Устройство для контроля напряжения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее два входных зажцма противоположной полярности, измерительный мост, в первое плечо которого включены стабилитрон и два термостабилизирующих диода, соединенные последовательно, а в каждое из трех других плеч включен резистор , один вывод питающей диагонали измерительного моста, образованный объединенными вьшодами анода стабилитрона первого плеча и резистора второго плеча, присоединен к отрицатель:ному входному зажиму, а другой ее вьшод, образованный объединенными вьгеодами резисторов третьего и четвертого плеч связан с положительным входным зажимом, первый транзистор р-гьр-типа, переход база-эмиттер которого включен в измерительную диагональ моста, при зтом эмиттер транзистора соединен с анодом термостабил лизиручнцего диода первого плеча, а база связана с объединенными выводами резисторов второго и четвертого плеч, делитель напряжения, выполненный в виде двух резисторов, соединенных последовательно, связанный одним крайним выводом с положительным входным зажимом, первый диод, катод которого подключен к выводу реаистора третьего плеча измерительного моста, первый конденсатор, шунтированный резистором, включенный параллельно переходу база-эмиттер транзистора -типа,цепочку соединенньк последовательно второго стабилитрона и резистора, одним вьшодом подключенного к отрицательному входному зажиму, а другим соединенного с анодом указанного стабилитрона, второй конденсатор, связанный одним выводом с положительным входным заяммом, исполнительный элемент, выполненный на транзисторе, к коллектор: которого подключен один вьшод обмотки выходного электромагнитного реле, второй и третий диоды, и резистор, отличающее ся тем, что, с целью снижения потребления мощности, в исполнительном элементе использован транзистор р-Г|-р -типа, эмиттер которого подключен к положительному входному зажиму, а база соединена с выходом делителя напряжения, образованным объединенными вьшодами резисторов указанного делителя, резистор вклюСО чен последовательно в цепь третьего плеча измерительного моста, при4 чем один вывод резистора подключен к аноду термостабилизирукицего диода первого плеча измерительного моста, другой его вьшод соединен с катодом первого диода, анод которого присоединен к коллектору транзистора исполнительного элемента, база первого транзистора р-о-р -типа соединена с анодом второго диода, его коллектор подключен к базе транзистора f) -тлиа, эмиттер которого присоединен к отрицательному входному зажиму , а коллектор связан одновременно с катодом второго диода и с вторым

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (1!) 4(51) G 01 R 19/165

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21) .3546166/24-21

:(22) 28.01.83 (46) 30.01.85. Вюл. Ф 4 (72) А.А.Пучков (53) 621. 317. 7 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 757998., кл. С 01 R 19/165, 28.09.76.

2. Заявка Японии У 50-140168, кл. G 01 R 19/165. 28.05.77. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРСЛЯ

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее два входных

I зажима противоположной полярности, измерительный мост, в первое плечо которого включены стабилитрон и два термостабилизирующих диода, соединенные последовательно, а в каждое из трех других плеч включен резистор, один вывод питающей диагонали измерительного моста, образованный объединенными выводами анода стабилитрона первого плеча и резистора второго плеча, присоединен к отрицательному входному зажиму, а другой ее вывод, образованный объединенными выводами резисторов третьего и четвертого плеч связан с положительным входным зажимом, первый транзистор -й-р "типа, переход база-эмиттер которого включен р измерительную диагональ моста, при этом эмиттер транзистора соединен с анодом термостаби лизируощего диода первого плеча, а база связана с объединенными выводами резисторов второго и четвертого плеч, делитель напряжения, выполненный в виде двух резисторов, соединенных последовательно, связанный одним крайним выводом с положительным входным зажимом, первый диод, катод которого подключен к выводу резистора третьего плеча нзмерительноFo моста, первый конденсатор, шунтированный резистором, включенный параллельно переходу база-эмиттер тран- . зистора -Р-п -типа, цепочку соединеннык последовательно второго стабилитрона и резистора, одним выводом подключенного к отрицательному входному зажиму, а другим соединенного с анодом укаэанного стабилитрона, второй конденсатор, связанный одним выводом с положительным вкодным зажимом, исполнительный элемент, выполненный на транзисторе, к коллектор которого, подключен один вывод обмотки выходного электромагнитного реле, второй и третий диоды, и резистор, о т л и- I ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения потребления мощности, в исполнительном элементе использован транзистор $-a- p †ти, эмиттер которого подключен к положительному вход- ному зажиму, а база соединена с выхо-, дом делителя напряжения. образованным объединенными выводами резисторов указанного делителя, резистор включен последовательно в цепь третьего плеча измерительного моста, причем один вывод резистора подключен к аноду термостабилизирующего диода первого плеча измерительного моста, другой его вывод соединен с катодом первого диода, анод которого присоединен к коллектору транзистора исполнительного элемента, база первого ф» транзистора Р-n- P -типа соединена с анодом второго диода, его коллектор подключен к базе транзистора

tt- p-1 - .ша, эмиттер которого присое- . динен к отрицательному входному зажиму, а коллектор связан одновременно с катодом второго диода и с вторым

1137ч06 крайним выводом делителя напряжения, выводом обмотки. выходного электромаганод третьего диода подключен к от- нитного реле и анодом второ> о ста— рицательному входному зажиму, а его билитрона, катод которого подкатод соединен одновременно с вторым ключен к положительному входновыводом второго конденсатора, вторым му зажиму.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля и управления.

Известно устройство для контроля напряжения, содержащее входной делитель напряжения, один вывод которого подключен к входному зажиму устройства, а другой соединен с общей шиной, пороговый элемент, выполненный на транзисторе, база которого подключена к выходу входного делителя напряжения, эмиттер через ограничивающий резистор попключен к шине источника питания и одновременно через стабилитрон и конденсатор, соединенные параллельно, связан с общей шиной, исполнительный элемент, выполненный на тиристоре, управляющий электрод которого связан с коллектором транзистора, а катод соединен с общей шиной, выходное электромагнитное реле, один вывод об-. мотки которого присоединен к шине ,источника питания, а другой подключен к аноду тиристора, один вывод замыкающего контакта реле подключен к общей шине, а к другому выводу контакта реле подключены две цепочки, одна из которых образована резистором и сигнальной лампой, соединенными последовательно, а другая вЂ, последовательно соединенными резистором и ди одом, при этом второй вывод сигнальной лампы подключен к шине источника питания, а анод диода присоедиI нен к эмиттеру транзистора, и переключатель на два положения, контакты которого включены последовательно в цепь шины источника питания (1) .

Однако срабатывание известного уст. ройства во всем возможном диапазоне скоростей снижения контролируемого напряжения, в том числе и при обрыве 45 шин контролируемого напряжения обеспе1 чивается за счет питания устройства от дополнительного источника, наличие которого существенно усложняет устройство.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля напряжения, содержащее два входных зажима противоположной полярности, конденсатор, включенный параллельно входным зажимам, измерительный мост, в первое плечо которого включены стабилитрон и два термостабилизирующих диода, соединенные-последовательно, а второе, третье и четвертое плечи измерительного моста образованы резисторами, анод стабилитрона первого плеча и вывод резистора второго плеча, образующие один вывод питающей диагонали измерительного моста, подключены к отрицательному входному зажиму устройства, а вывод резистора третьего плеча присоединен к его положительному входному зажиму, первый диод, катод которого подключен к одному выводу измерительной диагонали моста, образованному объединенными выводами анода термостабилизирующего диода первого плеча и резистора третьего плеча измерительного моста, второй диод, катод которого соединен с вторым выводом измерительной диагонали моста, образованным объединенными выводами,,резисторов второго и четвертого плеч измерительного моста, транзистор

f-5- р --типа, эмиттер которого подключен к аноду первого диода, параллельно переходу база-эмиттер включены резистор и конденсатор, база транзистора через ограничивающий резистор соединена с анодом второго диода, а коллектор подключен к управляющему электроду тириетора, катод которого

1 137406 связан с отрицательным входным зажимом устройства, три транзистора п-Р-п -типа, эмиттер первого из которых соединен с катодом стабилитрона первого плеча измерительного мос- 5 та, база подключена к одним выводам двух резисторов делителя напряжения, другие выводы которых раздельно присоединены к входным зажимам устройства, а колллектор соединен с базой щ второго транзистора n- p- n -типа, эмиттер которого подключен к положительному входному зажиму устройства, в цепь. коллектора включен резистор, эмиттер третьего транзистора

n-p- -типа соединен с отрицательным входным зажимом устройства, параллель-но переходу эмиттер-база транзистора включен резистор, коллектор транзистора соединен с одним выводом обмотки выходного электромагнитного реле, база подключена к аноду второго стабилитрона, катод которого присоединен к аноду тиристора, вывод резистора, включенного в цепь коллектора второго транзистора n- p- A -типа, .одновременно связан с выводом резистора четвертого плеча измерительного моста, анодом тиристора, вторым выводом обмотки выходного электромаг- 30 нитного реле и одними выводами трех резисторов, другие выводы которых со" ответственно подключены к базе второго транзистора й-р-п-типа, аноду первого диода и катоду второго стабилиърона (2J .

3S

Недостатком известного устройства является повышенное потребление мощности ьт источника контролируемого напряжения, обусловленное постоянным 40 протеканием тока по цепи обмотки выходного электромагнитного реле при нормальном значении контролируемого напряжения, что необходимо

-для надежной фиксации снижений конт-4$ ролируемого напряжения, происходящих с большой скоростью, а также свяданное с ограничением максимального значения сопротивления резистора, включенного в цепь эмиттера тран- 50 зистора p -n-p -типа, выбираемого по условию надежного отпирания тиристора.

Цель изобретения — снижение потребления мощности от источника контра- 55 лируемого напряжения.

Поставленная цель достигается тем. что в устройстве для контроля напряжения, содержащем два входных зажима противоположной полярности, 1 измерительный мост, в первое плечо которого включены стабилитрон и два термостабилизирующих диода, соединенные последовательно, а в каждое из трех других плеч включен резистор, один вывод питающей диагонали измерительного иоста, образованный объединенными выводами анода стабилитрона первого плеча и резистора второго плеча присоединен к отрицательному входному зажиму, а другой ее вывод, образованный объединенными выводами резисторов третьего и четвертого плеч связан с положительным входным зажимом, первый транзистор р- n- p -- типа,,переход база-эмиттер которого включен в измерительную диагональ моста, при этом эмиттер транзистора соединен с анодом термостабилизирующего диода первого плеча, а база связана с объединенными выводами резисторов второго и четвер.того плеч, делитель напряжения, выполненный в виде двух резисторов, соединенных последовательно, связанный одним крайним выводом с положительным входным зажимом, первый дирд, катод которого подключен к выво у резистора третьего плеча измеригельного моста, первый конденсатор, шунтированный резистором, включенный параллельно переходу база-эмиттер транзистора р-p n -тина, цепочку соединенных последовательно второго стабилитрона и резистора, одним выводом подключенного к отрицательному входному зажиму, а другим соедтд енного с анодом указанного стабилитрона, второй конденсатор, связанный одним выводом с положительным входным зажимом, исполнительный элемент, выполненный на транзисторе, к коллектору которого подключен один вывод обмотки выходного электромагнитного реле, второй и третий диоды, и резистор, в исполнительном элементе использован транзистор )-n-p -типа, эмиттер которого подключен к положительному входному зажиму, а база соединена с выходом делителя напряжения, образованным объединенными выводами резисторов указанного делителя, резистор включен пос: едовательно в- цепь третьего плеча измерительного моста, причем один вывод резистора подключен к аноду термоста1137406 билизирующего диода первого плеча

:измерительного моста, другой его вывод соединен с катодом первого диода, анод которого присоединен к коллектору транзистора исполнительного 5 элемента, база первого транзистора Р-33- Р -типа соединена с анодом второго диода, его коллектор .подключен к базе транзистора п- Р- и -типа эмиттер которого присоединен к отрицательному входному зажиму, а коллектор связан одновременно. с катодом второго диода и с вторым крайним выводом делителя напряжения, анод третЬего диода подключен к отрицатель-15 ному зажиму, а его катод соединен одновременно с вторым выводом второ-. го конденсатора, вторым выводом обмотки выходного электромагнитного реле и анодом второго стабилитрона, 20 катод которого подключен к положительному входному зажиму.

На чертеже изображена электрическая схема устройства. 25

Устройство содержит измерительный мост, плечи которого образова— ны: первое — стабилитроном l и термостабилизирующими диодами 2 и 3, соединенными последовательно, второе — резистором 4, третье — резисторами 5 и б, соединенными последовательно, четвертое — резистором 7.

Питающая диа3.ональ измерительного моста подключена к двум разнополяр- Ç5 ным входным зажимам устройства, причем анод стабилитрона 1 связан с отрицательным входным зажимом. Один вывод -измерительной диагонали моста, образованный объединенными выводами анода термостабилизирующего диода 3 и резистора 5 подключен к эмиттеру транзистора 8п-)-n-типа, его база совдинена с вторым выводом измерительной диагонали моста, а к коллектору под- 15 ключены база транзистора 9 n- })- и -типа, один вывод резистора 10 и один

:вывод конденсатора 11.

Эмиттер транзистора 9 и вторые. выводы резистора 10 и конденсатора 11 подсоединены к отрицательному входному зажиму устройства. Устройство также содеряит диоды 12 — 14, причем анод диода 12 подключен к базе транзистора 8, его катод соединен 55 с коллектором транзистора 9, катод диода 13 соединен с объединенными выводами резисторов 5 и 6 третьего плеча измерительного моста, а анод диода 14 подключен к отрицательному входному зажиму устройства.

К коллектору транзистора 9 подключен резистор 15, последовательно соединенный с резистором 16, образующим с резистором 15 делитель напряжения, к выходу которого подсаединена база транзистора 17 р-и- р -типа исполнительного элемента. Второй вывод резистора 16 и эмиттер транзис; тора 17 исполнительного элемента присоединены к положительному входному зажиму устройства. Коллектор транзистора 17 подключен одновременно к аноду диода 13 и оцному выводу обмотки 18 выходного электромагнитного реле. Второй вывод обмотки 18 выходного электромагнитного реле соединен одновременно с катодом диода 14, выводом резистора 19 второй вывод которого подключен к отрицательному входному зажиму устройства, анодом стабилитрона 20 и выводом конденсатора 21. Катод стабилитрона 20 и второй вывод конденсатора 2 1 подключены к положительному входному зажиму устройства. Контакты (he показаны) выходного электромагнитного реле образуют исполнительную цепь устройства, используемую для фиксации снижения напряжения контролируемого источника.

Устройство работает следующим образом.

Устройство. подключают к выводам источника контролируемого напряжения в соответствии с полярностью его входных зажимов. Параметры элементов измерительного моста устройства выбигают таким образом, обы при подключении к контролируемому источнику, напряжение которого превышает значение порога срабатывания устройства, переход база — эмиттер транзистора 8 был смещен в запирающем направлении, что обеспечивает закрытое состояние этого транзистора и транзисторов 9 и 17. При этом конденсатор 21 через ограничивающий резистор 19 заряжается до уровня напряжения,,определяемого напряжением стабилизации стабилитрона 20. Величину этого напряжения для исключения задержки срабатывания устройства, зависящей от скорости снижения контролируемого напряжения, выбирают не превьпиающей

7 1137 значения порога срабатывания устройства. Диоды 12 и 13 исключают влияние цепи делителя напряжения, выполненного йа резисторах I 5 и 4 6, и цепи обмотки 18 выходного электромагнитного реле на работу измерительного моста устройства.

В дежурном режиме, после оконча.ния процесса заряда конденсатора 21, когда контролируемое напряжение име- 1р ет нормальное значение, потребление мощности устройством длительно определяется только токами, протекающими через стабилитроны 1 и 20, и током, протекающим через последовательно включенные резисторы 4 и 7 второго и четвертого плеч измерительного моста, так как все транзисторы устройства, включая транзистор 17 ,исполнительного элемента, закрыты.

При этом максимальная .величина со" противления ограничивающего резистора 1-9 и суммы сопротивлений резисторов 5 и 6 определяется только минимальным током стабилизации стабилитронов 1 и 20.

При снижении контролируемого напряжения до значения порога срабатывания устройства, напряжейие на переходе база-эмиттер транзистора 8

30 изменяет направление и по .величине становится достаточным для начала открывания транзистора 8. Открывание транзистора 8 приводит к повышению потенциала базы транзистора 9 с задержкой, определяемой постоянной времени заряда конденсатора 11. По мере роста потенциала на базе, транзистор 9 начинает открываться, что приводит к замыканию цепи положительной обратной связи через диод .12. В результате этого возникает регенеративный процесс, приводящий к быстрому открыванию транзисторов 8 и 9. При этом к переходу 45 база-эмиттер,транзистора 17 исполнительного элемента через делитель напряжения, выполненный на резисторах 15 и 16, прикладывается отпирающее напряжение. Транзистор 17 откры-. о вается и переходит в режим насыщения

406 за счет тока, протекающего через ди од 13, резистор 5, промежуток эмиттерколлектор транзистора 8 я переход база-эмиттер транзистора 9. Конденсатор 2 1 разряжается через открытый транзистор 17 и обмотку 18 выходного реле, что вызывает его импульс".. ное срабатывание. При больших скоростях снижения контролируемого напряжения, в том числе и при обрыве шин контролируемого источника, конденсатор 2 1 через диод 14 обеспечивает питание всего устройства и срабатывание выходного электромагнитного реле, которое указывает на снижение напряжения контролируемого источника.

Для обеспечения закрытого состояния транзисторов 8,9 и 17 при восстановлении напряжения контролируемого источника до уровня, превышающего порог срабатывания устройства, достаточно, например, кратковременно, на время разряда конденсатора 11 через резистор 10, отключить устройство от источника контролируемого напряжения.

Таким образом, в предлагаемом устройстве для контроля напряжения,пи гание которого непосредственно осуществляется от шин контрол.:руемого источника, за счет обеспечения за" крытого состояния всех транзисторов, минимальных значений токов в цепях стабилизации, а также уменьшения числа активных элементов устройства существенно снижено потребление мощности. При этом полностью сохраняется работоспособность устройства во всем диапазоне скоростей снижения контролируемого напряжения, в том числе и при обрыве шин контролируемого источника. Кро. е того, предлагаемое устройство отличается и большей простотой. В свою очередь, снижение потребления мощности устройством позволяет уменьшить энергоемкость, а следовательно, улучшить массогабаритные характеристики контролируемого источника, что особенно существенно в автономных устройствах с повышенным ресурсом.

1137406

Составитель С. Вейский

Редактор И.Касарда Техред А.Кикемезей

Корректор М.Демчик

Филиал ИПП "Па гент", r. Ужгород, ул. Проектна», Заказ 10516/33 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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