Импульсное устройство сравнения

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения релейных органов в устройствах релейной защиты и автоматики энергосистем. Целью изобретения является повышение точности сравнения , что обеспечивается за счет исключения зависимости частоты генерируемых импульсов на выходе устройства при его срабатывании от величин входного и опорного напряжений и введения гистерезиса при возврате устройства в исходное состояние. Устройство содержит операционные усилители 1 и 11, источник 4 опорного напряжения , источник 9 входного напряжения , резисторы, конденсаторы и диоды. В устройство дополнительно введены второй операционный усилитель, второй диод, один конденсатор и четыре резистора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1443157 А1 (51)4 Н 03 К 5/24 G 05 В 1/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 42581 79/24-21 (22) 08.06.87 (46) 07.12.88. Бюл. У 45 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (?2) А.А.Калин, В.M,Ìàêñèìîâ и В.В.01амаев (53) 621.373.44 (088.8) (56) Зинченко В.Ф. и др, Отстройка направленных реле от опериодической составляющей тока короткого замыкания. — Электрические станции, 1982, Р 7, с. 63, рис.4. (54) ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО CPABHF.—

НИЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения релейных органов в устройствах релейной защиты и автоматики энергосистем. Целью изобретения является повышение точности сравнения, что обеспечивается эа счет исключения зависимости частоты генерируемых импульсов на выходе устройства при его срабатывании от величин входного и опорного напряжений и введения гистерезиса при возврате устройства в исходное состояние. Устройство содержит операционные усилители 1 и 11, источник 4 опорного напряжения, источник 9 входного напряжения, резисторы, конденсаторы и диоды.

В устройство дополнительно введены второй операционный усилитель, второй диод, один конденсатор и четыре резистора. 1 э.п. ф-лы, 1 ил.

1443157

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения релейных органов в устройствах релейной защиты и автома5 .тики энергосистем.

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения зависимости частоты генерируемых импульсов на выходе устройства при его сра- 10 батывании от величин входного и опорного напряжений и введения гистерезиса при возврате устройства в исходное состояние.

На чертеже представлена схема импульсного устройства сравнения.

Импульсное устройство сравнения содержит первый операционный усилитель 1, первый и второй резисторы 2 и 3, первые выводы которых подключе- 2р ны к инвертиру1ощему входу первого операционного усилителя 1, источник

4 опорного напряжения, подключенный к второму выводу первого резистора ?, третий резистор 5, первый вывод кото- 25 рого подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя 1, четвертый резистор 6, первый диод 7, конденсатор 8, источник 9 входного напряжения, пятый резистор Зр

10, первый вывод которого подключен к выходу первого операционного усилителя 1, второй операционный усилитель 11, инвертирующий вход которого подключен к второму выводу ня- 5 того резистора 10 и шестой резистор

12, первый вывод которого подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя 11, а второй вывод — к общей шине, причем выход 4р второго операционного усилителя 11 подключен к аноду первого диода 7, катод которого подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя 1, четвертый резистор 6 включен между выходом первого операционного усилителя 1 и неинвертирующим входом второго операционного усилителя 11, второй конденсатор 8 подключен между инвертирующим входом второго операционного усилителя 11 и общей шиной, источник 9 входного напряжения подключен к второму выводу второго . резистора 3, вь|ход первого операционного усилителя 1 соединен с катодом второго диода 13, а второй вывод третьего резистора подсоединен к общей шине через параллельно соединенные второй конденсатор 14 и седьмой резистор 15 и через восьмой резистор

16 к аноду второго диода 13, Устройство работает следующим образом.

В ждущем режиме, когда опорное напряжение 11 больше входного оп, операционный усилитель 1 находится в состоянии насьпцения и имеет выходной сигнал, равный положительному (+1 значению напряжения насьпцения U+ „

Конденсатор 8 при этом заряжается через пятый резистор 10 до напряже(+1 ния U Ä, и усилитель 11 находится в состоянии насыщения с отрицательным напряжением выхода (1 + . Диод 7 при этом закрыт и напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 равно нулю. При возрастании напряжения U1,„ когда потенциал инвертирующего входа операционного усилителя 1 станет больше нуля, операционный усилитель 1 переходит в состояние отрицательного насьпцения с (- 1 напряжением выхода U+„. Конденсатор

8 начинает перезаряжаться через резистор 10 до этого напряжения. Когда напряжение на конденсаторе 8 достигнет напряжения на неинвертирующем входе усилителя 11, определяемого делителем напряжения на резисторах 6 и

12 и напряжением выхода операционно(-1 го усилителя 1 U+„, усилитель 11 переходит в состояние положительного насьпцения с напряжением выхода U+gi» (t) диод 7 при этом открывается и усилитель 1 также переходит в состояние положительного насыщения, а конденсатор 8 начинает перезаряжаться в обратном направлении положительным напряжением U п. Следовательно, устанавливается автогенераторный режим работы схемы, Частота генерируемых при этом импульсов будет равна (i)

2В+ C,ln(1+R /Я где 1» (; Б 1,, R, — сопротивления резисторов 6, 1О и 12;

С g — емкость конденсатора 8, Как следует из выражения (1), частота генерируемых импульсов не зависит от величин входного U „ и опорного U напряжений, а определяется величинами резисторов 6, 10 и 12 и емкости конденсатора 8, Частоту Г, можно легко регулировать, меняя, на35 Rq — (R

П „= — — — И вЂ” (1 + — — )тЗ „,+ (5) 45

Sx. ср

R3 (2) R2

3 14431 пример, величину резистора В „, что дает возможность задавать выдержку времени на срабатывание последующих устройств.

Устройство обладает гистерезисом при возврате устройства в исходное состояние. Это обеспечивается следую— щим образом, В режиме генерации устройства за время, когда напряжение на выходе операционного усилителя 1 отрицательное, второй конденсатор 14 через резисторы 15 и 16 и второй диод 13 успевает зарядиться до некоторого отрицательного напряжения. При снижении напряжения JJ<„ генерирование выходных импульсов прекращается, когда напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 1 становится равным напряжению на его неинвертирующем входе, величина которого определяется средним значением напряжения заряда конденсатора 14

U q„, за цикл генерации схемы. Напряжение Б,р, задается соотношением ре- 25 зисторов 15, 16 и 5 и величины емкости конденсатора 16. Поскольку напряжение П,„, действует согласно с напряжением 11 „, то срыв генерации (возврат устроЙства в исходное состояние) 3п будет происходить при напряжении

U меньшем, чем напряжение срабатывания (начала rенерации) U,,cp что и определяет гистерезис при возврате схемы в исходное состояние.

Определяем напряжение срабатывания.U „,,р (начала генерации) схемы и напряжение возврата TJ q„, схемы в исходное состояние (прекращения или срыва генерации), считая операцион- 4О ные усилители 1 и 11 идеальными. Для момента перехода усилителя I в отрицательное состояние насыщения, соответствующего началу генерации, выполняется следующее соотношение где Ц,; Ц „„— опорное напряжение и напряжение на вхо- 5р де в момент срабатывания;

Н„; Rz — сопротивления резисторов 2 и 3.

Из (2) следует

Ч

Возврат схемы в исходное состояние, т. е. прекращение генерации,про57

4 исходит в том случае, если дифференциальное напряжение между неинвертирующими и инвертирующими входами операционного усилителя 1 станет больше нуля. В этом случае, когда после заряда конденсатора 8 до положительно+ го напряжения порога 1J„, определяемого делителем на резисторах 6 и 12, усилитель 11 переходит в состояние отрицательного насыщения и закрываетея диод 7, усилитель 1 остается в том же состоянии отрицательного на-сыщения и перезаряд конденсатора 8не происходит.

Определяют напряжение возврата схемы в исходное состояние U1, е(прекращение или срыв генерации), полагая, что в момент возврата дифферен иальное напряжение между входами силителя 1 равно нулю.

В этом случае получают следующее .соотношение:

U(1 RgI + UPP11 ° (4)

U zx a = RqI — U p 14 где U z — напряжение источника 9 при возврате схемы;

I — ток через резисторы

2 и 3;

П,р „ вЂ” среднее напряжение заряда конденсатора 14 за цикл генерации схемы, Из выражения (4) Сравнивая (3) и (5), видим, что напряжение возврата JJ >„ на величину (1 + R /R p) JJ р и меньше чем напряжение срабатывания Б „,, что и определяет гистерезис при возврате устройства в исходное состояние.

Таким образом, благодаря предлагаемым взаимосвязям и введению второго операционного усилителя, пятого и шестого резисторов, а также второго диода, второго конденсатора, седьмо-" го и восьмого резисторов удалось повысить точность работы устройства за счет. исключения влияния величин входного и опорного напряжений на частоту генерируемых на выходе устройства импульсов, а также введения гистерезиса при возврате устройства в исходное состояние.

Формула изобретения

1. Импульсное устройство сравнения, содержащее первый операционный

1443157

Со ст ави тель Н, Маркин .Техред Л.Сердюкова

Редактор В.Бугренкова

Корректор М.Васильева

Заказ 6395/54

Тираж 929

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 усилитель, первый и второй резисторы, первые выводы которых подключены к инвертирующему входу первого операционного усилителя, источник опорного напряжения, подключенный к второму выводу первого резистора, третий резистор, первый вывод которого подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя,чет- 1п вертый резистор, диод, конденсатор и источник входного напряжения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены пятый и шестой резисторы и второй операционный усилитель, причем первый вывод пятого резистора подключен к выходу пер-. вого операционного усилителя, инвертирующий вход второго операционно- 2g го. усилителя подключен к второму выводу пятого резистора, первый вывод шестого резистора подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, а второй вы- 25 вод - к общей шине, при этом выход второго операционного усилителя подключен через первый диод к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, четвертый резистор включен между выходом первого операционного усилителя и неинвертирующим входом второго операционного усилителя, конденсатор подключен между инвертирующим входом второго операционного усилителя и общей шиной,источник входного напряжения подключен к. второму выводу второго реэистора, второй вывод третьего резистора соединен с общей шиной.

2, Устройство по п,1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введен седьмой, восьмой резистор, второй конденсатор и второй диод, при этом между вторым выводом третьего реэистора и общей шиной включены параллельно соединенные седьмой резистор и второй конденсатор, а второй вывод третьего резистора подключен к выходу первого операционного усилителя через последовательно соединенные восьмой резистор и второй диод.