Способ сравнения электрическихСигНАлОВ и уСТРОйСТВО для ЕгООСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК H03K5/20 G05B1/01 

1

Изобретение относится к приборам для измерения электрически с сигналов и может быть использовано для контроля электрических.величин, являющихся функцией сопротивления, скорости, давления, температуры, объема и других контролируемых параметров.

Известны способы сравнения электрических сигналов, основанные, на формировании разности двух измеряемых величин, при достижении которой порогового значения получают выходной сигнал, в частности способ,в котором сравниваемые величины контролируют в момент их равенства, так как этот момент является наиболее благоприятным в части использования довольно простых устройств, например нуль-индикаторов 1.

. Недостатком этого способа является то, что он не позволяет реагирующим органом контролировать два пороговых значения.

Наиболее близким к изобретению является устройство, в котором сравнивают амплитудное значение постоянного сигнала с эталонным опорным уровнем. При достижении разности порогового значения получают выходной

сигнал, воздействующий на исполнительный орган 2 .

Недостатком этого устройства является то, что система допускового измерения контролируемого параметра представляет собой сложный функциональный узел и имеет недостаточно высокую надежность. Осуществить допусковый контроль одним реагирующим

0 органом с помощью известных способов сравнения электрических сигналов невозможно.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем

5 одновременного контроля одним реагирующим органом двух пороговых значений, введением контроля по мин илуму,..

Цель,достигается тем, что в способе сравнения электрических сиг0налов, основанном на формировании разности между постоянным и эталонным сигналами, при достижении которой порогового значения получают выходной сигнал, воздействующий на исполнительный орган, этсшонный сигнал выбирают пропорциональным мгновенным значениям выпрямленного переменного сигнала, а постоянный сигнал - в диапазоне изменения ампли0

туды вышеупомянутых мгновенных значений, а их разность формируют в виде сигнала прямоугольной формы, при отсутствий которого получают выходной сигнал,

В устройство для осуществления предлагаемого способа сравнения элекрических сигналов, содержащее исполнительный орган, транзисторный ключ, коллектор кот-орого через резистор присоединен к источнику питания, а база соединена с источником сравниваемых сигн/алов, коллектор вышеупомянутого транзисторного ключа через конденсатор присоединен к исполнительн:)му органу, зашунтированному полупроводниковым прибором, включенным согласно с источником питания

В качестве полупроводникового прибора, шунтирующего исполнительный орган, использован четырехклеммный. диод.

На фиг. 1 и фиг. 2 представлены варианты исполнения устройства для -осуществления указанного способа сравнения электрических сигналов; на фиг. 3 - диаграмма временных характеристик токов, полученных по предлагаемому способу.

В предлагаемом способе формируют

1 (фиг. 3)

разность токов

1ЭТ

в вид сигналов прямоугольной формы и контролируют их наличие.

1зт ток, пропорциональный мгновеным значениям выпрямленного переменного сигнала различной формы (прямоугольной, синусоидальной, трапецеидальной, пилообразной ; 1 - ток, пропорциональный постоянному сигналу в диапазоне изменения амплитуды мгновенных значений выпряглленного переменного сигнала; Icpi, 1ср2 юроговые значения тока 1ц при достижении которых сигналы пряг-юугольной формы отсутствуют.

Устройство для осуществления предлагаемого способа (.фиг. 1) содержит транзистор 1, база которого соединен с диодом 2, к которому подключены источники постоянного 3 и эталонного 4 сигналов, а коллектор через резистор 5 присоединенк источнику б питания и через конденсатор 7 к исполнительному органу 8, зашунтированном полупроводниковым прибором 9.

Если значение тока ly, , пропорционального контролируемому сигналу, находится в диапазоне изменения амплитуды мгновенных значений выпрямленного переменного сигнала Icp 7 I,,7lcp то транзистор 1 периодически открывается и закрывается сигналами прямоугольной формы, образованными при формировании разности токфв 1ц м 1-зт (соответственно -ЬсД, - длительность открытого и закрытого состояния транзистора 1). Вследствие этого транзистор 1, работая как коммутатор, подключает конденсатор 7 то к источнику

6 питания, ток исполнительному органу (реле)8. При этом конденсатор 7 при открытом состоянии транзистора 1 заряжается через полупроводниковый прибор 9 до напряжения источника 6 питания, а при закрытом состоянии транзистора разряжается через йс-. полнительный орган (реле)8 и резистор 5. В результате через обмотку реле 8 протекает разрядный ток конденсатора 7. Величина этого тока достаточна для срабатывания реле 8 и удержания его якоря в притянутом состоянии.

При достижении током 1, одного из задаваемых пороговых значений (icp или Icpa) транзистор находится соответственно в открытом или в закрытом состоянии. Ток в исполнительном органе падает до нуля, в результате якорь реле 8 отпадает, сигнализируя о достижении контролируемого сигнала пороговых значений.

Осуществление предлагаемого способа сравнения электрических сигналов позволяет обеспечить стабильную работу В широком диапазоне температур окружающей среды за счет того, что транзистор 1 работает в ключевом режиме и изменение его коэффициента усиления с изменением температуры практически не сказывается на уставки срабатывания, при которых транзистор открыт или закрыт.

При выходе из строя любого элемента, устройства (пробой или обрыв цепи транзистора 1, обоих полупроводниковых приборов 2 и 9, конденсатора 7, любого из источников 3, 4 и 6)ток через исполнительный орган падает до нуля, в то время, как для нормального функционирования устройства обязательно наличие через исполнительный орган импульсов разряда конденсатора 7, которые могут быть лишь при. исправных элементах устройства.

Для повышения стабильности пороговых значений контролируемых величин при колебаниях напряжения источника питания и ограничения тока в исполнительном органе в. качестве полупроводникового прибора 9, подключенного па1раллельно исполнительному органу согласно с источником питания, исползован стабилитрон. Для предотвращения возможного возникновения дребезга контактов реле 8 в случае обрыва цепи диода или стабилитрона 9, последние выполнены в виде четырехклеммного полупроводникового прибора (фиг.ЗЛ Обрыв цепи четырехклеммного полупроводникового прибора 9 приводит к обесточиванию обмотки реле 8 и невозможности появления дребезга контактов, в результате чего повышается надежность работы и,срок службы исполнительного реле.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществить контроль двух пороговых значений контролируемой величины одним реагирующим органом, обеспечить стабильную работу в широком диапазон рабочих температур и осуществить функции самоконт роля .исправности элементов электрической Ьхемы.

При контроле параметров, имеющих важное значение с точки зрения обеспечения безопасности обслуживаюшегр персонала, и отказе осуществляющего контроль.устройства, функция самоконтроля исправности элементов становится существенно необходимой. Так, в аппарате защитного отключеНИН для шахтных электрических сетей устройство контроля сопротивления изоляции (реле утечки)по существующим требованиям безопасности обязательно выполняется с самоконтролем исправности элементов.

Формула изобретения

1. Способ сравнения электрических сигналов, основанный на формировании разности между постоянным и эталонным сигналами, при достижении которой порогового значения получают выходной сигнал, воздействующий на исполнительный орган, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей

путем одновременного контроля оДЛим .реагирующим органом двух пороговых значений, введением контроля по минимуму, эталонный сигнал выбирают пропорциональным мгновенным значениям е выпрямленного переменного сигнала, а постоянный сигнал - в диапазоне изменения амплитуды вышеупомянутых мгновенных значений, а их разность формируют в виде сигнала прямоугольной формы, при отсутствии которого получают выходной сигнал.

2.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее исполнительный орган, транзисторный ключ, коллектор которого через резистор

5 присоединен к источнику питания, а база соединена с источником сравниваемых сигналов, отличающееся тем,,что коллектор вышеупомянутого транзисторного ключа через конденсатор присоединен к исполнительному органу, зашунтированному полупроводниковым прибором, включенным согласно с источником питания.

3.Устройство по п. 2, -о т л и5 чающееся тем, что в качестве

полупроводникового прибора, шунтирующего исполнительный орган, использован четырехклеммный диод.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1.Авторское свидетельство СССР № 411571, кл. Н 02 Н 7/22, 1971.

2.Патент США № 3648068, кл. 307-228, 1973(прототип).

Ui.f

-ТУГ

игг

to ij

- fen