Датчик уровня переменного напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к автоматике и может быть применено в уст Еюйствах контроля и резервирования первичного ис-точника питания. . Известно пороговое устройство, содержащее вьшрямитель, сглаживающий фильтр и микросхему импульсно-го управления

Недостатком такого устройства является брльгйая инерционность за счет сглаживающего фильтра, что недопустимо в быстродействующих схемах переключения.

Наиболее биэким кпредлагаемому по технической сушвости является устройство для выработки сигнала внешнего прерывавия при.уменьшении напряжения питающей сети, содержащее выпрямитель, входной фильтр и инвертор С 21.

Необходимость постоянной составляющей с минимальной пульсацией- в таком датчике требует установки большой емкости фильтра, что увеличивает входную емкость датчика, уменьшает быстродействие его в целом, а также увеличивает необходимость дополнительных формирователей на выходе датчика для получения необходимых фронтов выходного логического сигнала.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что датчик уровня переменного напряжения, содержащий выпрямитель, дели- тель напряжения, соединенный с инвер,тором, введены дополнительный инвертор, интегрирующая цепь и резистор, причем выход дополнительного инвертора подключен к выходной клемме датчика и через резистор - к входу инвертора, выход которого соединен с входом дополнительного инвертора и с выходом интегрирующей цепи , вход которой подключен к шине питания, а выход . выпрямителя соединен с делителем напряжения.

На приведена структурная схема датчика уровня переменного напряжения; на фиг.2 - диаграг.пиы его работы.

Датчик содержит выпрямитель 1,вход которого подключен к контролируемому переменному напряжению,- а выход через йелитель 2 напряжения - к входу инвертора 3 и через резистор 4 обратной связи - к выходу дополнительного инвертора 5, вход которого подключен к выходу инвертора 3 и выходу интегриру-ющей цепи б, которая содержит резис тор 7 и (емкость) конденсатор 8. Вход интегрирующей цепи подключен к шине питания. Инверторы 3 и 5 совместно с резистором 4 обр&эуют триггер Шмитта Схема работает следующим образом. Рассмотрим работу датчика в двух установившихся режимах. 1. Выдача логического сигнала 1, когда входное контролируемое напряжение и„х в пределах допустимого уровня (диаграмма А на фиг.2); 2.Выдача аварийного логического сигнала О, когда входное контролируемо напряжение Ugy ниже допустимого уровня (диаграмма Б на фиг.2). Диаграмма А. На вход первого инвер тора 3 подается пульсирующее напряжение с периодом, (фиг. 2, диаграмма А график Ь). Причем делителем 2 при доI пустимом входном напря|сении задается порог срабатывания инвертора 3 1), , На выходе инвертора 3 формируется серия импульсов (фиг.2, диаграмма А, график Со) со скважностью ,-)Z, кото рая периодически заряжает ег1кость 8 через резистор 7 за время t. Разряд емкости 8 за время t t-j . Причем разряд емкости 8 происходит за -время tvj , меньшее, чем время паузы между импульсами (фиг.2, диаграмма А, график С), Так как при данной скважности импульсов за время t емкость 8 не может зарядиться до напряжения достаточного для переключения второго инвертора 5, а амплитуда пульсаций UL , что эквивалентно логическому сигналу О, поэтому на выходе датчика отсутствует серия импульсов. Таким образом,если напряжение имеет значение в допустимом заданном пределе, то на выходе датчика устанавливается уровень (фиг.2, диаграмма А . график d). Диаграмма Б. На вход инвертора 3 подается напряжение (фиг.2, диаграмму Б, график Ь) с меньшей амплиту. дои, чем в предыдущем случае, поэтому на выходе первого инвертора 3 фор мируется серия импульсов со скважное тък гг- Т- (фиг.2, диаграмма Б,график со которая периодически заряжает емкость 8 через резистор 7 за время t) . Разряд емкости 8 идет через инвертор 3 за время t , меньшее чем постоянная времени разряда интег рирующей цепи. Так как при данной скважности импульсов за время t емкость,, 8 может зарядиться до напряжения U(j, достаточного для переключения инвертора 5, то за время t. ем кость 8 не успевает разрядиться до напряжения U , достаточного для.об ратного переключения инвертора 5, поэтому на входе инвертора 5 постоян но присутствует пульсируклцее напряже :.нйе с большой постоянной составляющей, равной и Ufl. ,. и с малой переменной составляющей U , что эквивалентно логической 1, тогда на выходе отсутствует серия импульсов, но будет постоянный низкий уровень. Уровень входного напряжения на .инверторе 3, достаточного для его переключения при аварийном понижении входного напряжения, т.е. для получения условия t КГ , задается делителем 2 при настройке, где С - постоянная времени цепи разряда RС-цепи б. Следовательно, интегрирующая RCцепь. препятствует прохождению периодического пульсирующего входногонапряжения определенной скважности в установившихся режимах, формируя на выходе потенциальные логические сигналы, т.е. работа датчика основана на способности интегрирования импульсов/только до определенной скважности, выше которой эффективность данной интегрирующей цепи не достаточна. Благодаря тому, что полученный датчик является и формирователем логических сигналов, которые вырабатываются с достаточной быстротой, обеспечивается своевременная выдача сигнала при изменении напряжения контролируемой сети. С помощью такого датчика можно проектировать управляющие системы с автоматическим подключением и отключением резервного источника питания, при этом последний работает в экстремальном режиме. Техническим преимуществом предлагаемого изобретения в сравнении с базовым объектом является высокое быстродействие, которое проявляется в переходном- случае из первого режима (диаграмма А) во второй режим (диаграмма Б) и зависит от времени нарастания напряжения на емкости 8 до значения Уд, которое всегда меньше, чем, иприблизительно равно 7 м, для напряжения сети частотой 50 Гц. Формула изобретения Датчик уровня переменного напряжения, содержащий выпрямитель, делитель напряжения, соединенный с инвертором, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены дополнительный инвертор, интегрирующая цепь и резистор, причем выход дополнительного инвертора подключен к. выходной клемме датчика и через резистор - к входу инвертора, выход которого соединен с входом дополнительного инвертора и с выходом интегрирующей цепи, вход которой подключен к шине питания, а вьрсод выпрямителя соединен с делителем напряжения.

59495196

Источники информации,М., Советское радио, 1978, выпЛТГ;

принятые во внимание при экспертизес.42-52, рис.11 в.

1. Электронная техника в автомати- 2. Electronics, 1978, №10,

ке. Сб. статей. Под ред. Ю.И.Конева., с..26-34, рис.5-6 (прототип).