Универсальное устройство для контроля напряжения

 

1. УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее первый и второй триггеры, источник опорного напряжения, нуль-орган и пороговый элемент, причем вход нульоргана и первый вход порогового элемента подключены к входу устройства, оТлича.ющееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьшения помехоустойчивости , в него введены четыре элемента 2-2И-ИЛИ, блок управления, элемент регулирования опорного уровня, а нуль-орган, пороговый элемент и первые три элемента 2-2И-ИЛИ выполнены с прямыми и инверсными выходами, причем инверсный выход нуль-органа подключен к первому входу И первой группы входов 2И, а прямой - к первому входу И второй группы входов 2И первого элемента 2-2И-ИЛИ, инверсный и прямой выходы которого соединены с тактовыми входами соответственно первого и второго, триггеров, информационньй вход второго триггера подключен к выходу первого триггера, информационный вход которого соединен с общей точкой устройства, прямой выход порогового элемента соединен с первым входом И первой группы входов 2И, а инверсный - с первым входом И второй группы входов 2И второго элемента 2-2И-Ш1И, инверсный и прямой выходы которого соединены с первым входом И первой группы входов 2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ и входами установки триггеров соответственно, выход второго триггера соединен с первым входом И второй группы входов 2 И третьего элемента 2-2И-ИЛИ, инверсный и прямой выходы которого подключены к первым входам И первой и второй групп входов 2И четвертого элемента 2-2И-ИЛИ соответственно, прямой выход i третьего элемента 2-2И-ИЛИ также соединен с управляющим входом элеменО ) та регулирования опорного уровня, информационный вход которого соединен с истопником опорного уровня, а выход - с вторым входом порогового элемента, первый выход блока управления соединен с вторыми входами И первых групп входов 2И первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ, второй выход блока управления соединен с ОР вторыми входами И вторых групп 2И сд первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ, (Х третий выход блока управления соединен с вторым входом И первой группы . 2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ, четвертый вькод блока управлешгя соединен с вторым входом И второй группы 2И третьего элемента 2-2И-ИШ-1, пятый выход блока управления связан с вторым входом И первой группы 2И четвертого элемента 2-2И-ИЛИ, шестой выход блока управления подключен к второму входу И второй группы 2И четвертого элемента 2-2И-11ПИ, выход которого является выходом устройства.

СОО3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ6ЛИН (51)4 G 01 R 19/00

ЖИСЕВЗЩ

g, Т м . техаа.„„, 13

Nkgry

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЬРЫТИЙ (21) 3597541/18-21 (22) 04.04.83 (46) 30.07.85. Вюл. Р 28 (72) В.П.Волосяной, 10.Н.Захаров, И.И.Ковбанюк и А.И.Ярухин (53) 621.317.3.326(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 920542, кл. С 01 R 19/04, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 1046909, кл. Н 03 С 3/20, 1982. (54)(57) 1. УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ.КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее первый и второй триггеры, источник опорного напряжения, нуль-орган и пороговый элемент, причем вход нульоргана и первый вход порогового элемента подключены к входу устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения помехоустойчивости, в него введены четыре элемента 2-2И-ИЛИ, блок управления, элемент регулирования опорного уровня, а нуль-орган, пороговый элемент и первые три элемента 2-2И-ИЛИ выполнены с прямыми и инверсными выходами, причем инверсный выход нуль-органа подключен к первому входу И первой группы входов 2И, а прямой — к первому входу И второй группы входов 2И первого элемента 2-2И-ИЛИ, инверсный и прямой выходы которого соединены с тактовыми входами соответственно первого и второго триггеров, информационный вход второго триггера подключен к выходу первого триггера, информационный вход которого соединен с общей точкой устройства, прямой выход порогового элемента соединен с первым входом И первой группы входов 2И, а

„,SU„„170359 А инверсный — с первым входом И второй группы входов 2И второго элемента

2-2И-ИЛИ, инверсный и прямой выходы которого соединены с первым входом И первой группы входов 2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ и входами установки триггеров соответственно, выход второго триггера соединен с первым входом И второй группы входов 2 И третьего элемента 2-2И-ИЛИ, инверсный и прямой выходы которого подключены к первым входам И первой и второй групп входов 2И четвертого элемента

2-2И-ИЛИ соответственно, прямой выход третьего элемента 2-2И-ИЛИ также соединен с управляющим входом элемента регулирования опорного уровня, информационный вход которого соеди- С нен с источником опорного уровня, а выход — с вторым входом порогового Я элемента, первый выход блока управления соединен с вторыми входами И первых групп входов 2И первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ, второй выход блока управления соединен с вторыми входами И вторых групп 2И первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ, третий выход блока управления соединен с вторым входом И первой группы

2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ, четвертый выход блока управления соединен с вторым входом И второй группы

2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ, пятый 3 выход блока управления связан с вторым входом И первой группы 2И четвертого элемента 2-2И-ИЛИ, шестой выход блока управления подключен к второму входу И второй группы 2И четвертого элемента 2-2И вЂ И, выход которого является выходом устройства, 11 ОЗЯ!

20

2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что элемент регулирования опорного уровня выполнен из потенциометра, переменного сопротивления и ключа, причем первый вывод потенциометра является информационным, второй вывод — выходом элемента регулирования опорного уровня, а третий

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в измерительных приборах системах контроля и защиты.

Известно устройство для контроля амплитуды импульсной последовательности, содержащее усилитель-ограничитель, два источника опорного напряжения, два пороговых. элемента, два триггера и три схемы И (1 ), Недостач ком устройства являются ограниченные функциональные возможности. Устройство позволяет контроли. ровать сигналы только с высокой крутизной фронта, а при контроле, например, синусоидального сигнала становится неработоспособным.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство автоматической регулировки коэффициента передачи, содержащее управляемый аттенюатор, пороговый элемент, нуль-орган, реверсивный счетчик, два триггера, два элемента дифференцирования, элемент

НЕ и три элемента И f2).

Устройство не позволяет контролировать постоянные напряжения и обладает нивкой помехоустойчивостью, особенно при контроле напряжения вблизи опорного уровня.

Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей устройства и повьппение помехоустой-чивости

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый и второй триггеры, источник опорного напряжения, нуль-орган и пороговый элемент, причем вход нуль-органа и первый вход пороговового элемента подключены ко входу устройства, введены четыре элемента 2-2И-ИЛИ, блок вывод подключен к первому выводу переменного сопротивления и первому выводу ключа, второй вывод ключИ и переменного сопротивления соединены с общей точкой устройства, а управляющий вход ключа является управляющим входом элемента регулирования опорного уровня. 2 управления, элемент регулирования опорного уровня, а нуль-орган, пороговый элемент и первые три элемента

2-2И-ИЛИ выполнены с прямыми и инверсными выходами, причем инверсный выход нуль-органа подключен к первому входу И первой группы входов 2И, а прямой — к первому входу И второй группы входов 2И первого элемента

2-2И-ИЛИ, инверсный и прямой выходы к от ар о го с оедине ны с т акт о выми входами соответственно первого и.второго триггеров, информационный вход второго триггера подключен к выходу первого триггера, информационный вход которого соединен с общей точкой устройства, прямой выход порогового элемента соединен с первым входом И первой группы входов 2И, а инверсный — с первым входом И второй группы входов 2И второго элемента

2-2И-ИЛИ, инверсный и прямой выходы которого соединены с первым входом И первой группы входов 2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ и входами установки триггеров соответственно, выход вто рого триггера соединен с первым входом И второй группы входов 2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ, инверсный и прямой выходы которого подключены к первым входамИ первой и второй групп входов =Ичетвертого элемента 2-2И-ИЛИ соответственно, прямой выход третьего элемента 2-2И-ИЛИ также соединен с управляющим входом элемента регулирования опорного уровня, информационный вход которого соединен с источником опорного уровня, а выход — с вторым входом порогового элемента, первый выход блока управления соединен с вторыми входами И первых групп входов 2И первого и второго элемен1 170

3 тов 2-2И-ИЛИ, второй выход блока управления соединен с вторыми входами И вторых групп 2И первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ, третий выход блока управления соединен с вторым входом И первой группы 2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ, четвертый выход блока управления соединен с вторым входом И второй группы 2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ, пятый выход блока 10 управления связан с вторым входом И первой группы 2И четвертого элемента

2-2И-ИЛИ, шестой выход блока управления подключен к второму входу И второй группы 2И четвертого элемента

2-2И-ИЛИ, выход которого является выходом устройства.

Кроме того, элемент регулирования опорного уровня выполнен из потенциометра, переменного сопротивления и ключа, причем первый вывод потенциометра является информационным, второй вывод — выходом элеиента регулирования опорного уровня, а третий вывод подключен к первому выводу 25 переменного сопротивления и первому выводу ключа, второй вывод ключа и переменного сопротивления соединены с общей точкой устройства, а управляющий вход ключа является управляющим 30 входом элемента регулирования опорного уровня.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 — эпюры напряжений, объясняющие работу уст- З5 ройства при контроле постоянных (однополярных) напряжений в положительной и отрицательной полярностях соответственно; на фиг. 4 — то же, при контроле периодического проходя- 40 щего через нуль синусоидального сигнала в положительной полярности; на фиг. 5 — то же, при контроле импульсной последовательности в отрицательной полярности. 45

Все эпюры даны в координатах напряжение — время U = f (t).

Устройство предназначено для контроля по максимуму или минимуму уровня постоянных или амплитуды переменных 50 напряжений в положительной или отрицательной полярностях.

Устройство состоит из нуль-органа

1 пороговорого элемента 2, блока 3 управления, первого 4, второго 5, 5 третьего 6, четвертого 7 элементов

2-2И-ИЛИ, первого 8, второго 9 триггеров, элемента 10 регулирования

359 4 опорного уровня, потенциометра 11, переменного сопротивления 12, ключа

13 и источника 14 опорного уровня.

Нуль-орган 1, пороговый элемент 2, элементы 2-2И-ИЛИ 4-7 выполнены с прямыми и инверсными выходами. Вход нуль-органа 1 и первый вход порогового элемента 2 соединены между собой и являются входом устройства. Инверсный и прямой выходы нуль-органа 1 подключены к первым входам И соответственна первой и второй групп входом

2И первого элемента 2-2И-ИЛИ 4. Прямой и инверсный выходы порогового элемента 2 подключены к первым входам

И соответственно первой и второй групп входов 2И второго элемента 2-2И-ИЛИ.5, Первый и второй выходы блока 3 управ-. ления подключены к вторым входам И соответственно первой группы входов

2И первого 4 и второго 5 элеиентов

2-2И-NJIN и вторым входам И второй группы входов 2И первого 4 и второго

5 элементов 2-2И-ИЛИ. Инверсный и прямой выходы первого элемента

2-2И-ИЛИ 4 соединены с тактовыми входаии соответственно первого и второго триггеров 8 и 9. Информационный вход второго триггера 9 соединен с выходом первого триггера 8, информационный вход которого соединен с общей точкой устройства. Установочные входы триггера 8 и 9 подключены к прямому выходу второго элемента 2-2И-ИЛИ 5, инверсный выход которого соединен с первым входом И первой группы входов 2И третьего элемента 2-2И-ИЛИ 6, первый вход И второй группы входов 2И которого соединен с выходом второго триггера 9.

Третий и четвертый выходы блока 3 управления подключены к вторым входам И соответственно первый и второй групп входов 2И третьего элемента

2-2И KIN 6, инверсный и прямой выходы которого подключены соответственно к первым входам И первой и второй групп входов 2И четвертого элемента

2-2И-ИЛИ 7 и управляющему входу элемента 10 регулирования опорного уровня. Пятый и шестой выходы блока 3 управления подключены к вторым входам И соответственно первой и второй групп входов 2И четвертого элемента 2-2И-ИЛИ 7, прямой и инверсный выходы которого являются соответственно прямым н инверсным выходами устройства. Элемент 10 регулиро1170359 вания опорного уровня включает потенциометр 11, к первому выходу которого подключен источник 14 опорного уровня, а второй выход которого соединен с вторым входом порогового элемента 2, переменное сопротивление 12 и ключ 13, включенный параллельно между третьим выводом потенциометра 11 и общей точкой устройства. Управляющий вход !О ключа 13 является управляющим входом элемента 10 регулирования опорного уровня.

Устройство работает следующим образом. 15

Блок 3 управления формирует на своих выходах логические управляющие сигналы, программирующие режим работы устройства, согласно таблице, Пусть устройство запрограммировано 20 для контроля постоянного напряжения по максимально допустимому уровню в положительной полярности (вторая строка таблицы).

Контролируемое постоянное напряже- 2S. ние положительной полярности U6< поступает на вход порогового элеменФ та 2, где сравнивается с опорным напряжением положительной полярности

П (фиг. 2, эпюры U» U0), которое 30 формируется элементом 10 формирования опорного уровня посредством деления опорного положнтельного уровня

U потенциометром 11 и переменным

ОП сопротивлением 12 до требуемой величи.З5 ны, Если (Ue (((U!! l то положительный потенциал на прямом выходе порогового элемента 2 проходит через второй 5, третий б и четвертый 7 элементы

2-2И-ИЛИ на выход устройства (фиг. 2, !р эпюры П-, U П ), индицируя исправность. В этом случае на управляющий вход элемента 10 регулирования опорно. го уровня (управляющий вход аналогового ключа 13) поступает низкий потен !5 циал с прямого выхода третьего элемен та 2-2И-ИЛИ 6, удерживая его в закрытом состоянии, причем сопротивление ключа бесконечно велико (фиг. 2, эпюры Us, U ). Если в определенный мо- s0 мент времени на входе устройства выполняется неравенство(П а (> (Uo(, то прямой выход порогового элемента 2 переходит в состояние низкого логического уровня, при этом на выходе устройства появляется потенциал неисправности {фиг. 2, . эпюры U>, U» U„- U н

Uo), который присутствует до тех пор, пока уровень входного напряжения не станет меньше опорного напряжения U .

При выходе П „ за допуск в момент срабатывания третьего элемента

2-2И-ИЛИ 6 íà его прямом выходе устанавливается высокий потенциал, открывающий ключ 13, в результате чего напряжение U!! скачком уменьшается на величину гистерезиса И> (фиг, 2, эпюра П, равную падению напряжения на предварительно настроенном сопротивлении 12, т.е. достигается условие надежного срабатывания норогового элемента 2.

Если устройство настраивается на контроль уровня отрицательного постоянного напряжения по максимуму, то, кроме того, на информационный вход элемента 10 регулирования опорного уровня необходимо подать отрицательный опорный уровень Uo„, из которого формируется опорное напряжение 0, поступающее на второй вход порогового элемента 2, и включается цель прохождения информации с входа на выход устройства, описанная ранее, но во втором элементе 2-2И-ИЛИ 5 открывается цепь для прохождения информации с инверсного выхода порогового элемента 2 и запрещается ее поступление с прямого выхода (фиг. 2, эпшры U» 1J U, ПЙв из ПО) °

При контроле постоянного положительного напряжения по минимуму устройство функционирует аналогично режиму работы при контроле положитель. ного постоянного напряжения по максимуму, но меняется цепь прохождения информации после третьего элемен-. та 2-2И-ИЛИ 6, которая теперь проходит на выход устройства с инверсного выхода третьего элемента 2-2И-ИЛИ 6.

Контроль уровня постоянного напряжения по минимуму осуществляется аналогично предыдущему случаю, меняется только на входе порогового элемента 2 полярность контролируемо" го (Пз„) и опорного напряжений (Uon)

При контроле амплитуды переменного (импульсного) напряжения информация с входа поступает через нульорган 1 и первый элемент 2-2И-ИЛИ 4, а также пороговый элемент 2 и второй элемент, 2-2И-ИЛИ 5 соответственно на входы первого 8 и второго 9 триггеров и с выхода второго триггера 9 через элементы 2-2И-ИЛИ 6 и 7 — на

1170359

Режим работы (контроля) 3 4 5 6

+ Пост. MIN

+ Пост. МАХ

+ Перем. MIN

+ Перем. МАХ вЂ” Пост. MIN

0

0 — Пост. МАХ выход устройства. Например, если контролируется амплитуда синусондального сигнала в положительной полярности по максимуму» то при каждом переходе напряжения через нуль из отрицательной в положительную полярность на инверсном выходе нульоргана 1 формируется низкий логический уровень (фиг. 4, эпюра Бр), который, проходя через первый элемент

2-2И-ИЛИ 4, инвертируется íà его инверсном зыходе (фиг. 4, эпюра U>).

По переднему фронту этого импульса в первый триггер 8 записывается низкий логический уровень (фиг. 4, эпюра 0„) в каждом периоде контролируемого напряжения. Если выполняется неравенство А 7 U (условие неисправно-. сти), где А — амплитуда контролиру- 2б емого напряжения, то в момент его сравнения с опорным напряжением Us на прямом выходе порогового элемента

2 и прямом выходе элемента 2-2И-ИЛИ 5 формируется низкий логичеческий уро- . 25 вень (фиг. 4, эпюры U, U ), который устанавливает триггеры 8 и 9 в состояние высокого логического уровня (фиг. 4, эпюры U, Ug . С выхода второго триггера 9 информация о неис- правности проходит через третий 6 и четвертый 7 элементы 2-2И-ИЛИ на выход устройства, индицируя неисправность (фиг. 4, эпюра П„). Состояние неисправности сохраняется до тех пор,З пока амплитуда контролируемого напряжения не станет меньше опорного нап-.. ряжения U . Если в .определенный период на входе устройства амплитуда контролируемого напряжения войдет 40 в допуск 1А 4 U l то информация об

Входы блока управления

) г ) этом появится на выходе в следующем периоде.

Контроль амплитуды импульсных последовательностей ничем не отличается от контроля амплитуды импульсных сигналов. На фиг. 5 (эпюры U»

В 6 т э .4 к л м Пн)показана последовательность. логических переходов в устройстве, когда контролируется импульсная последовательность в отрицательной полярности по максимуму.;Хправление. цепью гистерезиса происходит аналогично случаю, когда контролируется уровень постоянного. отрицательного напряжения по максимуму.

При настройке устройства на контроль амплитуд переменных сигналов по минимально допустимому уровню в соответственно положительной и отрицательной полярностях аналоговая и цифровая части функционируют аналогично вышеописанным случаям, но меняются внутри устройства цепи прохождения информации с входа на выход и порядок логических переходов.

Изобретение позволяет значительно расширить функциональные возможности предлагаемого устройства по сравнению с известным, контролировать по максимуму и минимуму в положительной и отрицательной полярностях напряжения произвольной формы. Кроме того, наличие элемента регулирования опорного уровня и цепи управления гистерезисом повышает .помехоустойчивость, причем регулируемая величина гистереэиса позволяет применять устройство в системах с разным уровнем помех.

1170359

Продолжение таблицы

Режим работы

Входы блока управления

T (контроля ) 5 1 6

2 3 ) 4 — Перем. NIN

0 — Перем. -МАХ

П р и м е ч а н и е: + (-) — контроль в положительной (отрицательной) полярности; пост, (перем.) — контроль уровня постоянного (амплитуды переменного, в том числе импульсного) напряжения; NIN (NAX) контроль по минимальному (максимальному) по абсолютной величине допустимому уровню или амплитуде, 1 f 70359

1170359

/А МОИ/

1170359. Составитель А. Савинов

Редактор И. Рыбченко Техред М.Кузьма

Корректор М . Пожо

Заказ 4699/41

Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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