Индикатор равенства напряжений

 

ОПИСАН

ИЗОБРЕТЕН

Сснев Севетсжэбм

С к

Ресеубеюс

К АВТОИ:КОМУ СВМДИИ (б1) Дополнительное к авт. свид-в (22) Заявлено 221174{21) 207766 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет—

Опубликовано 25.01.80- Бюлле

Дата опубликования описани (5!)М. Кл.

G R 19/10

Государственный квинтет

СССР по делаи нзобретеннй н отврытнй (53) УДК 621.317.7 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В . Г. Козьев и В.И. Ковалев (71) Заявитель (54). ИНДИКАТОР PABEHCTBA НАПРЯЖЕНИИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для индикации равенства постоянных напряжений.

Известны устройства, которые могут выполнять функции индикации равенства напряжений, построенные на основе симметричного мультивибра— тора, один выход которого соединен с интегрирующей цепью, а входные напряжения соединены с базами транзисторов мультивибраторов через резисторы (1) .

Недостаток его — низкая чувствительность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является индикатор равенства напряжений,со- 4 держащий два источника входных напряжений, усилители постоянного и переменного напряжений, последовательно соединенные выпрямитель и ключ, переключатель, истоковый повторитель напряжения, диодно-емкостную цепь обратной связи, выходом подключенную к входу выпрямителя (2) .

Известный индикатор имеет ограниченные функциональные возможности.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства.

Для достижения этой цели в индиййтор равенства напряжений, содержащйй два источника входных напряжений, усилители постоянного и переменного напряжений, последовательно соединенные выпрямитель и ключ, переключатель, истоковый повторитель напряжений, диодно-емкостную цепь обратной связи, выходом подключенную к входу выпрямителя, дополнительно введен коммутатор, источник первого входного напряжения через нормально замкнутые контакты реле подключен к первому входу коммутатора, а через нормально разомкнутые контакты реле подключен к первому входу усилителя постоянного напряжения, выход которого подсоединен через нормально разомкнутые контакты реле к первому входу коммутатора и через нормально замкнутые контактные реле — к входу истокового повторителя напряжения, выход которого через нормально разомкнутые контакты реле соединен со вторым входом коммутатора, а через нормально замкнутые контакты реле - со вторым ис;точииком входного напряжения, который

711 483 соединен со вторым. входом усилителя постоянного напряжения, а через нор- мально замкнутые контакты реле - c первым входом усилителя постоянного напряжения, обмотка реле соединена с выходом ключа, а выход выпрямителя подключен к выходу усилителя переменного напряжения, вход которого соединен с выходом коммутатора, дополнительным выходом подключенного к входу диодно-емкостной цепи обратной связи.

На фиг. 1 приведена схема индикатора равенства напряжений; на фиг.2 его амплитудная характеристика.

Индикатор равенства напряжений включает в себя коммутатор 1, выход которого соединен со входом усилителя переменного напряжения 2, выход последнего соединен ro входом выпрямителя 3. Выход выпрямителя 3 соединен со входом ключа 4, который управляет реле 5. Источник первого входного напряжения б соединен через нормально-разомкнутые контакты реле

5 с первым входом дифференциального усилителя постоянного напряжения 7, 25 а через нормально замкнутые контакты реле 5 с первым входом коммутатора 1.

Источник второго входного напряжения

8 соединен со вторьм входом усилителя 7; через нормально замкнутые 30 контакты реле 5 с первым входом усилителя 7; через нормально замкнутые контакты реле 5 со вторым входом коммутатора 1. Выход усилителя 7 соединен через нормально разомкнутые 35 контакты реле 5 с первым входом коммутатора 1 и через нормально замкну- . тые контакты реле 5 с истоковым понторителем 9, выход которого через нормально разомкнутые контакты реле

5 соединен со вторым входом коммутатора 1 ° К затвору истокового повторителя 9 подключен запоминающий конденсатор 10.

Выход усилителя переменного напря— жения 2 через цепь пороговой положительной обратной св я эи 1 1 подключен к дополнительному входу коммутатора

1. Цепь пороговой положительной обратной связи представляет собой конденсатор 12, соединенный с двумя параллельно и встречно включенными диодами 13, 14, которые через конденсатор 15 соединены с истоком полевого транзистора 16 коммутатора 1. В точках соединения диодов 13, 14 с конденсаторами 12, 15 включены .резисторы

17, 18, соединенные с корпусом.

Устройство функционирует следующим образом. 60

Возможны три случая функционирования:

1. разность напряжений ь0 от ис. точников 6,8 больше величины опреде 65 с ленного значения напряжений (см. фиг.2) г

Ь0(0 (=(U4(Величины напряжений 0,0 определяются коэффициентом передачи коммутатора, шумами. усилителя и коэффициентом усиления последнего. Источники входных напряжений б, 8 подключены к входам коммутатора 1. Разность напряжений усиливается, выпрямляется, поступает на вход ключа 4 и запирается, реле 5 ие включается. На выходе ключа выдается сигнал в виде высокого уровня напряжения (см.

Фиг.2), что означает, что сравнительные напряжения не равны;

2.,Разность напряжений Ь() от источников 6, 8 меньше величины определенного значения напряжения (см. Фиг.2)

x 0<(u (=(0,!.

В этом случае сигнал на выходе выпрямителя 3 отсутствует, ключ 4 открывается, реле 5 включается. Источники

6, 8 подключаются к дифференциальному усилителю 7. К входам коммутатора 1 подключаются выход дифференциального усилителя 7 и выход истокового повторителя 9, который функционирует как схема запоминания напряжения. На выходе усилителя 2 сигнал отсутствует, ключ 4 открыт, реле 5 постоянно включено, На выходэ ключа 4 выдается сигнал в виде низкого уровня напряжения, что означает, что сравниваемые напряжения равны точно.

Величина напряжений О,U> зависит от коэффициента усиления дифференциального усилителя 7;

3. Разность напряжений Ь0 от источников 6, 8 меньше величины l0q(, ((/цl . но больше величин lU (,(0 / (0 (= (Оз(0 (01 ((04(В этом случае, когда реле 5 включено, на выходе усилителя 2 поянляется сигнал, который отключает реле 5.

После этого на ныходе усилителя 2 сигнал исчезает, реле 5 опять включается. На выходе ключа выдается сигнал в виде импульсов напряжения, период которых определяется, в оснонном, временем переключения реле 5 и постоянной времени Фильтра выпрямителя 3, что означает, что сравниваемые напряжения равны грубо.

Рассмотрим более подробно работу устройства.

После включения питающих напря— жений ключ 4 закрыт, реле 5 не включено. замкнуты контакты реле не включено, замкнуты контакты реле

5. Входное напряжение от источника б через контакты реле 5 поступает на первый вход коммутатора 1.

Входное напряжение от источника 8 поступает на нторой нход дифферен711483 циального усилителя 7; через контакты на первый вход дифференциального усилителя 7 и через контакты на второй вход коммутатора 1.

В качестве коммутатора используется полевой транзистор 16., на затвор 5 которого поступает управляющее напряжение-в виде прямоугольных импульсов типа Меандр . В зависимости от полярности управляющего напряжения полевой транзистор открывается или 1О закрывается, т.е. коммутирует напря.жение от источника 6 или от источника 8. На выходе коммутатора выделяется разность напряжений от источников 6 и 8 н виде импульсов с часто- 5 той управляющего напряжения.

Амплитуда импульсов пропорциональна разности входных напряжений.

Напряжение от источника 8, поступающее на оба входа дифференциального усилителя 7, создает на его выходе определенное напряжение, которое через контакты реле 5 поступает на затвор поленого транзистора истокового повторителя 9 и заряжает конден- сатор 10»

Если входные напряжения не равны, и разность их больше величин /О(), (04 ( то на ныходе коммутатора появляются импульсы, амплитуда которых пропорциональна разности входных напряжений.

Эти импульсы усиливаются усилите— лем 3, который охвачен цепью пороговой положительной обратной связи ll, которая включается только тогда, З5 когда сигнал на выходе усилителя 2 превысит порог отпирания диодов l3 или 14 (в зависимости or полярности выходного сигнала) и когда откроется полевой транзистор 16 коммутатора 1. 40

Эта цепь формирует релейную амплитудную характеристику усилителя 2, что позволяет уменьшить зону нечувствительности устройства и повысить стабильность порогов срабатывания. 45

Таким образом, если разность входных напряжений больше величин /0 /ô / то сигнал с выхода усилителя 2 включает положительную обратную связь в 5(3 те моменты времени, когда полевой транзистор 16 открыт. Усилитель будет генерировать импульсы, частота которых определяется конденсаторами

12, l5 и резисторами 17, 18. Так как частота генерации больше частоты управляющего напряжения коммутатора, на выходе усилителя 2 будет сигнал в виде пачек импульсов. Этот сигнал выпрямляется выпрямителем 3, посту- пает на ключевую схему 4 и запирает о ее, в результате чего реле 5 не вклю- - чается. Наличие постоянного напряжения высокого уровня с выхода ключа 4 свидетельствует о том, что входные напряжения не равны.

Если разность входных напряжений

b U = I Ug l = (Uy (, то амплитуда сигнала на выходе усилителя 2 станет недостаточной для включения положительной обратной связи (диоды 13, 14 будут иметь большое сопротивление), пачки иМпульсов исчезнут, напряжение на выходе выпрямителя 3 умень шится до нуля, ключ 4 откроется и включит реле 5. Замкнутся контакты реле 5. Источник первого входного напряжения 6 отключится от первого входа коммутатора и через контакты реле 5 подключится к первому входу дифференциального усилителя, к второму входу которого подсоединен источник второго входного напряжения 8. Выход дифференциального усилителя 7 отключится от входа истокового повторителя 9 и подключится через контакты реле 5 к первому входу коммутатора 1. Выход истокового повторителя через контакты реле 5 подключится к второму входу коммутатора 1»

При этом происходит более точное сравнение напряжений .Одним из напря- жений является выходное напряжение истоконого повторителя 9, соответствующее ныходному напряжению дифференциального усилителя 7 при нулевом разбалансе на его входе. При этом истоковый повторитель выполняет функцию схемы запоминания этого выходного напряжения Uo . Вторым сравниваемым напряжением является выходное напря жение с дифференциального усилителя

7 при наличии на его входах напряжений от источников 6 и 8. Это напряжение равно

U =U +жц-g где К вЂ” коэффициент усиления дифферен=циального усилителя 7;

40 — разность напряжений от источников 6 и 8.

На выходе коммутатора 1 выделяется усиленная дифференциальным усилителем 7 разность напряжений, равная Оx

Если полученной разности напряжений с выхода усилителя 2 не хватит для включения цепи пороговой положительной обратной связи„. то на выходе выпрямителя 3 напряжение будет отсутствовать, ключ 4 останется в открытом состоянии, а реле 5 — включенным.

Наличие низкого напряжения с выхода ключа 4 свидетельствует о том, что входные напряжения равны.

Если разность входныХ напряжений больше величин /(((,(U (, но меньше

I U< I или I U I, то включится цепь пороговой положительной обратной связи, на. выходе усилителя 2 появятся пачки импульсов,. которые поступят на вход выпрямителя 3. На выходе выпрямителя 3 появится напряжение, 711483 которое запрет ключ 4, s результате чего реле 5 выключится, После выключения реле 5 замкнутся его контакты. Источники входных напряжений 6, 8 подключатся к входам коммутатора 1. Чувотвительность устройства уменьшится на величину коэффициента усиления усилителя 7, сигнал на выходе усилителя 3 исчезнет, ключ

4 откроется, реле 5 включится. С вы-. хода ключа будут сниматься импульсы напряжения с периодом, определяемым временем переключения реле 5 и постоянной времени фильтра вцпрямителя 3 ..

Функциональные возможности устройства могут быть расширены за счет съема информации о величине разности ° входных напряжений с выхода усилителя 2, так как при изменении знака разности входных напряжений меняется фаза сигнала с выхода этого усилителя 2 по отношению к управляющему напряжению, поэтому, используя синхронное детектирование выходного сигнала с усилителя 2, можно грубо и точно определять, какое из входных 25 напряжений больше или меньше другого.

Формула изобретения

Индикатор р ав енс тва на пряже ний, содержащий два источника входных напряжений, усилители постоянного и переменного напряжений, последовательно соединенные выпрямитель и ключ, переключатель, истоковый повторитель напряжения, диодно-емкостную цепь обратной связи, выходом подключенную к входу выпрямителя, о т. л и ч а ю шийся тем, что, с целью расшиРения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введен коммутатор, источник первого входного напряжения через нормально замкнутые контакты реле подключен первому входу коммутатора, а через нормально разомкнутые контакты реле подключен к первому входу усилителя постоянного напряжения, выход которого через нормально разомкнутые контакты реле подсоединен к первому входу коммутатора и через нормально замкнутые контакты реле к входу истокового повторителя напряжения, выход которого через нормально разомкнутые контакты реле соединен со вторым входом коммутатора, а через нормально замкнутые контакты реле - со вторым источником входного напряжения, который соединен со вторым входом усилителя постоянного напряжения, а через нормально замкнутые контакты реле — с первым входом усилителя постоянного напряжения, обмотка реле соединена с выходом клю— ча, а выход выпрямителя подключен к выходу усилителя переменного напряжения, вход которого соединен с выходом коммутатора, дополнительным выходом подключенного к входу диодноемкостной цепи обратной связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р179096, кл. G 06 F 5/00, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

9209058, кл. С 05 В 1/01, 1967 (прототип) .

711483

Vyq

2 3 4

Фиг.2

Составитель В.Ваганов

Техред Н.Ковалева Корректор Я.Веселовская

Редактор Н.Веселкина

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9002/32 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-33, Раушская наб., д. 4/5