Устройство для автоматического контроля сопротивления изоляции электрических цепей

 

Изобретемте служит для повышения надежности и быстродействия контроля сопротивления. Устройство содержит коммутатор 3 с элементами подключения 4 и 5, источник 6 испытательного напряжения, ключ 7, блок 8 задержки, измерительный блок 9, блок / 12 управления и блок 13 регистрации. В устройство введены конденсаторы 2 по числу контролируемых цепей, блок 16 ускоренного заряда, компаратор 10 и дифференцирующий блок I1. Это позволяет совместить в одном цикле измерения операгщн контроля исправности измерительных каналов и операции контроля сопротивления изоляции контролируемых цепей. Предложенное включение компаратора 10 и дифференцирующего блока I1 позволяет определить начало и окончание переходного процесса и одновременно повысить чувствительность измерительного блока 9. Кроме того, в описании приведены примеры реализации блока 12 управления и блока 13 регистрации. 2 з.п. ф-лы. 4 ил. с (Л с 00 оо со 4 05 О us.f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (!1) (51)4 G 01 R 31/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАГ СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2I) 3994672/24-2) (22) 17.12.85 (46) 23.09.87. Бюл. № 35 (/2) В. П. Рожнов и И, Л. Литов (53) 621.317.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 516005, кл. G 01 R 31/08, 1974.

Авторское свидетельство СССР

¹ 363936, кл. G 01 R 27/00 1972 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ СО11РОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ (57) Изобретение служит для повышения надежности и быстродействия контроля сопротивления, Устройство содержит коммутатор 3 с элементами подключения 4 и 5, источник 6 испытательного напряжения, ключ 7, блок 8 задержки, измерительный блок 9, блок

)2 управления и блок 13 регистрации.

В устройство введены конденсаторы 2 по числу контролируемых цепей, блок

16 ускоренного заряда, компаратор 10 и дифференцирующий блок 11. Это позволяет соьместить в одном цикле измерения операции контроля исправности измерительных каналов и операции контроля сопротивления изоляции контролируемых цепей. Предложенное включение компаратора 10 и дифференцирующего блока 11 позволяет определить начало и окончание переходного процесса и одновременно повысить чувствительность измерительного блока 9, Кроме того, в описании приведены примеры реализации блока 12 управления ж и Плака 13 регистрации. 2 а.п. е-лы. а аа

4 ил, 1339460

Изобретение относится к контрольно — измерительной технике и может бьп ь использовано для контроля сопротивле— ния изоляции электрических цепей электро- и радиотехнических изделий.

Цель изобретения — повышение надежности и быстродействия контроля, На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — структурная схема блока управления; на фиг. 3 — структурная схема блока регистрации; на фиг. 4 временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство (фиг, 1) состоит из входных зажимов 1, подключенных к ним контрольных конденсаторов 2, коммутатора 3 с элементами 4 и 5 подключения, источника 6 испытательного напряжения ключа 7,, блока 8 задер жек, измерительного блока 9, компаратора 10, дифференцирующего блока

11, блока 12 упр»вления, блока 13; регистрации, ограничивающего резистора 14, и образцового резистора 15, блока 16 ускоренного заряда паразитных емкостей и контрольных конденсаторов, содержащего переключатель 17 и резистор 18, причем входные зажимы к которым подключены конденсаторы 2, соединенные противоположными выводами друг с другом„ подключаются к соответствующим шинам коммутатора с помощью элементов 4 и 5 подключения коммутатора 3. Первая шина соединена с источником 6 испытательного напряжения, вторая шина — с блоком 16 ускоренного заряда и входом измерительного делителя (резисторы 14 и 15)., выход которого через ключ 7, управляемый блоком 8 задержек, подключается к входу измерительного блока 9, вьгход которого соединен с входом компаратора 10, -a выход комп»ратора подключен к третьему входу блока 13 регистрации и через дифференцирующий блок 1! к первому входу блока 12 управления, первый выход которого соединен с ком— мутатором 3 и входом блока 8 задержек, а второй выход подключен к блоку 16 ускоренного заряда и первому входу блока 13 регистрации, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 8 задержек, а выход подключен к второму входу блока 12 управления, Блок 12 упр»влепил (фиг. 2) состоит из переключ»теля 19, узла 20 пуска, узла 21 останова, генератора 22 импульсов, счетчик» 23 импульсов, дешифратора 24, блока 25 памяти, узла 26 индикации, триггера 27 переклю) чения режимов контроля и узла 28 останова по браку.

Узел 20 пуска можно выполнить, на— пример, на основе RS-триггера, одновибратора, схемы И, причем R-вход триггера подключен к шине "Сброс", S-вход — к шине "Пуск", а прямой выход — к входу схемы И, второй вход которой соединен с выходом одновибратора, вход которого подключен к переключателю 19 по шине "Пуск по браку", а выход схемы И соединен с управляющим входом генератора 22 импульсов, Одновибратор формирует отрицательные импульсы для установки генератора 22 импульсов в первоначальное положение для переключения устройства на следующий цикл контроля при браке изоляции или при неисправности измерительных каналов.

Узел останова выполнен, например, в виде RS-триггера, к R-входу которого через раэвязывающие диоды подключены следующие шины . шина "Сброс". шина "Остан,по бракуп,шина "Останов"; шина Остан, по конец, контр,п " к

S-входу — шина "Пуск", а прямой выход триггера соединен с вторым управляющим входом генератора 22 импульсов, Первый и второй управляющие входы генератора 22 импульсов являются входами схемы И, Генератор 22 импульсов может быть реализован по любой схеме, Схема И производит включение его в работу и возвращение в первоначальное состояние с целью выработки им тактовьгх импульсов сразу после прихода разрешающих импульсов на управляющие входы.

Узел индикации выполнен, например, в виде индикаторных ламп, подключенных к элементам памяти — анодам тиристоров, к управляющим электродам которых подключены выходы блока памяти и шины с выхода блока 13 регистрации.

Триггер 27 переключения режимов контроля выполнен по схеме КБ-триггера, который работает по входам на отрицательной логике °

Узел останов» по браку выполнен по схеме ИЛИ.

Блок 13 регистр»ции (фиг, 3) состоит из четырех логических элемен1339460 тов И 29-32 и двух инверторов 33 и

34 °

Введение компаратора и дифференцирующего блока позволяет повысить надежность, быстродействие и упростить устройство за счет совмещения в одном цикле измерения операции контроля исправности измерительных каналов и операции контроля сопротивления изоляции контролируемых цепей. Такое 10 включение компаратора и дифференциру— ющего блока позволяет определять начало и окончание переходного процесса и одновременно повысить чувствительность измерительного блока, 15

Кривая 35 U ) является

9 экспонентой заряда максимальной паразитной емкости между измерительными каналами через цепь ускоренного заряда, кривая 36 — экспонента заряда 20 максимальной паразитной емкости и емкостей контрольных конденсаторов через цепь ускоренного заряда, кривая 37 — экспонента заряда минималь— ной паразитной емкости через цепь ус в -5 коренного заряда, а кривая 38 — экспонента заряда минимальной паразитной емкости и емкостей контрольных конденсаторов через цепь ускоренного заряда, 30

Временные диаграммы характеризуют работу устройства в четырех возможных случаях: измерительные каналы исправны, сопротивление изоляции в норме (зона А); измерительные каналы исправ 35 ны, сопротивление изоляции ниже нормы (зона Б) обрыв в измерительных каналах (зона В); короткое замыкание в измерительных каналах или в контролируемой изоляции (зона Г). 40

Устройство работает следующим образом, Команда "Сброс" (фиг, 2) !устанавливает в исходное состояние узел 20

45 пуска, узел 21 останова, счетчик 23 импульсов, сбрасывает элементы памяти узла 26 индикации.

По команде ",Пуск" узел 20 пуска и узел 21 останова дают разрешение работе генератора 22 импульсов для фор50 мирования запускающих (синхронизирующих) импульсов с периодом, равным времени нахождения изоляции под испытательным напряжением (фиг, 4, U„) .

С генератора 22 импульсы подаются

55 на вход счетчика 23 импульсов и каждый раз устанавливают по R-входу триггер 27 переключения режимов контроля

В режим контроля исГ1ран ности и 3Г (ори тельных каналов .

Информация с выхода счетчик» 23 поступает на входы дешифратора 24, который преобразует двоичный код в десятичный, определяющий порядковый номер цикла контроля. Выходы дешифратора 24 подключены к входам блока

25 памяти, а выходы последнего управляют работой узла 26 индикации и Ilpo изводят в каждом цикле контроля в соответствии с программой выбор не— обходимых эпементов 4 и 5 подключения коммутатора 3 (фиг, 1).

Программу, записанную в блоке 25 памяти, можно представить, например, в виде замонтированной логики, т.е.

ЗУ с замонтированной программой, При необходимости изменения алгоритма кон гроля электрических цепей нужно произвести замену ЗУ, Коммутатор 3 при помощи элементов 4 и 5 образует измерительную цепь, состоящую из источника 6 испытательного напряжения контролируемого сопротивления изоляции, подключенного к входным зажимам

1 с контрольными конденсаторами 2, измерительного делителя и параллель»о подключенного к нему блока 16 ускоренного заряда. Величина сопротивле— ния последнего выбирается во много раз меньше величины входного сопротивления измерительного делителя, что позволяет примерно во столько же раз ускорить время заряда паразитных емкостей измерительных каналов и контрольных конденсаторов 2, Величина емкости контрольных конденсаторов 2 выбирается из условия

С, > (2 — 4) Сп где Сп „щ,,„ — максимальная паразитная емкость между измерительными каналами, С момента образования измерительной цепи (фиг. 4, t<) через паразитную емкость каналов контрольные конденсаторы 2 и блок 16 ускоренного заряда начинает протекать ток заряда емкостей, который выделяется на резисторе 18 в виде экспоненциально убывающего напряжения. Это напряжение поступает на вход измерительного делителя, где оно, ограниченное по амплитуде резистором 14, выделяется на образцовом резисторе 15 и далее поступает на ключ 7 (фиг, 4, U экспоне.. ты 35-38).

Синхронно с подачей последовательного кода в коммутатор 3 (фиг. 1) для включения, выбранного в соответствии

5 1339460 6 с программой элементов подключения, генератор 22 импульсов запускает в каждом цикле контроля блок 8 задержек для формирования импульсов задержек включения ключа 7 и блока 13 регистрации (соответственно t и „ ).

БАЛА r ЗаА.2

Это необходимо для исключения ложной регистрации исправности измерительных каналов в случае их обрыва, что может быть вызвано зарядом паразитных ем— костей в начале цикла контроля (фиг. 4, экспоненты 35 и 37), поэтому блок 8 задержек только через время — (2,3 — 3) " и. макс (фиг„4, U,) включает ключ 7, который соединяет выход измерительного делителя с входом измерител» го б ока 9, где"Ама постоянная времени заряда максимальной паразитной емкости через блок ускоренного заряда, . Блок 8 задержек через время

Збд 2 (фиг. 4, U „) вырабатывает сигнал в блок 13 регистрации для фиксации результата контроля как состояния измерительных каналов, так и состояния сопротивления из оляции, Длительно сть должна превышать максимальную

Ь<" А 2 длительность заряда паразитных емкостей и контрольных конденсаторов, На узел 26 индикации, кроме сигналов с блока 25 памяти, указывающих номера, находящихся в работе измерительных каналов, с блока 13 регистрации поступают сигналы, характеризующие в течение цикла контроля состояние как контролируемои изоляции TBK и сocго яние измерительных каналов: R „,„ в норме"; Р„ „ ниже нормы"; "Обрыв каналов"; "K3 в каналах или в изол., При исправности изоляции узел 26 индикации отображает номера измерительных канадов, участвующих в контроле, в течение текущего цикла конт— роля.

В случаях выявления брака сопро— тивления и золя ции или неисправностей в измерительных каналах узел 26 индикации при IIoMQLLLH элементов памяти запоминает номера каналов и вид неисправности до окончания контроля всего изделия.

Узел 28 останова по браку объеди— няет сигналы брака изоляции и сигналы неисправностей измерительных ка— налов и подает их на переключатель

19, с которого сигнал от узла 28 по— ступает либо по шине "Пуск по браку" на узел 20 пуска дчя переключения деления окончания переходного процесса. Компаратор 10 в устройстве выполняет две функции: определение начала и завершения переходного процесса и

<О повышение чувствительности устройст— ва.

На выходе измерительного блока 9 вырабатывается напряжение (фиг, 4, Uс), которое превышает величину напряжения порога срабатывания (фиг. 4, U ) на выходе компаратора 10, Последний срабатывает (фиг ° 4, U ) и выдает сигнал высокого уровня в дифференци— рующий блок 11 и блок 13 регистрации, на который они в данном случае не реагируют. Когда паразитные емкости и контрольные конденсаторы 2 зарядятся практически до величины напряжения источника 6 испытательного напряже— ния, в момент времени t< (фиг. 4) экспоненциальное напряжение на входе измерительного блока 9 пересечет нижний порог. контролируемого сопротивления изоляции (фиг. 4, Us) и на выходе

30 устройства сразу на следующий цикл контроля с целью ускорения времени контроля, либо по шине Останов по браку" на узел 21 останова для запрещения работы генератора 22 на данном цикле контроля, а следовательILo,, и устройства с целью поиска и устранения сразу причин брака. Для отладки, редактирования программ контроля, а также принудительной остановки контроля на любом цикле в устройстве предусмотрена команда "Oc— танов", поступающая в узел 21 остано— ва по шине "Останов, Если измерительные каналы исправны и сопротивление изоляции в норме (фиг. 4, зона A), после срабатывания ключа 7 в момент времени t (фиг. 4) на вход измерительного блока 9 поступает экспоненциальное напряжение не— законченного переходного процесса, которое превышает по величине верхний порог контролируемого сопротивления изоляции (фиг. 4, U ), Верхний и нижний пороги 0 и U контролируемого сопротивления изоляции находятся в прямой зависимости от соответственно порогов срабатывания и отпускания U и U (фиг, 4, U ) компаратора 10 которые являются определяющими при настройке устройства на необходимый верхний порог контролируемого сопротивления изоляции, а также на нижний порог, который используется для опре13394 измерительного блока 9 напряжение станет меньше порога отпускания компаратора 10 (фиг. 4, U ), последний вырабатывает сигнал (фиг. 4, U ), ко— торый через дифференцирующий блок 11 5 (фиг. 4, U, ) переключает блок 12 управления, т.е. с компаратопа 10 через дифференцирующий блок !1 на S-вход триггера 27 переключения режимов контроля подается сигнал для переключения устройства с режима контроля исправности измерительных каналов на режим контроля сопротивления изоляции, причем, чем меньше суммарная величина емкостей, тем быстрее произойдет переключение режимов (фиг, 4, О, ).

С выхода триггера 27 сигнал высокого уровня при помощи переключателя

17 разрывает цепь блока 16 ускорен- 20 ного заряда, включая тем самым измерительный делитель. Если измерительные каналы исправны и сопротивление изоляции в норме, с триггера 27 пере— ключения режимов контроля блока 12 управления и компаратора 10 через инвертор 33 на входы элемента И 29 поступают сигналы высокого уровня.

Через время и с блока 8 задержек

3 4.2 на разрешающие входы элементов И 2932 приходит сигнал высокого уровня для определения результатов контроля, С выхода элемента И 29 через время t „„ > на узел 26 индикации блока

19 управления поступает сигнал "R 35

H30A, в норме для фиксации результата контроля, и блок 12 управления, выдерживает заданную длительность цикла контроля сопротивления изоляции, при котором изоляция находится под воз- 40 действием испытательного напряжения (фиг. 4, t„-tå,) °

Если измерительные каналы исправны, а сопротивление изоляции ниже нормы (фиг. 4, зона Б), определение 45 исправности измерительных каналов и переключение режимов работы блока 12 управления происходит аналогично указанному случаю, Если сопротивление изоляции ниже 50 нормы, после переключения режимов на вход измерительного блока 9 с измерительного делителя поступает напряжение, превьппающее верхний порог контролируемой изоляции (фиг. 4, и ).

Следовательно, с выхода измерительного блока 9 на вход компаратора 10 снимается напряжение, превышающее верхний по60 8 рог срабатывания компаратора, Последний срабатывает и выдает сигнал вм— сокого уровня в блок 13 регистрации, в котором на входы элемента И 30 поступают сигналы высокого уровня с триггера 27 переключения режимов контроля блока 12 управления и компа. ратора 10. Через время t с выхо— да элемента И 30 на узел 26 индика,ции и на узел 28 останова по браку ,блока 12 управления поступает сигнал К и„, ниже нормы" (фиг. 4, U ) .

Если обрыв в измерительных каналах (фиг. 4, зона В), в начале цикла контроля максимальная паразитная ем кость заряжается за время, меньшее, чем t . Через время t êëþ÷ 7

30A подключает измерительный делитель, зашунтированный блоком 16 ускоренно— го заряда, к измерительному блоку 9, на который поступает напряжение, меньшее, чем напряжение верхнего порога контролируемой изоляции, компаратор 10 не срабатывает, переключения режимов контроля не происходит. В блок 13 регистрации.на входы элемента

И 31 поступают сигналы высокого уровня с инвертора 34, инвертирующего сигсигнал низкого уровня от триггера 27 переключения режимов контроля блока

12 управления, и с инвертора 33, инвертирующего сигнал низкого уровня с выхода компаратора 10. Через время

t ä с выхода элемента И 31 на узел

26 индикации и на узел 28 останова по браку блока 12 управления поступает сигнал "Обрыв каналов".

Если в измерительных каналах или в контролируемой изоляции (фиг, 4, эона Г) имеется короткое замыкание, через время t „„ „ на выходе измерительного блока 9 находится неизменный высокий уровень напряжения. Компаратор 10 срабатывает, в блок 13 регистрации на входы элемента И 32 поступают сигналы высокого уровня через инвертор 34, который инвертирует сигнал низкого уровня с триггера 27 переключения режимов контроля блока

12 управления и выхода компаратора

10. Через время t „, с выхода элемента И 32 на узел 26 индикации и на узел 28 останова по браку блока 12 управления поступает сигнал "K3 в каналах или н изол. и

Последние два вида контроля неисправности удобно использовать для усускоренного самоконтроля измерительI . 3 19 E F)

НЫХ К<1НЬ1ЛОВ ОС 3 1И7Д1;.11ЮЧЕИ Ной YOEE E PO лируемой изоляции с pe.E истрацией Ви— дов брака В каналах„

После завершения запрограммирован— ных циклОВ кОнтрОля, нс1пример К цик лов, на К + 1-м цикле с блока 25 памяти по шине "Ос1ан, по конец. контр.", на узел 21 останова поступа— ет сигнал, который остановит работу устройства, 10

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического контроля сопротивления изоляции элек трических цепей, содержащее коммутатор, источник испытательного напряжения, блок управления, блок регистрации, блок задержек, ключ, измерительный блок, первый и второй резисторы, первый выход блока задержек соединен с вторым входом ключа, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, в него введены конденсаторы по числу контролируемых цепей, блок ускоренного заряда, компаратор, дифференцирующий блок, при этом первый вывод каждого конденсатора соединен с соответствующими первыми выводами коммутатора и соответствующими клем— мами для подключения объекта контроля, вторые выводы всех конденсаторов соединены между собой, второй вывод коммутатора соединен с первым выводом источника испытательного напряжения, второй Вывод которого соединен с общей шиной устройства, третий вывод коммутатора соединен с первым выводом блока ускоренного заряда, второй вывод которого соединен с общей шиной устройства, первый вывод первого резистора соединен с первым выводом блока ускоренного заряда, второй вывод первого резистора сое — 45 динен с первым выводом второго резистора, с первым входом ключа, второй вывод второго резистора соединен с общей шиной устройства, вхОД, блока задержки соединен с первым выходом блока управления и четвертым выводом коммутатора, второй выход блока управления соединен с третьим выводом блока ускоренного заряда и первым входом блока регистрации, Второй вход 5 которого ooединен с вторым выходом блока задержек, выход ключа через измерительный блок соединен с компаратором, выход которого соединен с треО 10 тъим !3 хОДом блОка реГHO трь111ии и Вхо—

;1o1 дифф1 реицирующеГО блОка, ВыхОд которого соединен с первым входом блока управления, второй вход которо— гo соединен с Выходом блока регистрации, 2 ° Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,блок управления содержит переключатель, узел .1уска, узел останова, генератор импульсов, счетчик импульсов, дешифратор, блок памяти, узел индикации, триггер, узел останова по браку, первый вход учла пуска и узла астапова соединены с пусковой шиной, выход узла пуска и узла останова соединены соответственно с первым и вторым входами генератора импульсов, выход которого соединен с первым входом счетчика импульсов, с первым установочным входом триггера и первым выходом блока, выходы счетчика импульсов соедине. ны с соответствуюшими входами дешифратора, выходы которого соединены с входами блока памяти, первые выходы которого соединены с первыми входами узла индикации и первым выходом бло— ка, второй Выход блока памяти соединен с вторым входом узла астапова, второй установочный вход триггера соединен с первым входом блока, выход триггера соединен с вторым выходом блока, вторые входы узла индикации соединены с вторым входом блока и соответствующими входами узла Останова по браку, выход которого соединен с входом переключателя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами узла пуска и узла останова, четвертый Вход узла останова соединен с шиной ручного останова, установочные входы узла пуска, узла останова, счетчика импульсов и узла индикации соединены с шиной "Сброс".

3, Устройство по и, l, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок регистрации содержит первый, второй, третий, четвертый элементы И, первый и второй инвертсры, первые входы первого и третьего элементов И соединены с выходом первого инвертора, вход которого соединен с первыми входами второго и четвертого элементов И и третьим .входом блока, вторые входы всех элементов И соединены с вторым входом блока, третви входы третьего

12 первого и второго элементов И и первым входом блока, выходы всех элементов И соединены с выходом блока.

11 1339460 и четвертого элементов И соединены с выходом второго инвертора, вход которого соединен с третьими входами

1339460

Ui и, Составитель М. Хаенко

Редактор Н. Рогулич Техред П. 0лийнык Корректор А, Зимокосов

Закаэ 4215/34

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул, Проектная, 4