Устройство для допускового контроля напряжения Советский патент 1975 года по МПК G01R19/16 

1

Устройство относится к области приборостроения, а именно к контрольно-измерительным приборам, и может быть использовано для доиускового контроля напряжения в системах автоматического контроля и управления.

Известные устройства для допускового контроля напряжения, содержащие триггер (пороговое устройство), транзистор и делитель входного напряжения на двух резисторах, недостаточно точны из-за погрешности за счет гистерезиса порогового устройства и ими нельзя определить время нахождения входного напряжения в зоне допуска.

Для повышения точности и определения времени нахождения входного напряжения в зоне допуска предлагаемое устройство снабжено генератором пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу триггера, эмиттерный резистор триггера подключен к эмиттеру транзистора, коллектор - к источнику питания, и база транзистора подключена к обш,ей точке двух резисторов делителя входного напряжения.

На фиг. 1 представлена схема описываемого устройства, содержащего транзисторы 1-3, резисторы 4-12, конденсатор 13, генератор 14 пилообразного напряжения; на фиг. 2 - показаны эпюры напряжений, где: t/вх - входное напряжение устройства; (/гпи - напряжение на

выходе генераторов пилообразного напряжения; УП - напряжение срабатывания триггера Шмитта; - напряжение базы транзистора 1; вых - выходное напряжение устройства.

Вход устройства через делитель входного напряжения на резисторах 5 и 6 связан с базой дополнительного транзистора 3. Коллектор транзистора 3 подключен к источнику коллекторного питания к, а эмиттер - к эмиттерному сопротивлению 4 триггера Шмитта, собранного на транзисторах 1 и 2. База транзистора 1 триггера связан с генератором 14. Выход устройства связан с коллектором транзистора 2 триггера Шмитта.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (при отсутствии входного напряжения LBX и напряжения от генератора пилообразного напряжения Unm транзистор 1 заперт, а транзистор 2 открыт.Изве0стно, что порог срабатывания Un триггера Шмитта, при котором триггер переходит в новое устойчивое состояние, определяется равенством .

где 6э - падение напряжения на эмиттер5ном сопротивлении (резисторе) 4 в исходном состоянии.

Падение напряжения на эмиттерном сопротивлении (резисторе) 4, а следовательно, и поQ рог срабатывания устройства определяется

токами, протекающими через транзисторьь2 и 3. Следовательно, изменение тока, протекающего через транзистор 3, изменяет порог срабатывания триггера Шмитта.

При поступлении входного напряжения Увх на базу транзистора 3 эмиттерный ток этого транзистора, падение напряжения на резисторе 4, а следовательно, и порог срабатывания триггера Шмитта будут изменяться в соответствии с законом изменения входного напряжения t/Bx. При этом, если увеличение напряжения 6вх не приводит к изменению состояния триггера, то уменьшение f/вх ниже определенного уровня приводит к тому, что транзистор 1 откроется, а транзистор 2 закроется, т. е. к срабатыванию триггера. Следовательно, при отсутствии напряжения на выходе триггера его состояние определяется значением входного напряжения L/BX- Выбором рабочих точек транзисторов 1 и 3 устанавливают режим триггера Шмитта, при котором он будет срабатывать при выполнении условия .д, где .fl - напряжение, соответствующее нижней границе допуска контролируемого напряжения. .

Таким образом, при значении входного напряжения f/Bx большем, чем нижняя граница допуска контролируемого напряжения бн.д, триггер Шмитта находится в исходном состоянии, а при уменьшении :(Увх до значениий, меньших, чем нижняя граница допуска, происходит переход триггера в новое устойчивое положение.

Если значение контролируемого напряжения превышает нижнюю границу допуска, то к ерабатыванию триггера Шмитта может привести увеличение напряжения на базе транзистора 1. С целью обеспечения такого режима, вход триггера Шмитта соединен с выходом генератора пилообразного напряжения. Если амплитуда пилообразного напряжения превышает порог срабатывания триггера Шмитта, то он будет срабатывать при нарастании этого напряжения и возвращаться в исходное состояние в момент обратного хода пилообразного напряжения. При амплитуде пилообразного напряжения, равной ширине допуска контролируемого напряжения, срабатывания триггера от пилообразного напряжения будут иметь место только при нахождении контролируемого напряжения в зоне допуска.

Из сказанного выше следует, что если значение контролируемого напряжения f/вх меньше нижней границы допуска, т. е. Свх н.д срабатывает триггер Шмитта (транзистор 1 открывается, транзистор 2 закрывается), и на выходе устройства устанавливается высокий потенциал (фиг. 2). Сигнал с генератора пилообразного напряжения в этом случае не может

изменить состояния триггера, поскольку он увеличивает потенциал базы открытого транзистора 1.

В тех случаях, когда значение контролируемого напряжения UEX лежит в пределах допускового интервала, т. е. /н.д .д триггер Шмитта срабатывает каждый раз при нарастании пилообразного напряжения и приходит в исходиое состояние во время обратного хода этого напряжения. Па выходе устройства в этом случае появляется последовательность импульсов с частотой следования, равной частоте пилообразного напряжения.

Когда значение контролируемого напряжения f/Bx больше верхней границы допуска, т. е, .в, надеине напряжения на резисторе 4, а следовательно, и порог срабатывания U настолько велики, что амплитуды пилообразного напряжения недостаточно, чтобы открыть транзистор 1. Триггер Шмитта в этом случае будет находиться в исходном состоянии, а на выходе устройства устанавливается низкий потенциал.

Так как после каждого срабатывания триггера Шмитта переброс его в исходное состояние происходит за счет напряжения обратного хода пилообразного напряжения, имеющего весьма большую скорость изменения, то результаты измерения практически не содержат ошибок за счет гистерезиса характеристики срабатывания триггера Шмитта.

Так как на выходе устройства есть информация о значении контролируемого напряжения, большего верхней или нижней границы допуска в виде потенциала низкого или высокого уровня, а нрн значениях контролируемого напряжения в зоне фокуса - в виде последовательности импульсов, следующих с частотой генератора пилообразного напряжения, то подсчетом выходных импульсов счетчиком определяют время нахождения напряжения в зоне допуска.

Предмет изобретения

Устройство для допускового контроля напряжения, содержашее триггер, транзистор и делитель входного напряжения на двух резисторах, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и онределения времени нахождения входного напряжения в зоне допуска, оно снабжено генератором пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу триггера, эмиттерный резистор триггера подключен к эмиттеру транзистора, коллектор - к источнику питания, и база транзистора подключена к обшей точке двух резисторов делителя входного напряжения.

/ б Ug;,

л4

Un

UUirUli

оы,