Устройство защиты входных цепей измерительных устройств от перенапряжений Советский патент 1980 года по МПК G01R1/36 

Изобретение относится к электроизмерениям, может использоваться в измерительных устройствах, предназначенных для работы с датчиками, расположенными во взрывоопасных помещениях. Известны устройства защиты, содержащие ограничительные резисторы, предохранители и шунтирующие стабилитроны или диоды 1 . Такие устройства могут применяться только в схемах с низкими питающими напряжениями и незначительным уровнем измеряемых сигналов, так как одна из параллельных ветвей, состоящая из диодов, всегда включена в проводящем направлении. Известно также устройство, содержащее стабилитрон, диоды, предохранители и ограничительные резисторы, включенные последовательно в измерительные цепи, и предохранители и ограничительные резисторы, включенные в цепи питания 2. Принцип его работы заключается в том, что в случае аварийного попадания на вход ные клеммы напряжения, превышающего заданную величину, стабилитрон.открывается и шунтирует нагрузку. При этом напряжение на последней не превышает порога срабатывания стабилитрона, а ток в цепи определяется сопротивлением последовательно включенных резисторов. У этого устройства ток утечки стабилитронов достигает величины 200-300 мкА. Это делает невозможным его использование в измерительных цепях датчиков, питаемых током (например термометры сопротивления), поскольку обусловливает значительные погрешности. Цель изобретения - исключение погрешности, вносимой токами утечки диодов и стабилитронов. Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство защиты входных цепей измерительных устройств от перенапряжений, содержащее стабилитрон, диоды, предохранители и ограничительные резисторы, включенные последовательно в измерительные цепи, и предохранители и ограничительные резисторы включенные в цепи питания, введен источник напряжения, к которому через дополнительные ограничительный резистор и предохранитель подключен стабилитрон, причем общий вывод ограничительных резисторов цепи питания через диод, включенный встречно стабилитрону, подключен к общему выводу стабилитрона и дополнительного ограничительного резистора, а параллельно источнику питания подключены две цепи, каждая из которых состоит из двух последовательно и согласно включенных диодов; при этом общие выводы каждой пары диодов подключены к общему выводу ограничительных резисторов соответствующей измерительной цепи. На чертеже показана принципиальная электрическая схема устройства. Устройство содержит предохранители 1 - 4, резисторы 5-12, диоды 13-17, стабилитрон 18, клеммы для подключения питания 19-21, клеммы измерительной цепи 22 и 23 и клеммы 24-27 для подключения источника сигнала, расположенного во взрывоопасной зоне. В четыре провода устройства включены предохранители 1-4, последовательно с которыми установлены ограничительные резисторы 5-12. Цепь питания через диод 15 щунтируется стабилитроном 18. Одновременно с этим между каждым проводом сигнальной и питающей цепи установлены диоды 13, 14, 16, 17. Устройство работает следующим образом. На входные контакты 19, 20 подается ток, который через резистор 9, предохранитель 3, резисторы 7 и 12 поступает на контакты 24, 27, к которым подключается питание источника сигнала. Контакты 25, 26 соединены с источником сигнала. На стабилитроне 18, подключенном к источнику питания через контакты 19, 21, предохранитель 4 и резистор 8, создается начальное падение равное напряжению стабилизации. Тип стабилитрона выбирают таким образом, чтобы напряжение между общей точкой стабилитрона 18, диодов 13, 16 и общей точкой диодов 14, 15, 17 в рабочем режиме было ниже напряжения стабилизации стабилитрона 18. В этом случае диод 15 всегда будет включен в непроводящем направлении, что исключает возможность утечки тока из цепи, питающей измерительной мост. Диоды 13, 14, 16, 17 включены в непроводящемнаправлении и имеют малые токи утечки по сравнению с токами, питающими измерительный мост. За счет этого погрещностью, вносимой ими, можно практически пренебречь. В аварийном режиме от источника сигнала на любую пару контактов 19-23 может попасть высокое напряжение. В этом случае диод 15 оказывается включенным в проводящем направлении, и выходная цепь щунтируется стабилитроном 18. Например, при попадании высокого напряжения на контакты 22, 23 (в полярности плюс, минус соответственно) ток протекает по цепи: контакт 22, предохранитель 1, резистор 5, диод 13, стабилитрон 18, диоды 15, 17, резистор 6, предохранитель 2, контакт 23.Напряжение на выходных контактах будет равно сумме падения напряжения на диодах 17, 15, 13, включенных в проводящем направлении, и напряжения срабатывания стабилитрона. Максимальное напряжение, возможное на любой паре контактов 24,26, 25, 27, не будет превыщать указанной величины. При этом изменение полярности входного напряжения не приводит к увеличению выходных параметров устройства. Предлагаемое устройство может найти применение в измерительных устройствах, предназначенных для работы в любых отраслях промыщленности (химической, горной, нефтяной, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей), связанных с получением, использованием, хранением или переработкой взрывоопасных веществ. Его внедрение в народное хозяйство даст значительный экономический эффект. Формула изобретения Устройство защиты входных цепей измерительных устройств от перенапряжений, содержащее стабилитрон, диоды, предохранители и ограничительные резисторы, включенные последовательно в измерительные цепи, и предохранители и ограничительные резисторы, включенные в цепи питания, отличающееся тем, что, с целью исключения погрешности, вносимой токами утечки диодов и стабилитрона в него введены источник напряжения, к которому через дополнительные ограничительный резистор и предохранитель подключен стабилитрон, причем общий вывод ограничительных резисторов цепи питания через диод, включенный встречно стабилитрону, подключена к общему выводу стабилитрона и дополнительного ограничительного резистора, а параллельно источнику питания подключены две цепи, каждая из которых состоит из двух последовательно и согласно включенных диодов, при этом общие выводы каждой пары диодов подключены к общему выводу ограничительных резисторов соответствующей измерительной цепи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3614539, кл. 317-99, 19.10.71. 2. Патент Великобритании № 1288383, кл. Н 3 Т 28.01.69.

-л.

«

S

f-WS

Csjtr

NSС

tr