Устройство допускового контроля токов утечки

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для автоматизации контроля величины тока утечки. Цель изобретения - повышение точности измерения в условиях повышенного уровня систематических и случайных помех путем подавления помехи в первичной обмотке измерительного трансформатора - достигнута тем, что в устройство, содержащее ключ 3, масштабный усилитель 8, блок 10 сравнения, блоки 11, 12 совпадения, генератор 17 тактовых импульсов , триггер 18, блок 20 управления, цифроаналоговый преобразователь 22, введены источник 1 испытательного напряжения , ограничительный резистор 2, импульсный и измерительный трансформаторы 4 и 5, инвертирующий усилитель 9, счетчики 13, 14, триггеры 15, 16, 19, программный блок 21, формирователь 23 импульсов калиброванной амплитуды и соответствующие связи 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННый КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4631548/21 (22) 04.01.89 (46) 07.05.91. Бюл. ¹ 17 (72) В.Г.Маканин, В.M,Áîÿðèíoâ и H,С,Глущенко (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1109684, кл. G 01 R 31/02, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1262394, кл. 6 01 R 19/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛЯ ТОКОВ УТЕЧКИ (57) Изобретение относится к злектроизмерительной технике и может быть использовано для автоматизации контроля величины тока утечки. Цель изобретения — повышение точности измерения в условиях повышен!

Ы 1647471 А1 ного уровня систематических и случайных помех путем подавления помехи в первичной обмотке измерительного трансформатора — достигнута тем, что в устройство, содержащее ключ 3, масштабный усилитель 8, блок 10 сравнения, блоки 11. 12 совпадения, генератор 17 тактовых импульсов, триггер 18, блок 20 управления, цифроаналоговый преобразователь 22, введены источник 1 испытательного напряжения, ограничительный резистор 2, импульсный и измерительный трансформаторы 4 и 5, инвертирующий усилитель 9, счетчики 13, 14, триггеры 15, 16, 19, программный блок 21, формирователь 23 импульсов калиброванной амплитуды и соответствующие связи, 2 ил, 1647471

Положительный выход ИИН, 1 соединен с первым выводом резистора 2, отрицательный выход — c общей шиной, Второй вывод резистора 2 соединен с коллектором транзистора 3 и первым выводом первичной об- 40 мотки 6 измерительного трансформатора 5.

База транзистора 3 соединена с первым выводом вторичной обмотки трансформатора

° 4, второй вывод которой соединен с эмиттером транзистора 3, вторым выводом первичной обмотки 6 измерительного трансформатора 5, объединенными выводами ключей 40 — 42 и через емкость 39 монтажа с общей шиной, Первый вывод первичной обмотки трансформатора 4 соединен с первым выходом ГТИ 17 и базой транзистора 32, второй ее вывод соединен с общей шиной. Вторичная обмотка 7 измерительного трансформатора 5 соединена с входом масштабного усилителя 8, один вывод обмотки 7 соединен с общей шиной.

Выход масштабного усилителя 8 соединен,с входом инвертирующего усилителя 9, второй вход инвертирующего усилителя 9 — с выходом формирователя 23.

Изобретение относится к электронэмерительной технике и может быть использовано для автоматизации контроля величины утечки.

Цель изобретения — повышение точности измерения в условиях воздействия систематических и случайных помех путем подавления помехи в первичной обмотке измерительного трансформатора за счет неодинакового сопротивления обмотки для помехи и полезного сигнала.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит источник 1 испытательного напряжения (ИИН), ограничительный резистор 2, транзистор 3 (ключ), импульсный трансформатор 4, измерительный трансформатор 5 с первичной 6 и вторичной 7 обмотками, масштабный усилитель

8, инвертирующий усилитель 9, блок 10 сравнения, блоки 11 и 12 совпадения, счетчики 13 и 14 импульсов, триггер 15 "Норма", триггер 16 "Брак", генератор 17 тактовых импульсов (Г И), триггер 18 "Пуск", триггер

19 "Запрет", блок 20 управления, программный блок 21, цифроаналоговый преобразователь 22 (ЦАП), формирователь 23 импульсов калиброванной амплитуды, содержащий резисторы 24-29, конденсаторы

30 и 31, транзисторы 32 и 33, диоды 34 — 37, стабилитрон 38, емкость 39 монтажа, ключи

40 — 42 коммутатора, контролируемые сопротивления 43-45 изоляции.

Выход инвертирующего усилителя 9 соединен с первым входом блока 10 сравнения, второй вход которого соединен с выходом ЦАП 22. Выход блока 10 сравнения соединен с первым входом блока 1 1 совпадения, второй вход которого соединен с выходом триггера 19 "Запрет" и вторымвходом блока 12 совпадения, Выход триггера 18 "Пуск" соединен с первым входом ГТИ

17, первый вход — с выходом счетчика 14 импульсов, а второй вход — с первым выходом блока 20 управления, Первый вход счетчика 14 импульсов соединен с вторым выходом ГТИ 17, второй вход счетчика 14 импульсов — с вторым выходом блока 20 управления. Выход счетчика 14 импульсов соединен с первым входом триггера 19 "Запрет", Третий выход блока 20 управления соединен с входом источника 1 испытательного напряжения, четвертый выход — с вторым входом ГТИ 17, пятый выход — c входом ЦАП

22, шестой выход — с вторым входом триггера 19 "Запрет", первыми входами триггеров

"Норма" 15 и "Брак" 16. Выход программного блока 21 соединен с входом блока 20 управления. Второй вход триггера 15 "Норма" соединен с выходом счетчика 13 импульсов. вход которого соединен с выходом блока 11 совпадения. Выход триггера 15

"Норма" соединен с вторым входом блока

20 управления и ггервым входом блока 2 совпадения, выход которого соединен с вторым входом триггера 16 "Брак", выход которого соединен с третьим входом блока 20 управления.

Вторые выводы ключей 40-42 через сопротивления 43 — 45 изоляции соответствующих контролируемых цепей соединены с общей шиной. Коллектор транзистора 32 соединен с первым выводом резистора 24 и через конденсатор 30 с катодами диодов 34 и 35 и первым выводом резистора 27, коллектор транзистора 33 — с первым выводом резистора 25 и через конденсатор 31 с анодами диодов 37 и 36 и первым выводом резистора 29, Анод диода 34 соединен с катодом диода 36, первым выводом резистора 26 и положительным выводом стабилитрона 38, Анод диода 35 соединен с катодом диода 37 и с выходом формирователя 2 . Зторые выводы резисторов 24 — 27 соединены с шиной +15В, база транзистора

33 — с отрицательным выводом стабилитрона 38 и общей шиной, Змиттеры транзисторов 32 и ЗЗ соединены с первым выводом резистора 28, второй вывод которого соединен с вторым выводом резистора 29 и шиной -15В. Шины +153; -15В соединены с соответствующими вход ми масштабного

1647471

10

35

55 усилителя 8, инвертирующего усилителя 9 и блока 10 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

Управление узлами и блоками устройства производится от блока 21 через блок 20 управления. В программный блок 21 вводится программа проверки конкретного иэделия. В программе задается число контролируемых цепей, величина испытательного напряжения задается на ИИН 1, частота тактовых импульсов — на ГТИ 17, максимальное количество циклов измерения одной контролируемой цепи — на счетчик 14 импульсов, допуск на величину тока утечки контролируемой цепи — на ЦАП 22.

По команде "Запуск" с программного блока 21 через блок 20 управления производитсяя пуск ГТИ 17, с выхода которого прямоугольные импульсы напряжения (фиг.2а) поступают на первичную обмотку трансформатора 4, входы формирователя 23 импульсов калиброванной амплитуды и счетчика

14 импульсов.

Заданное испытательное напряжение с выхода ИИН 1 через ограничительный резистор 2, первичную обмотку 6 иэмерительного трансформатора 5, ключ 40 коммутатора подается на контролируемую цепь проверяемого изделия. Ток утечки контролируемого изделия протекает по первичной обмотке 6 измерительного трансформатора 5, накапливает в индуктивности этой обмотки магнитную энергию, пропорциональную по величине току утечки контролируемой цепи, С вторичной обмотки трансформатора 4 импульс напряжения ГТИ 17 подается на базу транзистора 3, последний открывается и под воздействием ЭДС, накопленной в индуктивности, по первичной обмотке 6 протекает импульс тока, пропорциональный по величине току утечки контролируемой цепи. Во вторичной обмотке 7 индуцируется импульс напряжения, пропорциональный по величине импульсу тока первичной обмотки 6.

Для исключения влияния систематических и случайных помех на результат контроля необходимо, чт.обы индукт.ивное сопротивление g в L первичной обмотки 6 измерительного трансформатора 5 было в 10 и более раз больше емкостного

1 сопротивления g = монтажной емкого С сти контролируемой цепи. Ток, создаваемый ЭДС помехи, в контролируемой цепи замыкается через емкость 39 монтажа на общую цепь и не протекает по первичной обмотке 6 измерительного трансформатора

5. Для исключения наводки ЭДС помехи непосредственна на цепи измерительного трансформатора 5 ега необходимо поместить в экран, Величина импульса напряжения ва вторичной обмотке 7 измерительного трансформатора 5 зависит ат двух параметров: величины тока утечки контролируемой цепи и соотношения времени заряда индуктивности первичной обмотки 6 измерительного, трансформатора 5 к времени разряда этой

Т индуктивнасти 0 = — . Таким образом, точх ность предла аемога устройства повышается в Q оаз.

С вторичной ОбмОтки 7 импульс напря жения, амплитуда которого пропорциональна величине тока утечки контролируемой цепи, подается на вход масштабного усилителя 8, который усиливает величину амплитуды импульса напряжения да необходимой величины. Амплитуда импульсов напряжения на выходе масштабного усилителя 8 уменьшается па мере заряда емкости контролируемой цепи, а для работы блока 10 сравнения необходимо возрастание амплитуды импульсов напряжения, поэтому импульсы напряжения предварительно подаются на вход инвертирующега усилителя 9, на второй вход каторага пода атся калиброванные па амплитуде импульсы напряжения с выхода формирователя 23 импульсов калиброванной амплитуды, Форма импульсов напряжения на первом входе инвертирующего усилителя 9 приведена на фиг.2б, а на втором входе — на фиг.2в, На выходе инвертирующега усилителя 9 формируются нарастающие па амплитуде импульсы (фиг.2г). Скорость нарастания у каждой контролируемой цепи различная, поскольку она зависит от величины емкости

39 монтажа и абсарбционнай емкости. С выхода инвертирующега усилителя 9 импульсы напряжения подаются на первый вход блока 10 сравнения, на второй вход— опорное напряжение с выхода ЦАП 22.

В блоке 10 сравнения каждый импульс напряжения с выхода инвертирующега усилителя 9 сравнивается по амплитуде с опорным уровнем напряжения. Величина опорного уровня напряжения формируется

ЦАП 22 и задается па программе с программного блока 21 в зависимости от заданной величины тока утечки контролируемой цепи.

Как только амплитуда импульса достигнет величины, равной или большей Ооп, на выходе блока 10 сравнения появляется импульс, который подается на блок 11 совпадения. Форма импульсов представлена на фиг,2д, Такой метод повышает производительность контроля по сравнению с известными устройствами, в которых время измерения задается исходя из максимально необходимого для контроля цепей наибольшей длины, в которых величины монтажной и адсорбционной емкостей наибольшие.

Для цепей небольшой длины необходимо время контроля в несколько раз меньше.

С выхода блока 11 совпадения импульсы напряжения поступают на вход счетчика

13 импульсов с коэффициентом пересчета равным трем. Форма импульсов представлена на фиг,2е, Это исключает вероятность срабатывания устройства контроля от случайных помех, С выхода счетчика 13 импульсов третий импульс, соответствующий третьему импульсу напряжения "Норма" с выхода блока

10 сравнения, поступает на триггер 15 "Норма", который запоминает информацию

"Норма" (фиг,2ж), и с его выхода эта информация через блок 20 управления считывае ся в блок 21. В счетчик 14 импульсов по программе задается максимальное количество отсчетов величины тока утечки, соответствующее максимальной длине контролируемой цепи, которое производит устройство до появления сигнала "Норма".

Если за это время с триггера 15 "Норма" не поступит сигнал "Норма", то с выхода счет ика 14 импульсов поступает сигнал на вход триггера 19 "Запрет", с выхода которого сигнал "Запрет" поступает на вхйд блока

11 совпадения, запрещая дальнейшее прохождение импульсов с выхода блока 10 сравнения. Сигнал "Запрет" поступает также на вход блока 12 совпадения, При отсутствии сигнала с выхода триггера "Норка" на выходе блока 1? совпадения появляется сигнал "Брак", который поступает на вход триггера 16 "Брак", который запоминается триггером, а с его выхода сигнал через блок

20 управления передается в программный блок 21. Перед началом следующего цикла контроля командой "Сброс" приводятся в исходное состояние все узлы и блоки устройства.

Формирователь 23 импульсов калиброванной амплитуды работает следующим образом.

На базу транзистора 32 поступают импульсы с выхода ГТИ 17. Эмиттер транзистора 32 соединен с эмиттером транзистора 33 и резистором 28, который является сопротивлением связи дифференциального усилителя. В коллекторе транзистора 32 включена нагрузка 24, с которой через конденсатор 30 импульсь. напряжения положительной полярности поступают на аноды диодов 34, 35. В коллекторе транзистора 33

10 включена нагрузка 25, с которой через конденсатор 31. импульсы напряжения отрицательной- полярности поступают на катоды диодов 36 и 37.

Под воздействием этих импульсов диоды 34-37 открываются и напряжение в точке к диодного моста равно напряжению а точке и, которое формируется прецизионным ста. билитроном 38. По окончании импульсов диоды 34 — 37 закрываются и напряжение в точке к равно нулю. Таким образом, в точке к формируются импульсы напряжения, длительность которых равна длительности им15

55 пульсов, приходяи,их с ГТИ 17, а амплитуда — величине напряжения прецизионного стабилитрона.

Сопоставительный анализ предлагаемого устройства с известным показывает, что предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения для сигналов, соизмеримых с уровнем помех, в 10 раэ, а быстродействие в 2-3 раза.

Формула изобретения

Устройство допускового KQHTpQ!lA токов у ечки. содержащее блок управления, генератор тактовых импульсов, два блока совпадения, триггер, ключ, масштабный усилитель, блок сравнения и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с гервым входом блока сравнения, первый выход блока управления соединен с первым входом триггера. второй выход — с первь:м входом генератора тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях воздействия систематических и случайных помех, в него введены источник испытательного напряжения, иэмерительнь;й трансформатор, импульсный трансформатор, ограничительный резистор, инвертирующий усилитель, формирователь импульсов калиброванной амплитуды, два счетчика импульсов, три триггера и программный блок, причем третий выход блока управления соединен с управляющим входом источника испытательного напряжения, положительный вывод которого через ограничительный резистор соединен с входом ключа и первым выводом первичной обмотк . измерительного трансформатора, второй вывод которой соединен с выходом ключа, первой клеммой для подключения объекта контроля и через вторичную обмотку импульсного трансформатора — с управляющим входом ключа, выводы вторичной обмотки измерительного трансформатора соединены соответственно с первым и вторым входами масштабного усилителя, выход ксторого соединен с первым входом инвертирующего усилителя, второй вход ко1647471

Составитель В.Быков

Техред M.Mîðãeíòàë

Корректор А.Осауленко

Редактор И.Шулла

Заказ 1397 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101 торого соединен с выходом фсомирователя импульсов калиброванной амплитуды, а выход — с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом первого блока совпадения, второй вход которого соединен с выходом второго триггера и первым входом второго блока совпадения, а выход через первый счетчик — с первым входом третьего триггера, выход которого соединен с вторым входом второго блока совпадения, выход которого соединен с первым входом четвертого триггера, выход программного блока соединен с первым входом блока управления, второй и третий входы которого соединены с выходами третьего и четвертого триггеров соответственно, четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом второго счетчика, пятый выход- с входом цифроаналогового преобразователя, шестой выход— с первым входом второго триггера и вторыми входами третьего и четвертого тригге5 ров, выход первого триггера соединен с вторым входом генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом формирователя импульсов калиброванной амплитуды и через первичную

10 обмотку импульсного трансформатора — с общей шиной, второй клеммой для подключения объекта контроля, отрицательным выводом источника испытательного напряжения и вторым входом масштабного усили15 теля, второй выход генератора тактовых импульсов гереэ второй счетчик соединен с вторыми входами первого и второго триггеPGB.