Устройство для измерения напряжения

 

1..УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖНИЯ, содержащее ряд транзисторных переключателей, эмиттер каждого из которых подключен к соответствующему выводу многоштечего делителя напряжения, включен ного на выходе источника опорного напряжения, а база через токоограничивающий резистор - к входной потенциальной, клемме устройства,ряд нагрузочных резисторов, из которых нечетные соединены первьми выводами с коллекторами нечетных транзисторных переключателей, электрооптическую шкалу, выполненную в виде светоизлучающих сегментов, включенных последовательно меаду первыми выводами нагрузочных резисторов , источник возбуждающего напряжения, потенциальный полюс которого подключен к вторым выводам последних, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, в него введены добавочные резисторы, включенные между первыми выводами четных нагрузочных резисторов и коллекторами четных транзисторных переклнкчате§ лей. .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% 01) 31511 С 01 R 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21} 3590171/18-21 (22} 21.01.83 (46) 15. 10. 84. Бюл. У 38 (72) Г,А. Злодеев, Е.М. Лазарев, И.И. Литвак, Б.С. Морозов н В.Я. Прибытков (71) Московский институт электронного машиностроения (53) 621 ° 317.7 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 437973, кл. G 01 R 19/00, 1974.

2 ° Авторское свидетельство СССР

У 659968, кл. С 01 R 19/00, 1977. (54)(57) 1.. УСтРойстВ0 для изжРк- .

НИЯ НАПРЯЛЯНИЯ, содержащее ряд транзисторных переключателей, эмит- тер каждого из которых подключен к соответствующему выводу многоплечего делителя напряжения, включенного на выходе источника опорного напряжения, а база через токоограничивающий резистор - к входной потенциальной клемме устройства,ряд нагрузочных резисторов, иэ которых . нечетные соединены первьии выводами с коллекторами нечетных транзисторных переключателей, электрооптическую шкалу, выполненную в виде светоизлучающнх сегментов, включенных последовательно между первыми выводами нагрузочных резисторов, источник возбуждающего напряжения, потенциальный полюс которого подключен к вторык выводам последних, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности в работе, в него введены добавочные резисторы, включенные между первыми выводами четных нагрузочных резисторов н коллекторами четных транзисторных переключателей.

1118924

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е,с я тем, что сопротивления спаренных нагрузочных и добавочных резисторов выбраны из условия уменьшения их соотношения с увеличением порядковых номеров образованных пар.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при реализации приборов с электрооптическими (электролюминеецентными, катодолюминесцентными, жидкокристаллическими и др.} шкалами.

Известно устройство для измерения напряжения, содержащее ряд транзисторных переключателей, эмиттер 10 каждого из ..оторых подключен к соответствующему выводу многоплечего делителя напряжения, включенного на выходе источника опорного напряжения, а база через индивидуальный то- 15 коограничивающий резистор — к входной потенциальной клемме устройства, эпектрооптическую шкалу, выполненную в виде светоизлучающих сегментов, включенных между коллекторами тран- 20 зисторных переключателей и потенциальным полюсом источника возбуждающего напряжения 1 11.

Недостаток известного устройства заключается в информационной избыточ- 25 ности показаний, характеризующихся длиной светящегося столбика. Устройство обличается также неравномерностью нагрузки сегментов шкалы, поскольку при одинаковом уровне воз- З0 буядения сегменты в начале шкалы работают практически постоянно, в то время как в конце шкалы » только при измерениях больших напряжений. Указанное обстоятельство предопределяет преждевременный выход из строя части сегментов шкалы, и следовательно, снижение срока службы всего устройства в целом.

Наиболее близким к предлагаемому 40 является устройство для измерения напряжения, содержащее рад транзисторных переключателей, эмиттер каждого из которых подключен к соответствую- . щему выводу многоплечего делителя 45 налряжения, включенного на выходе источника опорного напряжения, а база через токоограничивающий резистор — к входной потенциальной клемме устройства,ряд нагрузочных резисторов, первые выводы которых соединены с коллекторами транзисторных переключателей, а вторые выводы— с потенциальным полюсом источника возбуж,ающего напряжения, электрооптическую шкалу, выполненную в виде светоизлучающих сегментов, включенных последовательно межцу первыми выводами нагрузочных резисторов $2 ).

Недостаток известного устройства проявляется в низкой эксплуатационной надежности вследствие возможной потери работоспособности при выходе из строя хотя бы одного сегмента шкалы. Если, в частноспи, на вход устройства подается напряжение,при котором в возбужденном состоянии должен находиться вьппедший из строя сегмент,то оператор воспринимает отсутствие свечения шкалы как сооТ ветствующее нулевому значению измеряемого напряжения, что может вызвать неправильные действия и привести к аварии в управляемой системе.

Цель изобретения — повьппение надежности в работе измерительного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения напряжения, содержащее ряд транзисторных переключателей, эмиттер каждого из которых подключен к соответствующему выводу многоплечего делителя напряжения, включенного на выходе источника опорного напряжения, а база через токоограничивающнй резистор — к входной потенциальной клемме устройства, ряг, нагрузочных резисторов, из ко. зрых нечетные соединены первьачи выводами с коллекторами нечетных ".ранзисторных переключателей, эле1,"рооптическую шкалу, выполненн;:i в виде

1118924 светоизлучающих "åãìåíòîâ, включенных последовательно между первыми выводами нагрузочных резисторов, источник возбуядающего напряжения, потенциальный полюс которого подключен к вторым выводам последних, введены добавочные резисторы, включенные между первыми выводами четных нагрузочных резисторов и коллекторами четных транзисторных переключателей.

Кроме того, сопротивления спаренных нагрузочных и добавочных резисторов выбраны из условия уменьшения их отношения с увеличением порядковых номеров образованных пар.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства для измерения напряжения.

Устройство содержит транзисторные переключатели 1-6, многоплечий делитель напряжения с резистивными плечами 7-12, токоограничивающие резисторы 13-18, нагрузочные резисторы 19-24, добавочные резисторы

25-27, электрооптическую шкалу со светоизлучающими сегментами 28-32, источник 33 опорного напряжения, источник 34 возбуждающего напряжения, входную потенциальную клемму

35, первые выводы 36-41 нагрузочных резисторов 19-24.

Эмиттер каждого из транзисторных переключателей 1-6 подключен к соответствующему выводу (к одной из точек соединения резистивных плеч

7-12) делителя напряжения, включенного на выходе источника 33. опорного напряжения, а база через один из токоограничивающих резисторов

13-18 — к входной потенциальной клемме 35. Первые выводы 36, 38 и

40 нечетных рагрузочных резисторов

19 21 и 23 соединены с коллекторами нечетных транзисторных переключателей 1, 3 и 5 непосредственно,а первые выводы 37, 39 и 41 четных. нагрузочных резисторов 20, 22 и 24 подключены к коллекторам четных транзисторных переключателей 2, 4 и 6 через добавочные резисторы

25-27. Светоизлучающие сегменты

28-32 включены последовательно между первыми выводами 36-41 нагрузочных резисторов 19-24. Потенциальный полюс источника 34 воэбуядающего напряжения подключен к вторым выводам нагрузочных резисторов.19-24.

Устройство работает следующим образом.

Поданное между входной потенциальной клеммой 35 и шиной нулевого потенциала измеряемое напряжение через токоограничивающие резисторы

13-18 поступает одновременно на ба1О зы всех транзисторных переключателей 1-6. Полярность измеряемого напряжения выбирается (в зависимости от типа проводимости используемых транзисторов) такой, чтобы под его воздействием транзисторные переключатели 1-6 открывались. На эмиттеры транзисторных переключателей

1-6 от источника 33 опорного напря-. жения через делитель с резистивными

2р плечами 7-12 поданы запирающие потенциалы с шагом, определяемым веаичинами сопротивлений плеч делителя.

Каядый из переключателей 1-6:открывается в том случае, когда потенциал

25 на его базе превышает потенциал эмиттера. При увеличении измеряемого напряжения происходит последовательный переход переключателей 1-6 из закрытого состояния в открытое.

Пусть величина измеряемого напряжения такова, что переключатели 1-3 открыты, а переключатели 4-6 закрыты. При этом сегменты 31 и 32 находятся в невозбуяденном состоянии, так как разности потенциалов меяду выводами 39 и 40, 40 и 41 равны нулю. Разности же потенциалов меяду выводами 36 и 37, 37 и 38, приложенные к сегментам 28 и 29, соответатО вуют падению напряжения ЬЧ на добавочном резисторе 25

Eg !! !+к 7е

45 где Ea - напряжение источника 34 возбуядающего напряжения;

R11 — сопротивление нагрузочного резистора 20;

R сопротивление добавочного

А

50 резистора 25.

Из приведенного выражения видно, что при любом соотношении сопротив° лений К„ и R напряжения на сегментах 28 и 29 оказываются равны55 ми между собой и меньшими напряжения источника 34 возбужда1ощего напряжения, т.е. эти сегменты работают в режиме;недовоэбуждения.

Составитель Л. Moposoa

Редактор И. Рыбченко Техред Л.Коцобняк. Корректора. Тяско:

Заказ 7445/32 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

11189

Один из выводов сегмента 30 соединен с выводом 38 (коллектором открытого переключателя 3), а другой— с выводом 39. В связи с этим данный сегмент оказывается подключенным к источнику 34 возбуждающего напряжения последовательно с нагрузочным резистором 22 (при других значениях измеряемого напряжения сегмент, соответствующий границе, может ока- 10 заться подключенным к источнику 34 йоследовательно с нагрузочным и добавочным резисторами). Поскольку сопротивления нагрузочных 19-24 и добавочных 25-27 резисторов выбраны многа меньшими сопротивлений сегментов 28-32, напряжение источника 34 практичвски .полностью будет приложено к сегменту 30 и, следователйно, последний будет работать при полном возбуждении.

Указатель шкалы предлагаемого устройства имеет вид равномерно светящегося столбика с яркой точкой 25 .иа конце. При изменении измеряемого напряжения длина светящегося столбика и положение указанной точки также пропорционально изменяются . (яркость столбика и указанные точки при. этом постоянны, соотношение уровней возбуждения указанной точки и столбика определяется величиной отношения сопротивления нагрузочных резисторов 19»24 к сопротив-

35 лению добавочных резисторов 25-27) .

Таким образом, в предлагаемом устройстве выделяется наиболее инфор24 6 мативная часть указателя — граница столбика — и облегчается режим работы сегментов на начальном участке шкалы. Однозначность восприятия показаний не нарушается при выходе из строя любого из сегментов 28-32 шкалы. Следовательно, устройство надежно в работе.

Еще большие возможности предлагаемое устройствб приобретает в .том случае, когда величина отношения сопротивлений спаренных нагрузочных и добавочных резисторов уменьшается с увеличением порядковых но меров образованных пар 20-25, 22-26, 24-27. Из приведенного выше выражения видно, что уровень возбуждения сегментов возбуяденного столбика по м-ре продвижения по схеме вправо возрастает. Характер изменения уровня возбуждения указанных сегментов определяется характером изменения величины указанного отношения.

Это позволяет выровнять нагрузку сегментов шкалы, так как сегменты с меньшими номерами при большем вре- мени работы имеют более низкий уровень возбуждения по сравнению с сегментами с большими номерами, тем самым дополнительно повышается срок службы и надежность устройства.

Кроме того, при больших значениях измеряемого напряжения (например, при выходе его за допустимые преде-, лы) в конечной части шкалы появляется ярко светящийся участок, что облегчает оператору работу по диагностике отказов в контролируемой системе.