Пороговое устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социаинстнческнх

Республик (tt>840788

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 160479 (2t) 2753010/18-24 51 }М. К,. с присоединением заявки ¹

G 05 В 1/01

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230681. Бюллетень N9 23

Дата опубликования описания 25.06.81 (5З) УДК 62-50 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н.Н. Топтыгин, Г.A. Клементьева и Н.Ф. Фише (71) Заявитель (54) ПОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматике и импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического упРавления как устройство При определенных уровне и фазе постоянного и переменного. напряжения, выдающее сигнал в виде перепадов напряжения, следующих с частотой управляющего напряжения.

Известно пороговое устройство, выполненное на основе операционного усилителя, один из входов которого через один резистор делителя напряжения соединен с источником опорного . напряжения, содержащее ключ, один из выходов которого через другой резистор делителя напряжения соединен с общей шиной, используемое в автоматике и импульсной технике для выдачи сигнала в виде перепада напря- 20 жения при достижении амплитуды входного сигнала определенного уровня P) .

Однако указанное устройство не определяет фазу сигнала переменного тока, что исключает возможность его применения в системах автоматического управления, где необходимо выдавать сигналы при определенных уровнях и фазе входного постоянного и переменного напряжения.

Известен нуль-орган, содержащий ключ, операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен через ограничитель напряжения к источнику сигнала, неинвертирующий вход— через первый масштабирующий элемент к источнику опорного напряжения, а выход — через последовательно соединенные выпрямитель, второй и третий масштабирующие элементы к шине нулевого потенциала (2).

Недостатком известного нуль-органа является ограниченность его функциональных возможностей.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Эта цель достигается тем, что в известное устройство введен источник управляющего напряжения, который подключен ко входу ключа, первый и второй выходы которого соединены соответственно с неинвертирующим входом операционного усилителя и входом второго масштабирующего элемента.

На чертеже приведена функциональная схема порогового устройства.

Устройство. содержит операционный усилитель 1, ключ 2, первый и второй масштабирующие элементы (резисторы) 3 и 4, ограничитель 5 напряже840788 ния, выпрямитель (диод) 6, третий масштабирующий элемент (резистор) 7, источник 8 опорного напряжения, источник 9 сигнала и источник 10 управляющего напряжения. Первый и третий масштабирующие элементы 3 и 7 (резисторы) образуют делитель опорного,напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При положительной полярности опор- 10 ного напряжения от источника 8 пороговое устройство определяет прямую фазу переменного входного напряжения от источника 9 сигнала, совпадающего по частоте и фазе с управляющим напряжением от источника 10, поступающим на вход ключа 2.

При отсутствии входного напряжения от источника 9 сигнала на выходе операционного усилителя 1 устанавливается высокий положительный потенци- 20 ал. В первый полупериод управляющего напряжения, поступающего от источника 10 на вход ключа 2, последний замыкается и на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 устанавливается напряжение срабатывания, определяемое делителем опорного напряжения, состоящим иэ резисторов 3 и 7.

Во второй полупериод управляющего напряжения ключ 2 размыкается и на не.— инвертирующем входе операционного усилителя 1 устанавливается напряжение, равное опорному напряжению от источника 8 и т.д.

При наличии входного напряжения прямой фазы в первый полупериод, когда ключ 2 замкнут, в момент превышения мгновенным значением входного напряжения уровня напряжения срабатывания, на выходе операционного усилителя 1 происходит перепад напряже- 40 ния от высокого положительного уровня к высокому отрицательному уровню, а в момент уменьшения мгновенного значения входного напряжения ниже уровня напряжения срабатывания на вы- 45 ходе операционного усилителя 1 происходит обратный перепад напряжения от высокого отрицательного уровня к высокому положительному уровню. Длительность перепада напряжения на выходе операционного усилителя 1 определяется временем превышения мгновенными значениями входного напряжения уровня напряжения срабатывания.

Во второй полупериод на выходе операционного усилителя 1 сохраняется высокий положительный потенциал и т.д. Таким образом, при входном напряжении прямой фазы с амплитудой, превышающей уровень напряжения срабатывания, на выходе операционного 60 усилителя 1 формируется сигнал в виде отрицательных импульсов напряжения, следующих с частотой управляющего напряжения. При амплитудах входного напряжения прямой фазы, меньших уров- 65 ня напряжения срабатывания, на выходе операционного усилителя 1 установится высокий положительный уровень напряжения.

При увеличении амплитуды входного напряжения обратной фазы до значений, превышающих опорное напряжение, начинает работать ограничитель 5 напряжения, и на инвертирующий вход операционного усилителя 1 поступает напряжение, амплитуда которого меньше опорного напряжения. На выходе операционного усилителя 1 при этом сохраняется положительный уровень напряжения.

Когда полярность опорного напряжения отрицательная, пороговое устрой-. ство определяет обратную фазу входного напряжения. Причем, при отсутствии входного напряжения или наличии на входе напряжения прямой фазы на выходе операционного усилителя 1 устанавливается высокий отрицательный уровень напряжения. При сигнале обратной фазы с амплитудой, равной и выше уровня напряжения срабатывания, на выходе операционного усилителя 1 формируется сигнал в виде положительных импульсов напряжения, следующих с частотой управляющего напряжения.

В момент появления перепада напряжения на выходе операционного усилителя 1 диод б открывается и на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 устанавливается напряжение отпускания, определяемое алгебра-. ической суммой напряжений на резисторе 7, образующейся из опорного напряжения от источника 8 с помощью делителя опорного напряжения, образованного резисторами 3 и 7, и из напряжения с выхода операционного усилителя 1 через делитель напряжения, образованный резисторами 4 и 7.

При обратном перепаде диод б закрывается и на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 устанавливается напряжение срабатывания и г.д.

Таким образом, предлагаемое пороговое устройство выдает сигнал в виде импульсов напряжения, следующих с фиксированной частотой при определенных уровнях и фазе переменного входного напряжения, что расширяет его функциональные воэможности. формула изобретения

Пороговое устройство, содержащее ключ, операционный усилитель, инвертирующий вход которого подключен через ограничитель напряжения к источнику сигнала, неинвертирующий вход — через первый масштабирующий элемент к источнику опорного напряжения а выход — через последовательФ но соединенные выпрямитель, второй

840788 од

Составитель Г. Нефедова

Редактор В. Лазаренко Техред Э Фанта Корректор М. Пожо

Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4761/67

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и третий масштабирующие элементы к шине нулевого потенциала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит источник управляющего напряжения, который подключен ко входу ключа, первый и второй. выходы которого соединены соответственно с неинвертирующим входом операционного усилителя и входом второго масштабирующего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р. 459847, кл. Н 03 К 5/153, 5 G 05 B 1/01r 1972

2. Гутников В.С. Применение операционных усилителей в измерительной технике. Л., "Энергия", 1975, с. 108, рис. 50 (прототип).