Способ сравнения электрических сигналов и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК H03K5/20 

(54) СПОСОБ СРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к приборам для измерения электрических сигналов и может быть использовано для контроля электрических величин, являющихся функцией сопротивления, температуры, объема и других контролируемых пара- . метров.

Известны способы сравнения электрических-сигналов,основанные на формировании разности двух измеряемых величин, при достижении которой порогового значения получают выходной сигнал. Например, при сравнении амплитудных значений постоянных сигналов контролируют уменьшение разности измеряемых величин и при достижении ею порогового значения формируют воздействие на исполнительный орган 1.

Однако такой способ не позволяет выполнить с помощью измерительнь1Х устройств самоконтроль исправности элементов их электрических схем, которые существенно необходимы при контроле параметров, имеющих важное значение с точки зрения безопасности обслуживающего персонала.

Наиболее близок к. предлагаемому способ сравнения электрических сигналов и устройство для его осуществления, которые позволяют осуществить

функции самоконтроля исправности. При этом способе, основанном на формировании разности между постоянным и эталонным сигналами, при достижении которой порогового значения получают выходной сигнал, воздействуиций на исполнительный орган, эталонный сигнал выбирают пропорциональныммгновенным значениям выпрямленного пере10менного сигнала, а постоянный сигналв диапазоне изменения амплитуды вышеупомянутых мгновенных значений, а их разность формируют в виде сигнала прямоугольной формы, при отсутствии которого получают выходной сигнал 2,

15 Недостатком такого способа сравнения электрических сигналов и устройства для его осуществления является сложность технической реализации и

20 низкая помехозащищенность.

Цель изобретения - упрсацение и повышение помехоустойчивости способа и устройства для его осуществления.

Поставленная цель достигается тем,

25 что при сравнении электрических сигналов . способом,основанным на формировании разности между постоянным и эталонным сигналами, при достижении которой порогового значения формируют 30 выходной сигнал, воздействующий на исполнительный орган, в качестве постоянного сигнала выбирают сигнал, пропорциональный амплитудному значению одной полуволньд напряжения источ ника переменных периодических сигналов, а в качестве эталонного - сигна пропорциональный напряжению другой полуволны упомянутого источника. При этом в качестве эталонного можно использовать сигнал, пропорциональный мгновенным значениям (когда необ ходимо выполнение функций самоконтро ля) и амплитудным значениям (когда этой необходимости нет) вышеупомянутой полуволны напряжения указанного источника. В устройстве, содержащем источник питания и транзисторный ключ, вход которого, зашунтированный диодом, соединен с постоянным и эталонным источниками, связанными с контролиру емым элементом линией связи, а к выходу присоединен исполнительный орган, в качестве источников питания, постоянного и эталонного, использова источник переменных периодических си налов, который через выпрямитель под ключен к выходу транзисторного ключа и через балластный резистор и две це состоящие каждая из последовательно включенных резистора и диода, включе ных между собой встречно, подключен ко входу транзисторного ключа; при этом точка соединения резистора и ди да одной из цепей подключенак шине нулевого потенциала через конденсато точка соединения резистора и диода другой цепи подключена к шине Нулево го потенциала через стабилитрон или чеоез конденсатор, а линия связи сое динена с концевым диодом и контролируемым сопротивлением и подключена к источнику переменного напряжения пос ле балластного резистора. На фиг.1 приведена диаграмма временных характеристик токов, полученных при настоящем способе сравнения электрических сигналов; на фиг.2 вариант исполнения устройства для осуществления указанного способа сра нения электрических сигналов. При данном способе формируют разность токОв Ij;- и I ,1 в виде сигналов прямоугольной формы и контролируют их наличие: Ivi - ток, пропорциональный амплитудному значению одной полуволны напряжения источника переменных периодических сигналов; ток, пропорциональный напряжению другой полуволны упомянутого источника. При этом на фиг.1 приведен вариант формирования эталонного сигнала, пропорционального мгновенным значени ям указанной полуволны напряжения ис точника переменных периодических сиг налов . .ICP - пороговое значение тока при достижении которого сигналы прямоугольной формы отсутствуют. Устройство для осуществления описанного способа (фиг.2) содержит транзисторный ключ 1, вход которого зашунтирован диодом 2 и соединен с постоянным и эталонным источниками, а к выходу через конденсатор 3 присоединены исполнительный орган (реле) 4, зашунтированный полупроводниковым прибором, (диодом) 5, и источник питания. В качестве источников питания, постоянного и эталонного, использован источник б переменных периодических сигналов, который через выпрямитель на диоде 7 и конденсаторе 8 подключен к выходу ключа 1. Указанный источник б через балластный резистор 9 и две измерительные цепи, состоящая каждая из последовательно включенных резистора 10, диода 11 и резистора 12, диода 13 подключен ко входу ключа 1. При этом диоды 11 и 13 включены встречно. Ко входу ключа 1 через резистор 10 подключен конденсатор 14, а через резистор 12 - стабилитрон 15. Линия связи 16-17 связывает последовательно соединенные концевой диод 18 и резистор 19 с источником б и вышеуказанными измерительными цепями, подключенными ко входу ключа 1. Если значение тока 1, пропорционального контролируемому сигналу, находится в диапазоне изменений амплитуды мгновенных значений сигнала 1 j., то ключ 1 периодически открывается и закрывается сигналами прямоугольной формы, образованными при формировании разности токов in и I ЗУ (соответственно t(j, t - длительность открытого и закрытого состояний ключа 1, фиг.1). Вследствие этого ключ 1, работая как кo 4мyтaтop, подключает через диод 5 конденсатор 3 то к заряженному через диод 7 конденсатору 8, то к исполнительному органу 4 через нагрузочный резистор 20. При этом конденсатор 3 при открытом состоянии ключа 1 заряжается через диод 5 до напряжения на конденсаторе 8, а при закрытом состоянии разряжается через исполнительный орган (реле) 4 и резистор 20. В результате через обмотку реле 4 протекает разрядный ток конденсатора 3. Величина этого тока достаточна для срабатывания реле 4 и удержания его якоря в притянутом состоянии. При достижении током 1 порогового значения ICP в результате изменения контролируемого сопротивления, являющегося функцией измеряемого параметра (резистор 10 или 19), ключ 1 переходит в открытое состояние. Ток в исполнительном органе 4 падает до нуля, в результате якорь реле 4 отпадает, сигнализируя о достижении контролируемым сигналом порогового значения.

Осуществление данного способа сравнения электрических сигналов позволяет обеспечить реализугацим его устройствам стабильную работу в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды. Это обеспечивается за счет того, что напряжение источника 6 значительно превышает порог отпирания диода 2 и транзисторного ключа 1, и при достаточно высоком коэффициенте усиления ключа этот порог не влияет на работу устройства сравнения и определяется лишь отношением между резисторами 10 и 12. Поэтому изменения коэффициента усиления. Связанные с различными температурными режимами работы, практически не сказываются на уставку срабатывания, при которой транзисторный ключ открыт.

Кроме того, указанное техническое решение позволяет обеспечить функции самоконтроля исправности элементов. Действительно, при выходе из строя любого элемента устройства (пробой или обрыв ключа 1, диодов 2, 5, 7, 1Д, 13, конденсаторов 3, 8, стабилитрона 15, источника 6) ток через исполнительный огран падает до нуля, в то время как для нормального функционирования устройства обязательно .наличие через исполнительный орган 4 импульсов разряда конденсатора 3, которые могут быть лишь при исправных элементах устройства

При контроля параметров, не требующих обеспечения функций самоконтроля исправности элементов, для его упрощения в качестве зталонного сигнала выбирают сигнал, пропорциональный амплитудным значениям полуволны напряжения источника б, которая прохдит через диод 13. Для этого в устройстве вместо стабилитрона 15, который срезает верхушки полуволны напряжения источника 6, образуя импульсы трапецеидальной формы, что обеспечивает релейность срабатывания устройства, следует подключить конденсатор 21 (на фиг.2 показан пунктиром), а исполнительный орган 4 подключить вместо нагрузочного резистора 20. При этом в устройстве происходит сранение двух постоянных сигналов, пропорциональных амплитудным значениям соответствующих полуволн напряжения источника6.

Наличие концевого диода 18 позволяет контролировать параметры, определяемые сопротивлением резистора 19 Это сопротивление при изменении свое величины меняет величину напряжения на линии связи 16 - 17 в проводящий диодом 11 полупериод напряжения источника 6, которое определяется отношением между сопротивлениями балластного резистора 9 и резистора 19. Вследствие этого изменяется величина тока In. При повышении сопротивления резистора 19 до определенной величины амплитудное значение тока 1, достигает порогового значения, что приводит к срабатьтанию исполнительного органа 4. При этом :возникновение на линии связи 16-17 сигнала помехи, вызванного наводками от си ловых кабелей, не оказьшает влияния на точность работы устройства. Это обусловлено тем, что напряжение вызванное ЭДС, наводимых в линии .связи, прикладьшается к двум измерительным цепям, точность работы которых не зависит от величины приложенного напряжения, а определяется лишь соотношением сопротивлений резисторов 10 и 12.

5 в случае, когда линией связи служат контрольные жилы, расположенные в одном кабеле с силовыми жилами, при повреждении кабеля в контрольных жилах возможно появление рабочего напряжения. Это напряжение способно вызэать повреждение элементов устройства сравнения. Для защиты элементов уст- ройства от повреждения между линией связи 16-17 и измерительными цепями

5 следует подключить резистор,.к которому параллельно указанным измерительным цепям присоединены два встречно включенных стабилитрона (на фиг.2 не показаны).

Таким образом, данное изобретение

0 позволяет упростить и повысить помехоустойчивость работы устройств сравнения электрических сигнешов, а следовательно, повысить их эксплуатационную надежность.

5

Формула изобретения

1. Способ сравнения электрических 0 сигналов, основанный на формировании разности между постоянным и эталонным сигналами, при достижении которой порогового значения формируют выходной сигнал,, воздействующий на исполс нительный орган, отличалощийс я тем, что, с целью упрощения и повышения помехоустойчивости, в качестве постоянного сигнала выбирают сигнал, пропорцинальный амплитудному

значению одной полуволны напряжения источника переменных периодических сигналов, а к качестве эталонного сигнал, пропорциональный напряжению другой полуволны упомянутого источника.

2.Способ по п.1 отличающийся тем, что в качестве эталонного сигнала выбирают сигнал, пропорциональный мгновенным значениям указанной полуволны напряжения источника переменных периодических сигналов.

3.Способ ПОП.1, отличаюий с я тем, что в качестве эталонного сигнала выбирают сигнал,

пропорциональный амплитудным значениЯМ вЕлшеупомянутой полуволны, напряжения указанного источника. 4. Устройство по ПП.1 и 2, содерж щее источник питания и транзисторный ключ, вход которого, зашунтированный диодом, соединен с постоянным и эталонным источниками, связанными с кон ролируемым элементом линией связи, а к выходу присоединен,исполнительный орган, о тличающе ее я тем, что в качестве источников питания, постоянного и эталонного, использова источник переменных периодических сигналов, который через выпрямитель подключен к выходу транзисторного ключа и через балластный резистор и две цепи, состоящие каждая из последовательно включенных резистора и диода, включенных между собой встреч но, подключен ко входу транзисторнбт го ключа, при этом точка соединения резистора и диода одной из цепей подключена к шине нулевого потенциала через конденсатор. 5.Устройство по пп. 1, 2, 4, от личающеес я тем, что :точка соединения резистора и диода другой цепи подключена к шине нулевого потенциала через стабилитрон. 6.Устройство по ПП.1, 2, 4, 5, отличающеес я тем, что линия связи соединена с концевым диодом и контролируемым сопротивлением и подключена к источнику переменного напряжения после балластного резистора. 7.Устройство по пп. 1, 3, 4, б, отличающееся тем, что точка соединения резистора и диода другой цепи подключена к шине нулевого потенциала через конденсатор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 4.16621; кл. G 01 R 19/10, 08.01.70. 2.Заявка № 2610523/18-21, кл. Н 03 К 5/20, 17.03.78 (прототип).