратора 3 формируется высокий уровень напряжения.

В момент в ремениТ2 скорость возрастания напряжения UBX уменьшилась или стала отрицательной(фиг.1, пунктир).

От момента времени п до момента времени t2 на выходе компараторов 3 и 4 напряжение имеет высокий положительный уровень, транзисторы 10 и 11 закрыты и на выходной шине 2 напряжение отсутствует. При уменьшении крутизны нарастания напряжения в момент t2 на шине 1 напряжение на неинвертирующем входе компаратора 3 стало меньше, чем напряжение на его инвертирующем входе, поэтому на выходе компаратора 3 формируется отрицательное напряжение, вследствие чего транзистор 11 насыщается и на выходной шине 2 формируется передний фронт импульса.

В момент времени ta крутизна нарастания входного напряжения на шине 1 возрастает и на выходе компаратора 3 формируется положительное напряжение, которое запирает транзистор 11, а напряжение на выходной шине 2 становится равным нулю, формируется задний фронт выходного импульса.

В момент времени t4 напряжение на шине 1 достигло значения отпирания Unop порогового элемента 13 и компаратор 3 удерживается в состоянии, при котором на его выходе поддерживается высокое положительное напряжение.

При отсутствии порогового элемента 13, во время уменьшения крутизны нарастания напряжения UBx на входной шине 1, на выходной шине 2 был бы сформулирован ложный импульс (пунктир).

В момент времени ts напряжение UBx на шине 1 начинает убывать, В момент времени te это напряжение стало менее величины напряжения отпирания порого0 вого элемента 13 и напряжение на неинвертирующем входе компаратора 3 определяется знаком и скоростью спадания напряжения UBX. При спадании напряжения UBX напряжение на выходе

5 дифференцирующей цепи 12 имеет отрицательную полярность, а на выходе компаратора 4 формируется напряжение Также отрицательной полярности. Так как крутизна убывания напряжения больше за0 данного значения, устанавливаемого

делителем 15, то на выходе компаратора 3

присутствует напряжение отрицательной

полярности, а на выходной шине 2 нет.

В момент времени t крутизна убывания

5 напряжения стала менее заданного значения, на выходе компаратора 3 и выходной шине 2 формируется положительное напряжение (передний фронт выходного импульса). В момент времени ta крутизна спада

0 напряжения увеличилась и на выходной шине сформировался задний фронт выходного импульса.

В момент времени tg амплитуда выходного напряжения уменьшилась настолько,

5 что открылся полевой транзистор 14 и за- шунтировал выходную шину 2.

Таким образом, предложенное техническое решение формирует выходное напряжение при спаде крутизны нарастания

0 напряжения как на переднем фронте напряжения UBX, так и на заднем фронте. Это позволяет контролировать, например, электромагниты не только в момент включения, но и в момент выключения.

5

Формула изобретения Устройство для анализа переходного процесса, содержащее входную и выходную шины, дифференцирующую цепь, резистор,

0 компаратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения параметров за счет возможности анализа как переднего, так и заднего фронта переходного процесса, в него введены четыре

5 резистора, два биполярных транзистора, полевой транзистор, пороговый элемент, второй компаратор, при этом первый и второй резисторы соединены последовательно, выход первого компаратора соединен с эмиттером первого транзистора, а через

третий резистор соединен с базой второго транзистора, через указанные последовательно соединенные резисторы соединен с общей шиной устройства, пороговый элемент соединен параллельно дифференцирующей цепи, вход которой соединен с выходной шиной и с затвором полевого транзистора, стол которого соединен с ин- вертирующим входом первого компаратора и соединен с общей шиной устройства, а выход дифференцирующей цепи соединен с

0

прямыми входами первого и второго компараторов, причем инвертирующий вход второго компаратора соединен с точкой соединения первого и второго резисторов между собой, а выход второго компаратора соединен с эмиттером второго транзистора и через четвертый резистор сообщен с базой первого транзистора, при этом коллекторы первого и второго транзистора через пятый резистор соединены с истоком полевого транзистора и с выходной шиной.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля динамических параметров различных объектов регулирования при построении информационно-измерительных систем, в частности для контроля временных параметров срабатывания электромагнитных коммутационных аппаратов (ЭМКА). Цель изобретения - повышение точности определения параметров за счет возможности анализа как переднего, так и заднего фронтов переходного процесса. Устройство позволяет контролировать процесс срабатывания ЭМКА по крутизне нарастания напряжения во время переходного процесса. Контроль осуществляется как в процессе включения, так и в процессе выключения ЭМКА. Для предотвращения ложного срабатывания устройство содержит пороговый элемент. 2 ил.

6 15

наэ

13

Ыг з tt,

%t i

Л

6 15

г вш

Фиг.1

I M

q t

i i

i

4-J