Многоканальный компаратор напряжения с гальванически изолированными каналами

Авторы патента:

H03K5/00 - Способы и устройства для формирования и преобразования импульсов, не отнесенных к какой-либо группе данного подкласса (схемы регенеративного действия H03K 3/00,H03K 4/00; с использованием нелинейных магнитных или диэлектрических устройств H03K 3/45)

G05B1/01 - Регулирующие и управляющие системы общего назначения; функциональные элементы таких систем; устройства для контроля или испытания таких систем или элементов (пневматические и гидравлические приводы или системы, действующие с помощью пневмогидравлических средств вообще F15B; вентили как таковые F16K; механические элементы конструкции G05G; чувствительные элементы /датчики/ см. в соответствующих подклассах, например в G12B, в подклассах классов G01,H01; устройства для корректирования см. в соответствующих подклассах, например H02K)

Владельцы патента RU 2618356:

Открытое акционерное общество "Рязанское конструкторское бюро "Глобус" (RU)

Изобретение относится к системам автоматического управления и контроля. Многоканальный компаратор напряжения с гальванически изолированными каналами содержит генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик номера контролируемого канала, дешифратор, ОЗУ кодов значений контролируемых напряжений и кода вида контроля, ЦАП, компаратор напряжения, цифровой логический элемент «Исключающее ИЛИ», триггер фиксации выхода напряжения за установленное значение, аналоговый мультиплексор, шину запуска устройства, магистраль выбора напряжения, магистраль опроса напряжения, магистраль кода предельного значения напряжения, резисторы, ограничивающие броски входного тока при изменении входного напряжения, оптопары транзисторные, конденсаторы, диоды защиты от обратного напряжения, импульсные трансформаторы, переменные резисторы. Не требуется отдельных, гальванически изолированных источников питающего напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к системам автоматического управления и контроля, в частности, для фиксации случая выхода напряжения гальванически изолированных или находящихся под разными потенциалами источников напряжения за установленные значения.

Наиболее близким по технической сути является гальванически изолированный компаратор напряжения с питанием от входного сигнала по патенту №2540808, содержащий регулируемый стабилитрон, диодную оптопару, КМОП микросхему с триггером Шмитта и пять резисторов, обеспечивающий гальваническую развязку от входного сигнала и не требующий изолированного источника питания.

Недостатком данного компаратора напряжения является фиксированный уровень напряжения компарирования с большим значением минимального уровня напряжения компарирования, определяемым падением напряжения на регулируемом стабилитроне (2,5В), светодиоде оптопары (примерно 1,5В) и токозадающем резисторе светодиода оптрона.

Цель изобретения - создать многоканальный компаратор напряжения с гальванически изолированными каналами, не требующими дополнительных источников напряжения питания и устанавливаемыми уровнями компарирования напряжения по интерфейсу, индивидуально для каждого канала.

Предлагается многоканальный компаратор напряжения с гальванически изолированными каналами, содержащий генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик номера контролируемых каналов, дешифратор, ЦАП, ОЗУ кодов значений контролируемых напряжений и кода вида контроля, компаратор напряжения, цифровой логический элемент «Исключающее ИЛИ», триггер фиксации случая выхода контролируемого входного напряжения за установленное значение, аналоговый мультиплексор, шину запуска устройства, магистраль опроса контролируемых напряжений, магистраль установки уровня компарирования контролируемого напряжения, резисторы, ограничивающие бросок входных токов от изменения входных напряжений, оптопары транзисторные, конденсаторы, диоды защиты от обратного входного напряжения, импульсные трансформаторы, переменные резисторы.

Основное назначение многоканального компаратора напряжения с гальванически изолированными каналами - поочередный контроль напряжения различных источников и фиксация случая выхода напряжения контролируемого источника напряжения за установленное для него значение.

На чертеже представлена структурная схема многоканального компаратора напряжения с гальванически изолированными каналами.

На чертеже изображены:

1 - резистор, ограничивающий броски входного тока при изменении входного напряжения;

2 - оптопара транзисторная;

3 - конденсатор;

4 - диод защиты от обратного входного напряжения;

5 - импульсный трансформатор;

6 - переменный резистор;

7 - аналоговый мультиплексор;

8 - двоичный счетчик номера контролируемых каналов;

9 - генератор тактовых импульсов;

10 - дешифратор;

11 - ОЗУ кодов значений уровня компарирования контролируемых напряжений и кода вида контроля;

12 - ЦАП;

13 - компаратор напряжения;

14 - цифровой логический элемент «Исключающее ИЛИ»;

15 - триггер фиксации случая выхода контролируемого входного напряжения за установленное значение;

Uвx.1 - Uвx.n - измерительные входы;

OV.1 - OV.n - общие выводы измерительных входов;

+U - питающие напряжение устройства;

OV - общий вывод устройства;

Пуск - шина запуска устройства;

М - магистраль выбора контролируемого напряжения;

N - магистраль опроса контролируемого напряжения;

Н - магистраль кода предельного значения контролируемого напряжения;

Отказ - сигнал выхода напряжения в контролируемом канале за установленное значение напряжения компарирования.

Многоканальный компаратор напряжения с гальванически изолированными каналами работает следующим образом.

В каждом канале многоканального компаратора конденсатор 3 через измерительный вход и резистор 1 заряжается до напряжения подключенного источника напряжения. Низкий логический уровень сигнала в шине Пуск держит в исходном состоянии двоичный счетчик номера контролируемых каналов 8, триггер фиксации случая выхода контролируемого напряжения за установленное значение 15 и блокирует работу генератора тактовых импульсов 9.

Многоканальный компаратор напряжения с гальванически изолированными каналами начинает работать при переключении в высокий логический уровень сигнала в шине Пуск. Совпадение разрешающих сигналов на входах генератора тактовых импульсов 9 запустит генератор. Двоичный счетчик номера контролируемых каналов 8 установит в магистрали выбора контролируемого напряжения М код первого канала. По коду в магистрали М ОЗУ кодов значений уровня компарирования контролируемых напряжений и кода вида контроля 11 установит код значения напряжения компарирования в магистрали Н и код вида контроля для первого канала, аналоговый мультиплексор 7 подключит к прямому входу компаратора напряжения 13 первый канал, дешифратор 10 подготовит к включению оптопару транзисторную 2 первого канала. ЦАП 12 по коду в магистрали предельного значения контролируемого напряжения Н установит на инверсном входе компаратора 13 напряжение компарирования для первого канала.

Дешифратор 10 по низкому уровню импульса с выхода генератора тактовых импульсов 9 включит оптопару транзисторную 2 первого канала, транзистор которой подключит конденсатор 3 первого канала к первичной обмотки импульсного трансформатора 5 первого канала. На вторичной обмотке импульсного трансформатора 5 первого канала сформируется импульс напряжения с амплитудой, пропорциональной входному напряжению первого канала. Импульс напряжения через переменный резистор 6 первого канала, служащий для компенсации разброса коэффициента передачи импульсного трансформатора 5, и аналоговый мультиплексор 7 поступит на прямой вход компаратора 13. На время превышения напряжения импульса с аналогового мультиплексора 7 напряжения компарирования для первого канала, установленного на инверсном входе компаратора 13, на выходе последнего сформируется высокий логический уровень.

Цифровой логический элемент «Исключающее ИЛИ» 14 определяет вид контроля канала. Если в ОЗУ кода вида контроля 11 для данного канала заложен логический 0, то на выходе логического элемента «Исключающее ИЛИ» 14 будет логическая 1 при логической 1 на выходе компаратора 13, следовательно, данный канал фиксирует превышение входным напряжением установленного значения напряжения компарирования для данного канала. Если в ОЗУ кода вида контроля 11 для данного канала заложена логическая 1, то на выходе логического элемента «Исключающее ИЛИ» 14 будет логическая 1 при логическом 0 на выходе компаратора 13, следовательно данный канал фиксирует снижение входного напряжения ниже установленного значения напряжения компарирования для данного канала.

Фронт отрицательного импульса с генератора тактовых импульсов 9 запишет результат контроля в триггер фиксации случая выхода контролируемого напряжения за установленное значение 15 и увеличит значение кода в двоичном счетчике номера контролируемого канала 8 на 1. Если в триггер фиксации случая выхода контролируемого напряжения за установленное значение 15 записан 0, что соответствует нахождению напряжения на входе контролируемого канала в допуске, следующий импульс с генератора тактовых импульсов 9 запустит контроль напряжения в следующем канале. Запись в триггер фиксации случая выхода контролируемого напряжения за установленное значение 15 логической 1 соответствует нахождению напряжения на входе контролируемого канала вне допуска. Эта логическая 1 по инверсному входу генератора тактовых импульсов 9 блокирует его работу и работу многоканального компаратора напряжения с гальванически изолированными каналами.

Время опроса одного канала в многоканальном компараторе напряжения с гальванически изолированными каналами зависит от параметров оптопары транзисторной 2, импульсного трансформатора 5 и составляет несколько мкс. Длительность паузы, при обращении к одному каналу, зависящая от количества каналов в многоканальном компараторе напряжения, должна обеспечить заряд конденсатора 3 через резистор 1 до напряжения контролируемого источника напряжения.

При необходимости контроля источника напряжения по максимальному и минимальному значениям используют два канала многоканального компаратора. В одном канале устанавливается вид контроля на превышение контролируемого напряжения установленного верхнего значения напряжения, в другом - на снижение контролируемого напряжения ниже установленного нижнего значения. При необходимости контроля источника напряжения по максимальному и минимальному значениям в двухполярном диапазоне используют два канала многоканального компаратора и в одном канале меняют местами выводы Uвx. и OV. Для защиты канала от обратного входного напряжения служит диод 4.

Гальваническая изоляция каждого канала в многоканальном компараторе напряжения осуществляется импульсным трансформатором 5 и оптопарой транзисторной 2.

Многоканальный компаратор напряжения с гальванически изолированными каналами, содержащий генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик номера контролируемого канала, дешифратор, ОЗУ кодов значений контролируемых напряжений и кода вида контроля, ЦАП, компаратор напряжения, цифровой логический элемент «Исключающее ИЛИ», триггер фиксации случая выхода контролируемого входного напряжения за установленное значение, аналоговый мультиплексор, шину запуска устройства, магистраль выбора контролируемого напряжения, магистраль опроса контролируемого напряжения, магистраль кода предельного значения контролируемого напряжения, резисторы, ограничивающие броски входного тока при изменении входного напряжения, оптопары транзисторные, конденсаторы, диоды защиты от обратного входного напряжения, импульсные трансформаторы, переменные резисторы, причем, измерительный вход каждого канала соединен с первым выводом резистора, ограничивающего броски входного тока при изменении входного напряжения, второй вывод резистора соединен с коллектором транзистора оптопары транзисторной, первым выводом конденсатора и катодом диода защиты от обратного входного напряжения, эмиттер транзистора оптопары транзисторной соединен с положительным выводом входной обмотки импульсного трансформатора, общий вывод измерительного входа каждого канала соединен с вторым выводом конденсатора, отрицательным выводом входной обмотки импульсного трансформатора и анодом диода защиты от обратного входного напряжения, положительный вывод выходной обмотки импульсного трансформатора в каждом канале соединен с первым выводом переменного резистора, второй вывод которого соединен с соответствующим входом аналогового мультиплексора, отрицательный вывод выходной обмотки импульсного трансформатора в каждом канале компаратора напряжения соединен с общим выводом устройства, шина запуска устройства соединена с прямым разрешающим входом генератора тактовых импульсов, инверсным входом установки в исходное состояние двоичного счетчика номера контролируемого канала, инверсным входом установки в исходное состояние триггера фиксации случая выхода контролируемого напряжения за установленное значение, инверсный выход генератора тактовых импульсов соединен с инверсным входом разрешения дешифратора и прямыми динамическими входами двоичного счетчика номера контролируемого канала и триггера фиксации случая выхода контролируемого напряжения за установленное значение, магистраль выбора контролируемого напряжения с выхода двоичного счетчика номера контролируемого канала соединена с адресными входами аналогового мультиплексора, дешифратора и ОЗУ кодов значений контролируемых напряжений и кода вида контроля, каждая шина магистрали опроса контролируемого напряжения с выхода дешифратора соединена с катодом светодиода оптопары транзисторной соответствующего канала, аноды светодиодов оптопар транзисторных соединены с питающим напряжением устройства, магистраль кода предельного значения контролируемого напряжения с выхода ОЗУ кодов значений контролируемых напряжений соединена с входами ЦАП, шина кода вида контроля с выхода ОЗУ соединена с первым входом цифрового логического элемента «Исключающее ИЛИ», выход ЦАП соединен с инверсным входом компаратора напряжения, прямой вход которого соединен с выходом аналогового мультиплексора, выход компаратора напряжения соединен с вторым входом цифрового логического элемента «Исключающее ИЛИ», выход которого соединен с входом D триггера фиксации случая выхода контролируемого напряжения за установленное значение, выход триггера фиксации случая выхода контролируемого напряжения за установленное предельное значение соединен с инверсным входом разрешения генератора тактовых импульсов и является выходом многоканального компаратора напряжения с гальванически изолированными каналами.

Похожие патенты:

Импульсный селектор // 2595960

Изобретение относится к импульсной технике. Техническим результатом является уменьшение аппаратурных затрат.

Импульсный селектор // 2580804

Изобретение относится к импульсной технике. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения воспроизведения операций, где есть длительности положительных импульсных сигналов, синхронизированных по переднему фронту.

Устройство формирования сигналов управления (2 варианта) // 2580476

Предлагаемая группа изобретений относится к области электронной техники и может быть использована в системах управления, где требуется высокая надежность выполнения заданного режима, например, в системах управления космическими аппаратами, в авиационной технике и в других системах.

Система стабилизации задержки // 2580445

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться для синхронизации генераторов импульсных напряжений. Достигаемый технический результат - стабилизация задержки последовательности импульсов независимо от частоты их следования.

Устройство поиска импульсивных излучателей // 2576466

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиотехнических системах. Технический результат - повышение точности определения дальности до импульсного излучателя.

Дифференциальный измерительный преобразователь // 2566333

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерительным преобразователям с частотной формой выходных сигналов. Технический результат - уменьшение погрешности и повышение быстродействия дифференциального измерительного преобразователя.

Импульсный селектор // 2542916

Импульсный селектор предназначен для воспроизведения операции submed(τ1,…,τ7), где τ1, …, τ7 есть длительности положительных импульсных сигналов x1,…,x7∈{0,1}, синхронизированных по переднему фронту, и может быть использован в системах автоматического регулирования и управления как средство предварительной обработки информации.

Управляемое устройство задержки // 2542576

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к управляемым устройствам задержки сигналов, и может быть использовано в системах радиоэлектронного подавления для формирования управляемой задержки высокочастотных сигналов.

Избирательный усилитель // 2507676

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в устройствах фильтрации радиосигналов, телевидении, радиолокации. Техническим результатом является повышение добротности амплитудно-частотной характеристики избирательного усилителя и его коэффициента усиления по напряжению на частоте квазирезонанса fo.

Избирательный усилитель // 2507675

Комплекс средств автоматизации системы управления боевыми средствами // 2615805

Изобретение относится к военной технике, а именно к системам управления боевыми средствами, и может быть использовано для автоматизированного управления огнем, движением и защитой бронетанковой техники.

Технологическая линия и способ автоматизированного производства строительных материалов // 2606424

Изобретение относится к производству строительных материалов. Технологическая линия для автоматизированного производства строительных материалов состоит из дробильно-сортировочного отделения, подготовительного отделения, отделения дорожных смесей, отделения сухих смесей, формовочного отделения, отделения штабелирования отформованных материалов, отделения дозревания, отделения пакетирования и упаковки, отделения транспортировки технологических поддонов и отделения рециклинга образующихся отходов, а также автоматизированных линий транспортировки и позволяет производить широкий ассортимент строительных материалов посредством переработки отходов горного производства, металлургических предприятий и тепловых электростанций.

Установка для приготовления цветных кладочных сухих смесей и цветных товарных бетонов // 2606415

Изобретение относится к устройствам для приготовления цветных кладочных сухих смесей и цветных товарных бетонов, применяемых в строительстве. Установка включает смеситель с устройством загрузки смешиваемых компонентов, датчиком влажности, спектральным датчиком определения характеристик цвета и источником освещения, бункеры сухих наполнителей, бункеры сухого вяжущего, бункеры красящего пигмента.

Способ контроля и управления радиометрическими параметрами строительных материалов // 2606414

Изобретение относится к производству строительных материалов с использованием техногенных отходов промышленности и энергетики и может быть использовано для контроля основных радиоактивных нуклидов природного происхождения.

Гальванически изолированный компаратор напряжения с питанием от входного сигнала // 2595536

Изобретение относится к системам автоматического управления и контроля. Техническим результатом является создание гальванически изолированного компаратора напряжения, не требующего отдельного гальванически изолированного источника питающего напряжения с минимальным уровнем компарирования не более 2 В и не изменяемым током нагрузки во всем диапазоне входного напряжения.

Система и способ управления обработкой почвы сельскохозяйственным орудием (варианты) // 2580449

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к системе почвообрабатывающе-посевного орудия и способу ее управления. Орудие содержит высевающую секцию, датчик, выполненный с возможностью выдачи сигнала, указывающего на почву, смещенную высевающей секцией, и контроллер орудия, соединенный с возможностью сообщения с датчиком.

Устройство управления в киберфизических системах, преимущественно для управления мобильными роботами и/или беспилотными летательными аппаратами // 2578759

Изобретение относится к автоматизированным системам. Технический результат заключается в повышении надежности связи между устройствами.

Системы и способы измерения накопления частиц на поверхностях реактора // 2564301

Изобретение относится к способу измерения накопления частиц на поверхностях реактора. Способ мониторинга смеси частиц и текучей среды включает пропускание смеси, содержащей заряженные частицы и текучую среду, обтекая детектор накопления частиц, измерение электрического сигнала, зарегистрированного детектором в то время, как некоторые заряженные частицы проходят мимо детектора без контакта с ним, а другие заряженные частицы контактируют с детектором, обрабатывание измеренного электрического сигнала, обеспечивая выходные данные, и определение по выходным данным, имеют ли заряженные частицы, контактирующие с детектором, в среднем заряд, отличный от заряженных частиц, проходящих мимо детектора без контакта с ним.

Способы и устройства, повышающие качество твердого топлива // 2561102

Изобретения относятся к химической и топливной отраслям промышленности, а также к охране окружающей среды. Сначала сравнивают данные об исходном образце твердого топлива с одной или более требуемых характеристик после обработки.

Гальванически изолированный компаратор напряжения с питанием от входного сигнала // 2540808

Компаратор двоичных чисел // 2621280

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения средств автоматики и функциональных узлов систем управления. Технический результат заключается в упрощении устройства за счет уменьшения числа типов используемых логических элементов. Технический результат достигается за счет компаратора двоичных чисел, который предназначен для формирования признаков соотношений А>В, А=В, где A=a1a0, B=b1b0 - двухразрядные двоичные числа, задаваемые двоичными сигналами a0, a1, b0, b1 ∈ {0,1}, и содержит три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (11, 12, 13), четыре элемента И (21, 22, 23, 24) четыре элемента НЕ (31, 32, 33, 34). 1 табл., 1 ил.