Устройство контроля заземления
Изобретение может быть использовано в электротехнических и радио-. электронных системах для контроля наличия заземления, а также контроля выхода переменного напряжения питания за пределы заданного диапазона. Цель изобретения - повышение надежности контроля и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит два оптрона, первый, второй, третий, четвертый и пятый резисторы, два конденсатора , два диода, два фильтра нижних частот, четыре компаратора, детектор, усилитель, элемент ИСКЛЮЧАЮЩИЕ ИЛИ, одновибратор и индикатор. Наличие этих элементов с соответствующими связями обеспечивает автоматический контроль наличия переменного напряжения, наличия или отсутствия заземления, превышение переменным напряжением допустимого предела, снижение переменного напряжения ниже допустимого предела. При этом устойчивость контроля наличия заземления сохраняется при изменении сетевого напряжения в широких пределах. 2 ил. i (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПИЬЛИН (; (11 К 19! 165
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОсудАРстВенный НОмитет
ПО ИЭОВРЕ %КИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4774493/ 21 (22) 27.12.89 (46) 15.(11.92. Бип. Y 2 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро с опытным производством Кинского радиотехнического института (72) В.И.Куценко и С.N.Äðîçäîâñêèé (53) 621.317 ((188.8) (56) Авторское свидетельство С(. СР (" 12(15(142, кл. (: (11 К 19/165, 1986.
Авторское свидетельство СССР
N - 1567989, 1988. (54) УстР()истВ(! к()н cv(UF(ЯАНемз)ениЯ (57) Изобретение может быть использовано в электротехнических и радио- . электронных системах для KohTpolIH наличия заземления, а также контроля выхода переменного напряжения питания за пределы заданного диапазона. 1(ель
Изобретение относится к электротехнике и мбжет быть использовано в электротехнических и радиоэлектронных системах для контроля наличия заземления, а также контроля выхода переменного напряжения питания за пределы заданного диапазона.
Целью изобретения является повышение надежности контроля и расиирение функциональных J3oзможностей путем введения дополнительных блоков детектора усилителя, элемента ИСКА(ОЧА1()! (ЕЕ
ИЛИ, одновибратора и четвертого компаратора с соответствующими связями.
На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на изобретения — повышение надежности контроля и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит дв» оптрона, первый, второй, третий, четвертый и пятый резисторы, два конденсатора, два диода, два фильтра нижних частот, четыре компаратора, детектор, усилитель, элемент И(:КЛ ЧАНИ !ЕЕ И1(И, одновибратор и индикатор.
Наличие этих элементов с соответствующими связями обе- ïå÷èâ,àåò автоматический контроль наличия переменного напряжения, наличия или отсутствия заземления, превышение переменным напряжением допустимогo предела, снижение переменного напряжения ниже допустимого предела. При этом устойчивость контроля наличия заземления сохраняется при изменении сетевого напряжения в иироких пределах. 2 ил.
@HI,2 — временные диаграммы его работы.
Устройство контроля эаэем; ения (фиг.1) содержит первый 1 и второй 2 конденсаторы, первый 3 и второй 4 диоды, первый 5 и второи Ь оптроны со светодиодами 7 и 8 соответственно, первую 9, вторую 1(1 и третью 11 входные клеммы, фотодиод первого оптрона
12, первый 13 и второй 17 резис(ори, первый фильтр нижних ча.-тот 14, первый компаратор 15, фотодиод второго оптрона 16, второй финит!1 ии;.ии . часТоТ 18, второй комГ!ара Гii(> 19, ).1(.":еtl
ИСК.,ЖЧАИ1 (ЕЕ И!(!! )и, индикатор 21, соединенный с выход и устройства 22, 17()5751 третий 23, четвертый 24 и пятый 25 резисторы, детектор 26, усилитель 27, однонибратор (ждущий мультинибратор)
28 третий 29 и четвертый 3() компаУ
5 раторы, клемму источника питания 31, клеммы первого 32 и второго 33 и опорных напряжений и второй 34, третий 35 и четвертый 36 выходы устройства °
При этом первый вывод каждого из конденсаторов 1 и 2 соединен. соответственно с первой 9 и третьей 11 входными клеммами, а вторые выводы подключены соответственно к катоду . первого диода 3 и аноду светодиода 7 перного оптрона 5 и катоду светодиода
8 нторого оитрона 6 и аноду второго диода 4, анод первого диода 3 соединен с катодом второго диода 4 катодом 20 светодиода 7 первого оптрона 5, анодом светодиода 8 второго оптрона 6 и второй входной клеммой 10, анод фотодиода 12 первого оптрона 5 под ключен к первому резистору 23 и входу 25 первого фильтра 14, выход которого соединен с четвертым резистором 24 и первым входом первого компаратора
15, анод фотодиода 16 второго оптрона
6 подключен ко второму резистору 17 ,и входу второго фильтра 18, выход которого соединен с пятым резистором
25 и первым входом второго компаратора 19, другие выводы четвертого 24 и пятого резисторов 25 соединены между собой и с третьим резистором
23, вторые выводы первого 13 и второго резисторов 17 соединены с другими выводами третьего резистора 23 и подключены к общему проводу, а катоды фотодиодон 12 и 16 обоих оптронов
5 и 6 объединены и подключены к клемме питания 31, вход детектора 26 подключен к объединенным выводам третьего 23, четвертого 24 и пятого 45
25 резисторов, выход соединен с входом усилителя 27, выход которого подключен к объединенным вторым входам первого 15 и второго 19 компараторов, объединенным первым входом третьего 29 и четвертого 3() комиараторов, второму входу индикатора 21 и второму выходу устройства 34, выходы первого 15 и второго 19 компаратора подключены к входам элемента 20
ИСКЛР)ЧИМЦЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом однонибратора 28, выход которого подключен к первому входу индикатора 21 и первому выходу 22 устройства, вторые входы третьего 29 и четвертого 3О компараторон соединены соответственно с клеммами первого
32 и второго 33 внешних опорных напряжений, а выходы третьего 29 и четвертого 30 компараторов подключены соответственно к третьему и четвертому входам индикатора 21 и третьему
3) и четвертому 36 выходам устройства, Устройство контроля наличия заземления работает следующим образом.
К клеммам 9 и 11 подключается источник переменного (сетеного) напряжения (фиг.2а), к клемме 1Π— заземление (корпусное). 11ри подключении к клемме 1О заземления напряжение между одной из клемм 9 или 11 и кле((мой 1() равно сетевому, а между другой клеммой и клеммой 1() близко к нулю.
Пусть сетевое напряжение будет между клемами 9 и 1(). Протекание тока через световод 7 оптрона 5 вызывает формирование оптического сигнала длительностью, примерно равной длительности полупериода сетевого напряжения (фиг.2б). Под действием этого оптического сигнала открывается фотодиод
12 оптрона 5. Выделен>ый на резисторе
13 импульс напряжения через фильтр нижних частот 14 посту(и(ет на первый (неинвертирующий) вход компаратора
15, постоянная времени фильтра 1 выбрана сравнительно небольшой, так как фильтр служит только для подавления помех. Поскольку между клеммами
1((и 11 напряжение мало, то светодиод
8 оитрона 6 закрыт, на первый вход второго компаратора 19 через второй фильтр 18 поступает нулевой уровень (фиг. 2в) .
Одновременно напряжение с выхода фильтра 14 через резистор 24 подается на вход детектора 2h, который выделяет огибающую сетевого напряжения (фиг.2) и подает ее на усилитель 27.
С выхода усилителя 27 на вторые (иннертирующие) входы компараторов 15 и 19 поступает опорное напряжение, выбранное меньшим напряжения на первом входе компаратора 15 в момент амплитуды сетевого напряжения. На выходе компаратора 15 в эти моменты вырабатываются положительные импуль— сы, поступающие на первый вход схемы
ИСК)Р)ЧА1 М 1ЕЕ ИПИ 20. так как на второй вход схемы ИСРП )ЧИ)1(1Е), И)И 20 с входа компаратора 19 поступает низкий уро1 "Р 751 вень, на выходе гхеil : )({>орн(е(р" >òãя попожитель({ы< им{(ус(вci < (иг ° д) > запуск»э((q(е одноьч.(.pB Top 28, к«тор«я работает в режи. (е повторное о злпу< к;{, <: т. е. следующии импу.:;ьс J{B лход одновибратора 2({ подается до о« с и;1H»H
Формирования его вь{ходнс гс им> ульсл и BJ>{ñокий >jp<7Be»н(«{3 Р«(хое «с>(\«{ов«{б ратора 28 B этом с",учле подлерж(;влет10 ся постоянно и поступ(<«т на вход индикатор.i 21 и на выход 2), си нллизируя о наличии заземления (
ЕСЛИ ИСТОЧНИК ПсРЕМЕННО«" O НаПРЯжения подключе.. к клеммам 9 и 11 таким образон{, что напряжение будет л(ежду клеммами 1 1 и 11, То ан:l H гичным образом работает второй канал через оптро«{ (>. ))- 1 выхoil,е компарлторл
15 низкий уровень, поэтому импугьсь(20 в момент амплитуды сетевого напряжения с выхода компараторл 19 через элемент 2(«поступают нл Bxo>I од({о({({с>рлтора 28, на его выходе также сохраняется высок;(й уровень, с({гнллизируя 25 о наличии заземе(ения
11ри обрыве корпусного заземления сетевое напряжение ока зывл«тся приложенне(м ме««<Д : T <емм (и>< 9 и 1 1 . Ko«{JI»«(— гаторы 1 и 2 .". ка-. Ы(,»JTr B вь(кс(нэче>{«{«(н <(30, "t O C! t <
Стн ПЕРЕМЕ({НОГ< НЛПРЯжЕНИЯ ПРОтЕКЕ«Ет через дабл оптрс на 5 и Ь, и<> его ве><({— чина за счет емкостных с»прот(влеш{й
35 двух конденсаторов 1 .() > вклнэченных посл< довательно, примерно B >QB { рлзл меньше (фиг. 2б, в) . (;оот«{етгтве«{«(<э н(ее{ь«<(и«1(уровень напряжения появляе>ся
«{а входах обоих >H!IbTpoB 1({ и 18„
В силу этого лмп<{итудл ин{пульсов напряжения нл входах компарлторов 15 и 19 также уменыллетгя примерно в двл рл.эа. Пр«(.этом ум< HJ>t<>"нные уровни с выходов <)H!Iьтров 1(и 18 чер з р»зисторы 2- J и 25, образующие вместе с резисторами 23 с(<ем. сук{И«(рован«{><, ((одлются на вход детекторл 26. )1оскольку происходит суммирование у(эовней, то общий уровень напряжеш(я на
50 входе детектора 26, а следователь«о, опорное напряжение нл вторых входах компараторов 15 и 19 остается практически тем же что и при под({((ючении
Э
5с за земления. ()порное напряжение становитс я болы((е, чем амплитуда напряжения на других входах комплэаторов 15 и 19. ))а выходах компараторов 15 и
19 имп-, >(ьсы OTcròc >",Jó« г. Jt ({ых<.(е
7 «. ({е«(т:1 11(.h.t)i )<)Л!<11 11 1 . 1 (1 „г-л «(л «1ливлетгя постоя;(ный Hl{зкий уров«l{I по этому однгBИ(>рлтор 28 и< р< .с.т,«е г ф< рмировлть импу!JJ гы, т. е. ({л его выходе ((оявляетгя ни {vltl{ у;»в<:нь> поступлн>щий н» выход 22 и Hë индикатор )1, с эгнл<«({зируя ос отгут< твин з л 3 емл е«(ия .
> P О B Е> и Е> Н З П P i{ >
21 и второй выход 3({, сигii;i (изируя о наличии переменного нлпря еш{я, и на Ii»pB»i» входы «
33 — <{«(е(<(нее второе опор«(ое нлпряжени», соответствующее минимальному допустимому напряжению сети. 11ри npeBbItJt««I«{H напряжения сети вер:него пред«слл чапряжение нл выходе усилителя
27 ripe*.Bbtl 29, на его выход» устанавливается вь(" сс к li уровень, Ilc. ñò-:пающий на индикатор )1, а выход 35 сигнализирует о ItpcBJJttJ< «:.Ии (зпряжением сети допустимс го предел,{ (<>«(г. 2ж) . Гри снижении нл (ряжения г ети ниже минимального допустимогс> выходное «(<{пряже ние уси ««(те>(я 27 с глнонится меньюе второго опорного напряжения, г)элб<>ть(вает комплрлтор 30, с его выхода высокий уровень посту(лет нл индикатор 21 и выхс д 36, сигнализируя о снижении напряжения с ети ш{же ми нимлл ьного допустимого (<1>иг. 2 и 31. 1)ри колебаниях напряжения с ети амплитуда импульсов нл вь(лоде Аил«.тра )u H IH 18 изменяетгя, сднлко при эт<>м изменяется и вi:;дное напряжение J.åT»HT<7ðà 2(э. Те«1 cB(1«ll{ l{зменяется выход«(ое HJBð«{üå«{J{» усилите.(я 27, служ; щее опорным для кс мплраторл 15 или 19. 1)зменения опорн эго напряжения с эхраняют относ«{те>«ь«(ь(«(порог срлблтыв.«ш«я компараторл 15 и.«и 19, T е. сраблть ван«{е кон(пар;{тор, проигходит од«{«(аковое, H»çàBèc«(J(o» оТ величины сетевого нлпряжеш{я. 11«этому предлаа <-".Н.<7 Е >СТРO(iCTBO Нал < жпО 1{ «{«(({II«(P УЕт на:п{чие (отсутствие) злз мл< «;ия ри 17()5751 колебаниях напряжения сети в широких пределах. Если пропадает переменное напряжение, то оптроны 5 и б закрываются, на вь.хоцах фильтров 14 и 18 устанавливаются нулевые уровни ° 11оэтому на выходе усилителя 27 и на ньжоде 34 появляется нулевой уровень. Тем самым сигнализируется о пропадании переменного напряжения. Диоды 3 и 4 защищают световоды оптронов 5 и 6 от обратнОго напряжения во время ) смены полярности входного переменного напряжения, 11одстроечные резисторы 13 и 17 позволяют точно выставить уровни напряжения на входах компараторов 15 и 19. Формула изобретения Устройство контроля заземления, содержащее дна конденсатора, первый вывод каждого из которых соединен соответственно с первой и третьей входными клеммами, а вторые выводы подключены соответственно к катоду первого диода и аноду светодиода первого оптрона и катоду светодиода второго оптрона и аноду второго диода, анод первого диода соединен с ,катодом второго диода, катодом светодиода перного оптрона, анодом светодиода второго оптрона и второй входной клеммой, анод фотодиода первого оптрона подключен к первому резистору и входу первого фильтра, выход которого соединен с четвертым резистором и первым входом первого компаратора, анод фотодиода второго оптрона подключеH к второму резистору и входу второго фильтра, выход которого соединен с пятым резистором и первым входом второго компаратора, другие входы четвертого и пятого резисторов соединены между собой и с третьим резистором, второй вывод которого 5 соединен с вторыми выводами первого и второго резисторов и подключен к общему проводу, а катоды фотодиодон обоих оптронов объединены и подключены к клемме питания, а также индикатор и третий компаратор, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля и расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены детектор, усилитель, элемент ИСКЛ)ОЧА1:)1 1ЕЕ ИЛИ, однонибратор (ждущий мультивиб. ратор) и ч етн ертый компаратор, причем вход детектора подключен к объединенным выводам третьего, четвертого и пятого резисторов, выход соединен с входом усилителя, выход которого подключен к объединенным вторым входам первого и нторого компараторов, объединенным первым входам третьего и четвертого компараторов, второму 1 входу индикатора и второму выходу устройства, выходы первого и второго компараторов подключены к входам З-О элемента ИСК)Р)ЧАИ! 1ЕЕ И)Ь, выход которого соединен с входом одновибратора, выход которого подключен к первому входу индикатора и первому выходу устройства, вторые входы третьего и четвертого компараторов соединены соответственно с клеммами первого и второго внешних опорных напряжений, а выходы третьего и четвертого компараторов подключены соответственно к 40 третьему и четвертому входам индикатора и третьему и четвертому выходам устройства. 1705751 1705751 Составитель В.Коваленко Техред М.Моргентал К6рректор Т .Палий Редактор Н. Горват Заказ 190 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ll ll Проиэводственн -издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
