Устройство для регистрации импульсных помех

 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для оценки характеристик импульсных помех в промышленных сетях электропитания Устройство содержит входные клеммы 1, 2, реле 3, тиристор 4. выпрямительный диод 5, индуктивность б. трансформатор 7. конденсаторы 8. 9, 10, резисторы 11.12, источник 13 питания, п измерительных каналов 14. 15- P. n стробируемых формирователей 17, 18 „ К, (п-1)/2хп запирающих диодов 20.21 . D, каждый из измерительных каналов включает пороговые элементы, R - S-триггер, стробируемый инвертор, резисторы, диоды, двухканачьный коммутатор, блок 44 индикации. Устройство позволяет производить определение полярности и оценку амплитуды импульсных помех с повышенной точностью. 2 ия

ав> О ао 2ЯОЛ112 С1 (ЯЦ 5 О()2 R19 04

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам. i i43

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ., " ". ;"

К ПАТЕНТУ (21) 4932306/21 (22) 29.04.91 (46) 15.1193 Бюл. No 41-42 (71) Конструкторское бюро точного электронного машиностроения (72) Борейко M.P. (73) Государственное научно-производственное предприятие "КБТЗМ-OMO" (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ (57) Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для оценки характеристик импульсных помех в промышленных сетях эпектролитания, Устройство содержит входные клеммы

1, 2, реле Э, тиристор 4, выпрямительный диод 5, индуктивность 6, трансформатор 7, конденсаторы 8, 9, 10, резисторы 11, 12, источник 13 питания, и измерительных каналов 14, 15- P, n стробируемых формирователей 17, 18 „К, {n-1)/2хп запирающих диодов 20, 21 D, каждый из измерительных каналов включает пороговые элементы, R — S-триггер, стробируемый инвертор, резисторы, диоды. двухканальный коммутатор, блок 44 индикации.

Устройство позволяет производить определение полярности и оценку амплитуды импульсных помех с повышенной точностью. 2 иа

2003112

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для оценки амплитуды и определения полярности импульсных помех в промышленной сети питания, Ближайшим аналогом предлагаемого устройства является индикатор импульсных помех, содержащий источник питания, диодно-резистивные цепи, стробируемые формирователи, разделительный конденсатор, выполняющий функцию высокочастотного фильтра, два пороговых устройства, адно из которых измеряет импульсы положительной полярности, à другое- импульсы отрицательной полярности, триггеры и блок вывода информации, при этом ко входам пороговых устройств через разделительные диоды и резисторы подключен источник питания, а через конденсатор, разделитель. ные . и шунтирующие диоды измерительные входы устройства, выходы пороговых устройств подключены ко входам стробируемых форми„ ователей, а выходы триггеров к блоку индикации, Данное устройство предназначено для определения полярности импульсов и дискретной оценки их амплитуды. Недостатком его является низкая помехозащищенность вследствие неэквипотенциальности общей точки, относительнс которой ведется оценка амплитуды при различных видах измерения. Кроме того, входные BC-цепи не могут обеспечить достаточное подавление напряжения промышленной частоты, что ведет к увеличению погрешности оценки амплиту ды. Следует также отметить, что данное устройство предназначено для измерения импульсов помехи в целях с постоянной составляющейщей.

Целью предлагаемого изобретения является расширение области применения, повышение точности и помехоустойчивости устройства.

На фиг. 1 привеДена функциональная схема регистратора импульсных помех, на фиг. 2 — структура измерительного канала.

Регистратор импульсных помех содержит измерительные входы 1, 2, шестиконтактное реле 3, тиристор 4, выпрямительный диод 5, индуктивность 6, трансформатор 7 с двумч обмотками; конденсаторы 8, 9 и 10, резисторы 11 и 12, источник питания 13, "и" измерительных каналов 14, 15, 16...Р, стробируемыхформирователей 17, 18, 19... "К", n запирающих диодов 20, 21, 22, 23, 24... Д, в состав каждого из измерительных каналов входят пороговый элемент 25, измеряющий ,амплитуду положительной полярности п

15

40 налов 14, 15, 16,...Р, к этой же клемме заземления подсоединен "минус" источника 13, катод тиристора 4, управляющий вход которого подсоединен к катоду диода 5, а анод к обмотке реле 3, другой конец которой соединен с "плюсом" источника 13 и третьими входами измерительных каналов 14, 15, 16,...Р, первые выходы этих каналов связаны с управляющими входами стробируемых формирователей 17, 18, 19...К, вторые и третьи с блоком индикации 44, Каждый измерительный канал связан со своим формирователем через первый выход, Прямые выходы стробируемых формирователей 17, t8, 19...К связаны с блоком индикации 44.

Каждый канал блока индикации 44 связан с выходами своего измерительного канала и стробируемого формирователя, Прямые выходы каждого из стробируемых формирователей 17, 18, 19...К через запирающие диоды

20, 21, 22, 23, 24...D связаны с стробирующими входами формирователей младших каналов.

Первый вход измерительного канала 14 связан через диод 37, резистор 29 и диод 38 со входом порогового элемента 25, измеряющего положительную полярность и, через диод 39, резистор 31 со входом порогового элемента 26, измеряющего отрицательную полярность, второй вход измерительного канала 14 связан через резистор 30 с анодом диода 38, через резистор 35 со входом порогового элемента 25, через последовательно соединенные резистор 32 и диод 40 и через параллельно подключенный им резистор 33 со входом порогового элемента

26. Третий вход измерител ного канала свяроговый элемент 26, измеряющий амплитуду отрицательной полярности, й-S триггер

27, стробируемый инвертор 28, резисторы

29 — 36,42, диоды 37-41, двухканальный коммутатор 43, блок индикации 44. Первый измерительный вход связан с шестым и четвертым контактами реле 3 и через его перекидной контакт подключен к началу вторичной обмотки трансформатора 7, па, раллельно которой подключен конденсатор

9, а через индуктивность 6 к началу первичной обмотки трансформатора 7, конец которой подсоединен к заземлению и через резистор 12 соединен с концом вторичной обмотки, который, в свою очередь, через конденсатор 10 соединен с первыми входами измерительных каналов 14, 15, 16...P, Второй измерительный вход связан с третьим и пятым контактами реле и через-его перекидной контакт, через резистор 11, выпрямительный диод 5, конденсатор 8 связан с клеммой 45 заземления, которая подсоединена к вторым входам измерительных ка2003112 зан через резистор 34 с измерительным входом порогового элемента 26, выход которога связан с управляющим входом страбируемого инвертора 28, и через диод

41 со входом порогового элемента 25, выход которого является первым выходом измерительного канала 14, Второй выход измерительного канала 14 связан с инверсным выходом триггера 27, а третий — с его прямым выходом. R-вход связан со вторым входом измерительного канала 14 через резистор 36 и через первый канал двухканального коммутатора 43 с выходом страбируемого инвертора 28, S-вход связан со вторым входом измерительного канала 14, через резистор 42 и через второй канал двухканального коммутатора 43 с анодом диода 41 и управляющим входом стробируемаго инвертора 28, а другой вход которого связан с первым выходом измерительного канала 14 и управляющим входом стробируемого формирователя 17, инверсный выход которого подсоединен к четвертому входу измерительного канала 14 и управляющему входу двухканального коммутатора 43. Каналы в зависимости от уровня порога срабатывания пороговых элементов 25, 26 делятся на младшие и старшие. Самый младший измерительный канал 14 настроен на минимальный порог срабатывания и регистрирует импульсные помехи минимальной величины. Самый старший канал Р настроен на максимальный порог срабатывания и регистрирует импульсные помехи максимальной величины. Каждый из измерительных каналов соединен своим первым выходом с управляющим входом своего страбируемого формирователя. Стробирующий вход формирователя 17 самого младшего канала через запирающие диоды 20, 21, 22... связан с выходами стробируемых формирователей старших каналов, причем число диодов равно Сп-1), где и — число измерительных каналов. На страбирующий вход формирователя К самого старшего измерительного канала сигналы эапирания не подаются, т.е. по мере увеличения nopore срабатывания измерительного канала и, соответственно, ега старшинства число запирающих диодов, подсоединенных к стробирующему входу формирователя, уменьшается, Так, при наличии семи измерительных каналов к третьему по старшинству будут и одкл ючаться четыре запирающих диода, к пятому — два. Все измерительные каналы независимоотихстаршинства идентичны и отличаются лишь порогом срабатывания.

Регистратор работает следующим образом. При подключении его измерительных

35 входов к промышленной сети происходит определение фазового провода. Так, при попадании фазы на второй измерительный вход тиристар 4 включается вследствие наличия на ега управлиащем электроде напряжения относительно стада, реле 3 срабатывает, и дроссель 6 подключается к фазовому проводу через контакт 5 зтога реле, а на управляющий электрод за счет перебрасывания контакта 1 к контакту 4 подается нулевой потенциал. При попадании фазы на первый измерительный вход реле не срабатывает, дроссель 6 остается подключенным к первому входу, т.е. к фазе, а на управляющем электроде тиристора 4 будет нулевой потенциал, Таким образом, начал". обмотки II трансформатора 7 будет независима ат разводки промышленной сети подключаться к измерительному входу, который будет подсоединен к фазе. Вследствие того, что опорная точка измерения—

"минус" источника питания 13 заэемлен, и

"О" фазы также эаэемлен, измерения проводятсл во всем тракте относительно эквипотенциальнай точки, которой в данном случае является земля.

Такое решение позволяет значительно повысить помехозащищенность устройства, При этом эа счет наличия дросселя 6 на трансформатор 7 поступает отфильтрованное от импульсных помех напряжение промышленной сети. Это;-;апряжение, наведенное на вторичной обмотке трансформатора 7, направлена в противофазе относительно напряжения на входах 1 и 2 устройства, таким образом происходит подавление напряжения промышленной сети и са входов 1, 2 устройства через конденсаторы 9 и 10 на первые входы измерительных каналов без искажения амплитуды поступают импульсы помех обеих полярностей. При этом дополнительное ослабление напряжения промышленной частоты осуществляется за счет RC-фильтров, образуемых конденсатором 9, резистором 12, конденсатором 1 и входным сопротивлением измерительных каналов, Причем коэффициент подавления промышленной частоты достигает 40 дб, чта coçäàeò вазможность проведения измерения помех в промышленной сети с повышенной та костью.

При отсутствии импульсных сигналов на измерительных входах пороговый элемент 26 на своем выходе имеет логический

"0" эа счет того, что на его входе делителем из резисторов 33., 34 создана лагическал "" ".

На выходе порогового элемента 25 будет логическая 1 эа счет тсга, чга резистор 35 подсоодиняет ега вход к шине нулевого потенциала. При этом ча вход управления ЕО

Таблица 1

Таблица 4

Т аблица 2 30

Таблица 3

50 стробируемого инвертора 28 пораеТса сигнал логического "0", т.е, сигнал разрешения передачи информации са входа 1 на выход

У, согласно табл. 1.

Таким образом, на выходах 1 измерительных каналов 14, 15, 16...Р вырабатывается col HBJl Rof ическай "1". Вследствие того, что на управляющие входы стробируе. мых формирователей 17, 18, 19...К через 20 первые выходы измерительных каналов подается сигнал логической 1, запирающие диоды 20, 21, 22. 23, 24...О заперты, т,е, на стробирующих входах также присутствует сигнал логической "1", то согласно табл. 2 на 25 прямых выходах формируется сигнал логической "1", а на инверсных-сигнал логического "0" (см. табл. 2), При этом на четвертый вход измерительных каналов поступает сигнал логического "0", 40 на управляющий вход двухканального коммутатора 43 каждого из измерительных каналов также поступает сигнал логического

"0", что ведет к размыканию каналов в двухканальном коммутаторе 43 (состояние Z 45 табл,З), Таким образом, при состоянии логической "1" на выходах измерительных каналов потенциалы на 8- и S-входах триггера 27 будут равны логическому "0" и на втором и третьем выходах измерительных каналов будут логические "1", (см, табл. 4}, т.е. определение полярности .производиться не будет

При поступлении помехи положительной полярности на входы 1, 2 устройства импульс. отфильтрованный ат напряжения промышленной частоты, поступает на первые входы измерительных каналов и через диод 37, резистор 29, диод 38 каждого канала поступает на входы порогового устройства 25 всех измерительных каналов. В зависимости от величины поступившего импульса срабатывает ап ределенное число пороговых элементов 25, и на первых выходах этих каналов формируется логический "0", При этом срабатывают страбируемые формирователи, которые связаны с этими измерительными каналами управляющими входами. На прямых выходах стробируемых формирователей вырабатывается логический "0", Однако за счет наличия запирающих диодов 20, 21, 22, 23, 24,Д с прямых выходов формирователей старших каналов, связанных с теми измерительными каналами, на первых выходах которых сформировался сигнал логического "0", поступает на стробирующие входы младших каналов сигнал логического "0", что ведет к формированию на их прямых выходах сигнала логической "1" (cM, табл, 2), т.е. выходы стробируемых формирователей младших каналов при поступлении сигнала помехи не меняют своего состояния за исключением лишь одного — старшего из них, на прямом выходе которого вырабатывается логический "0". Таким образом производится оценка амплитуды поступившего сигнала.

При этом с инверсного выхода стробируемого формирователя старшего из сработавших измерительных каналов на четвертый вход измерительного канала, связанного с ним по входу управления, поступает логическая "1". Зтот сигнал поступает на управляющий вход двухканального коммутатора 43 и замыкает контакты ега каналов (см, табл.

3), Вследствие того, чта на выходе порогового элемента 26 сохраняется логический "0", который подается на вход управления Ео стробируемого инвертора 28. а на другой

2003112 вход этого инвертора с выхода порогового элемента 25 подается сигнал логического

"0". на выходе стробируемого инвертора 28 формируется сигнал логической "1" (см. табл. 1), который подается через замкнутый канал коммутатора 43 íà R-вход триггера 27, при этом на его S-вход подается сигнал логического "0". На инверсном выходе триггера 27 вырабатывается по-прежнему сигнал логической единицы, а на прямом "0" (см, табл. 4), Таким образом, распознается положительнал полярность импульса помехи, Распознавание производится лишь в старшем канале, который окончательно оценивает амплитуду. В младших измерительных каналах распознавание не производится вследствие наличия на их четвертых входах сигнала логического "0".

При поступлении импульса отрицательной полярности этот сигнал поступает на первый вход и через диоды 39, 40 и резисторы 31, 32 каждого из измерительных каналов поступает на вход пороговых устройств

26. При этом, если порог срабатывания ниже уровня поступившего сигнала, то на выходе вырабатывается сигнал логической "1" вследствие того, что при прохождении сигнала отрицательной полярности происходит запиоание пороговых элементов 26, Этот сигнал через диод 41 нос гупает на вход порогового элемента 25 и на первых выходах измерительных каналов вырабатывается сигнал логического "0", который поступает на входы стробируемых формирователей. Далее, как и при поступлении положительного сигнала помехи, происходит измерение амплитуды поступившего сигнала путем запирания стробируемых формирователей младших каналов посредР выми входами соответствующих каналов блока индикации, вторь е и третьи выходы

;измерительных каналов соединены с вторыми и третьими входами соответствующих каналов блока индикации, каждый измерительный канал содержит RS-триггер, три диода, пять резисторов и два wроговых элемента, при этом в каждом измерительном канале катод первого диода, объединенные первые выводы первого, второго, четвертого и плгого резисторов и первый вывод третьего резистора являются соответственно первым, вторым и

55 третьим входами измерительного канала, второй вывод второго резистора соединен с катодом второго диода, вторым выводом третьего резистора и входом второго порогового элемента, второй вывод первого резистора соединен с катодом третьего диФормула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

ИМПУЛЬСНЫХ ПОМЕХ, содержащее источник питания, и-канальный блок индикации, конденсатор, п стробируемллх формирователей, и измерительных каналов, объединенные первые входы которых соединены с одной из обкладок конденсатора, обьединенные вторые входы измерительных каналов подключены к минусовому выводу источника питания, соединенному с общей шиной устройства, обьединенные третьи входы измерительных каналов соединены с плюсовым выводом источника питания, первые выходы измерительных каналов с первого по и-й соединены с управляющими входами одноименных стробируемых формирователей, прямые выходы которых соединены с перством подачи на их стробирующие входы через запирающие диоды 20, 21, 22, 0 сигнала логического "0". С инверсного выхода формирователя старшего из сработавших

5 измерительных каналов на четвертый вход измерительного канала подается сигнал логической "1", который поступает на коммутатор 43 и замыкает оба его канала, при этом на S-вход триггера 27 поступает сигнал

10 логической "1", этот же сигнал поступает и на вход управления стробируемого инвертора 28, что ведет к размыканию его выхода— состоянию Z (см. табл. 1), При этом на вход

R триггера 27 поступает сигнал логического

15 "0", и на прлмом его выходе формируется

IlQ-ïðå KHåìó сигнал логической "1", а на инверсном появляется сигнал логического

"0", что свидетельствует о том, что измеренный импульс имеет отрицательную поляр20 ность, Сигналы с прямого выхода стробируемого формирователя, связанного по управляющему входу со старшим из сработавших измерительных каналов, и сигналы с выходов триггеров 27 старшего из

25 сработавших измерительных каналов поступают на блок индикации 44, где занослтся в память, Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить оценку амплиту30 .ды и полярности импульсных помех в промь.шленной сети с повышенной точностью, что достигается увеличением коэффициента подавления промышленной частоты без искажения импульсов помехи, а также

35 повышением помехоустойчивости устройства, (56) Авторское свидетельство СССР

N 1366955, кл. 6 01 R 19/04, 1988.

03112

11,20 ода и входом первого порогового элемента, выход которого является первым выходом измерительного канала, инверсный и прямой выходы RS-триггера являются соответственно вторым и третьим выходами измерительного канала, вторые выводы четвертого и пятого резисторов соединены соответственно с R- u S- входами

RS-триггера, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, повышения точности и помехоустойчивости устройства, в него введены (n -1)/2 ° n запирающих диодов, тиристор, выпрямительный диод, два резистора, трансформатор, индуктивность, второй и третий конденсаторы, шестиконтактное реле с двумя перекидными контактами, а в каждый измерительный канал введены шестой, седьмой, восьмой и девятый резисторы, четвертый и пятый диоды, стробируемый инвертор и двухканальньЬ ком мутатор, управляющий вход которого является четвертым входом измерительного канала, при этом обьединенные третьи входы измерительных каналов через о6мотку реле соединены с анодом тиристора, катод которого соединен с общей шиной устройства непосредственно. и через второй конденсатор с управляющим электродом, подключенным через последовательно соединенные выпрямительный диод и первый резистор к первому . перекидному контакту реле, обьединенные третий и пятый контакты которого образуют второй вход устройства, обьединенные четвертый и шестой контакты образуют первый вход устройства, а второй перекидной контакт подключен к началу-вторичной обмотки трансформатора непосредственно и через индуктивность к началу первичной обмотки трансформатора, конец которой соединен с общей шиной устройства, третий конденсатор подключен параллельно вторичной обмотке трансформатора, конец которой соединен с второй обкладкой первого конденсатора непосредственно и через второй резистор с общей шиной устройст1р ва, инверсные выходы стробируемых формирователей подключены к четвертым входам соответствующих измерительных каналов, а прямой выход каждого i-ro стробируемого формирователя, где 1=2...„n, со15 единен через И запирающих диодов со стробирующими входами всех стробируемых формирователей с первого по (! - 1}-й, при этом к стробируемого входу каждого

K-го стробируемого формирователя под20 ключены n - К запирающих диодов, а в каждом измерительном канале входы R u S триггера соединены соответственно через первый и второй каналы двухканального коммутатора с выходом стробируемого ин25 вертора и выходом второго порогового элемента. управляющий вход стробируемого инвертора соединен с выходом второго порогового элемента и через четвертый диод с входом первого порогового элемента, выход которого соединен с входом строби руемого инвертора, катод первого диода через последовательно соединенные пятый диод и шестой резистор соединен с анодом третьего диода, анод первого диода соединен через седьмой резистор с катодом второго диода, первый, вывод первого резистора соединен соответственно через. восьмой и девятый резисторы с

40 анодами третьего и второго диодов.

2003112

Составитель M.Áîðåéêî

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор: С.Юско

Редактор Н.Семенова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3232

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101