Индикатор уровня напряжения постоянного тока Советский патент 1992 года по МПК G01R19/165 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в устройствах индикации уровня напряжения постоянного тока о

Целью изобретения является повышение стабильности работы устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная электрическая схема индикатора уровня напряжения постоянного тока; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работучустройства.

Устройство содержит масштабный усилитель 1, вход которого является входом устройства, а выход соединен с аналоговым входом преобразователя 2 напряжения в скважность импульсов, выход которого соединен с входом сброса счетчика 3, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора 4, первые выводы эле- .ментов 5. индикации подключены к соответствующим выводам дешифратора , кроме первого, вторые выводы элементов индикации подключе- ны к шине 6 источника питания. Тактовый вход счетчика 3 подключен к выходу генератора 7 тактовых импульсов, который через делитель 8 частоты соединён с входом запуска преобразовате- ля 2 напряжения п скпажность импульсов, которым является вход инвертора 9, соединенный с анодом диода 10,-катод которого соединен с выходом инвертора 11 и является выходом преоб- разователя 2 напряжения в скважность импульсов, аналоговым входом которого является затвор полевого транзистора 12, исток которого и перпый вывод резистора 13 соединены с общей шиной, а сток и второй вывод резистора 1.3, - с входом инвертора 11, который через конденсатор 1А подключен к выходу инвертора 9.

Индикатор уровня напряжения посто- янного тока работает следующим образом,, I

Индицируемое напряжение поступает

через масштабный усилитель 1 на аналоговый вход преобразователя 2 напряжения в скважность импульсов, который выполнен в виде ждущего одновибратора с изменяемой длительностью формируе-

мога импульса. Запускаемые импульсы (фиг„2чз) поступают

п вход КИОП инвертора 9, на выходе которого появляется отрицательный перепад напряжения, разряжающий конденсатор 1 через за

0 0 5 0

5.

5

щитные диоды КМОП инвертора . до нулевого значения (фиг.25). По окончании запускающего импульса на выходе КМОП инвертора 9 появится положительный потенциал, который через конденсатор передается на вход КМОП инвертора 11, на выходе которого появится логический О, устанавливающий счетчик 3,в нулевое состояние. Кон- денсатдр Ц заряжается током, протекающим через.резистор 13 и открытый канал полевого транзистора 12.. Сопротивление какала полевого транзистора 12 определяется напряжением, приложенным к его затвору через масштабирующий усилитель 1 с входа устройства

Таким образом, время заряда конденсатора зависит от уровня входного напряжения. По мере заряда конденсатора 1 напряжение на входе КМОП инвертора 11 переходит через порог срабатывания, переключая его в единичное состояние. В этот момент (фиг,, 2б) счетчик 3 работает в режиме счета тактовых импульсов, при этом выходной код его увеличивается. Изменяющийся двоичный код счетчика 3 преобразуется- дешифратором k в унитарный

код (фиг.2в-д).

В активное нулевое состояние пере- ходят поочередно второй, третий и последующие выходы дешифратора, засвечивая также поочередно подключенные к выводам элементы 5.1-5.N индккации0

В момент прихода следующего запускающего импульса на вход инвертора 9 на выходе инвертора 9 появляется отрицательный перепад напряжения, разряжающий конденсатор 1 через защитные дио ды КМОП инвертора 11 до нулевого значения (Лиг.2б)„ По окончании запускающего импульса процесс повторяется.

Счетчик 3 прекращает счет и устанавливается в нулевое состояние,, При нулевом коде на выходе счетчика 3, а следовательно,и на входе дешифратора k в активное нулевое состояние устанавливается его рервый выход, к которому не подключен ни один из элементов индикации, остальные выходы переходят в пассивнее высокое . состояние, чем вызывается гашение

элементов 5.1-5 индикации I .

Частота повторения запускающих импульсов с выхода делителя 8 выбирается больше времени реакиии глаза, что обеспечивает наблюдение на элементах 5.1--5oN светящейся линейки, длина которой пропорциональна сходно- му сигналу,, Постоянная времени заряда конденсатора 1, частота следования запускающих импульсов с выхода делителя 8, начальное, выходное напряжение масштабирующего усилителя 1 выбраны такими, чтобы при отсутствии сигнала на входе усилителя 1 / остаточное напряжение на конденсаторе Ь в момент прихода запускающего импульса было немного выше порога срабатывания инвертора 11„ При этом ни один элемент индикации светиться не будет. При увеличении уровня входного сигнала уменьшается постоянная времени заряда конденсатора I t, при этом момент перехода напряжения на входе инвертора 11 через порог срабатывания меняется, . Время разрешения работы счетчика 3 также будет меняться, что приведет к зажиганию 1,2,3... элементов, Таким образом, можно отрегулировать линейку индикатора от нулевого уровня входного сигнала

Формула изобрет е н и я

Индикатор уровня напряжения постоянного тока, содержащий преобразователь напряжения в скважность импульсов, N элементов индикации, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом счетчика, выходы счетчика соединены

5 0 5

0

5

с соответствующими входами дешифра- . тора, второй и последующие выход .. которого соединены с первыми выводами соответствующих элементов индикации, отличающийся тем,что, с целью повышения стабильности, в него введены делитель частоты и масштабный усилитель, а преобразователь напряжения в скважность импульсов со- . держит два КНОП-инвертора с защитными диодами на входе, конденсатор, диод, полевой транзистор и резистор, затвор полевого транзистора подключен к аналоговому входу преобразс;л- теля напряжения в скважность импульсов, вход запуска которого соединен с первым инвертором и анодом,диода, катод которого соединен с выходом второго инвертора и выходом преобразователя напряжения в скважность импульсов, выход первого инвертора через конденсатор соединен с входом второго инвертора, стоком полевого транзистора и первым выводом резистора, второй вывод которого и исток полевого транзистора подключены к общей шине, выход генератора тактовь:х импульсов через делитель частоты соединен с входом запуска преобрегояэтс:- ля напряжения в скважность i-Mnyjucos, выход которого соединен с входом сброса счетчика, вход устройства через масштабный усилитель соединен с аналоговым входом преобразователя напряжения в скважность импульсов, вторые выводы элементов индикации соединены с шиной источника питания,

Фие.2

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть-использовано для индикации уровня напряже- . ний постоянного тока. Целью изобретения является повышение стабильности работы устройства. Измеряемые напряжения через масштабирующий усилитель 1 поступают на затвор полевого транзистора 12, изменяя сопротивление его канала и постоянную времени заряда конденсатора 1. Преобразователь 2 напряжения в скважность импульсов оы- рабатывает по окончании запускающего импульса, вырабатываемого делителем 8 частоты, импульс, длительность которого пропорциональна величине входного напряжения. В течение этого импульса счетчик 3 считает импульсы генератора 7 тактовых импульсов о Дешиф-. ратор Ь преобразует изменяющийся код счетчика 3 в унитарный код и засвечивает поочередно элементы индикации 5.1-5.N. Введение делителя 8 частоты, масштабирующего усилителя 1 и выполнение преобразователя 2 напряжения в скважность импульсов в виде инверторов 9 и 11, диода 10, конденсатора , полевого транзистора 12 позволяет уменьшить зависимость скважности импульсов от влияния дестабилизирующих факторов. 2 ил-. с я с Фиг. Т