Источник питания для меточного измерителя скорости потока газа

(51)5 Н 02 335 ИЗО ОП НИ ЕТЕН АВТО(57) Изобретени ке, в частност электропитания тем исключения ктротехнивторичного ие КПД пуодного нде относится к э к источникамЦель- повыш избыточности ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ МЕТОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ СКОРОСТИ ПОТОКА Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в переносных приборах с автономным источником питания, основанных на меточном методе измерения скорости газового потока и работающих во взрывоопасной среде.Известны транзисторные преобразователи для питания переносных приборов с обратной связью по току нагрузки (Апаров А,Б. и др. Транзисторные преобразователи для низковольтных источников энергии, М.: Энергия, 1978, 96 с.). Недостатком таких преобразователей является невозможность получения двухполярного выпрямленного напряжения. пряжения стабилизатора. Устройство выполнено с использованием транзисторного преобразователя напряжения с трансформаторным выходом, а также диодных и транзисторных блоков выпрямления. Преобразователь работает в режиме импульсного энергопотребления. С помощью оптронного управления обеспечивается увеличение коэффициента преобразования входного напряжения преобразователя на время генерации тепловой метки и поддержание его на минимально необходимом уровне во время паузы, В интервале действия импульса запуска тепловой метки дополнительные потери в преобразователе компенсируются напряжением от дополнительных секций выходного трансформатора. Параметры этих секций выбираются такими, чтобы выпрямленные напряжения преобразователя не изменялись при формировании тепловой метки. 1 ил. Наиболее близким к предлагаемому является искробезопасный источник питания 2,содержащий блок аккумуляторов, транзисторный однотрансформаторный преобразователь напряжения с обратной связью потоку, блок контроля разрядааккумуляторови позволяющий получатьдвухполярное выпрямленное напряжение, Однако этот источник имеет низкий КПД при работе нанагрузку с импульсным энергопотреблением,Особенностью работы приборов, основанных на меточном методе измерения скорости газовых потоков с использованиемтепловых меток, является импульсный характер энергопотребления.Во время генерации тепловой метки потребляемая от источника питания мощность в несколько раз превышает среднее энергопотребление схемы прибора, Сгладить энергопотребление за счет применения емкостных или индуктивных накопителей энергии невозможно, так как допустимые по условиям взрывозащиты величины напряжения, а также емкости и индуктивности элементов схемы не позволяют накопить необходимое для создания требуемого теплового импульса количества энергии.Помимо генератора тепловых меток, от источника питается измерительная часть схемы прибора, требующая для своей работы стабильного напряжения. Поскольку напряжения, получаемые от транзисторного преобразователя, нестабильны вследствие изменения напряжения аккумуляторного блока по мере его разряда и резкого увеличения нагрузки во время генерации тепловой метки, коэффициент преобразования входного напряжения транзисторного преобразователя должен выбираться с учетом того, чтобы получаемые от преобразователя напряжения находились в пределах зоны стабилизации выходного стабилизатора. Поскольку длительность импульса генерации метки намного меньше длительности паузы, большую часть времени напряжения, вырабатываемые преобразователем, оказываются завышенными по сравнению с необходимыми для работы стабилизатора и источник питания работает в неэкономичном режиме.Целью изобретения является повышение КПД источника питания путем исключения избыточного входного напряжения стабилизатора напряжения.Указанная цель достигается за счет того, что в схему источника питания введены выполненные по двухполупериодной схеме транзисторные блоки выпрямления с количеством и, равным количеству диодных блоков выпрямления и 2 п диодно-транзисторных оптронов, а каждая из используемых для выпрямления обмоток трансформатора преобразователя напряжения снабжена двумя группами дополнительных секций, причем ключ установлен в цепи питания последовательно включаемых светодиодов оптронов и соединен управляющим входом с выводами для подключения формирователя сигналов запуска генератора тепловых меток, коллектор - эмиттерные переходы выпрямительных транзисторов включены последовательно с соответствующими дополнительными обмоточными секциями первой группы между выводами соответствующих выпрямительных диодов,а коллектор - базовые переходы через фототранзисторы соответствующих оптроновподключены к соответствующим дополнительным обмоточным секциям второй груп 5 пы.На чертеже приведена функциональнаясхема устройства для числа диодных блокови, равного 2,Источник питания содержит аккумуля 10 торный блок 1, выключатель 2, транзисторный преобразователь напряжения собратной связью по току, включающий всебя транзисторы 3 и 4, трансформатор 5 собмотками 6-13, выпрямительные диоды 14,15 15, 16 и 17, выпрямительные транзисторы18, 19, 20 и 21, оптроны 22, 23, 24 и 25,фильтрующие конденсаторы 26 и 27. К шинам выпрямленного напряжения подключен двухполярный стабилизатор 28.20 Излучающие части оптронов 22-25 соединены последовательно и подключены черезуправляющий транзистор 29 к шинам выпрямленного напряжения. Транзистор 30 состабилитроном 31 в базовой. цепи подклю 25 чен эмиттером к генератору 32 тепловыхметок, а коллектором - к средней точке первичной обмотки трансформатора 5. Базытранзисторов 28 и 30 соединены через резисторы с выходом 33 схемы формирования30 сигнала запуска метки.Источник питания работает следующимобразом,После включения выключателя 2 преобразователь работает в режиме автоколеба 35 ний, поочередно коммутируемыетранзисторы 3 и 4 прикладывают напряжение аккумуляторного блока 1 к частям обмотки 6, и во всех обмотках трансформатора5 наводится переменное напряжение. Вы 40 прямительные диоды 14, 15 и 16, 17 с фильтрующими емкостями 26 и 27 служат дляполучения выходных напряжений преобразователя, подаваемых на вход двухполя рного стабилизатора 28. Параметры обмоток 6,45 7, 10, 11 трансформатора 5 выбирают исходя из условия, чтобы при минимальном напряжении аккумуляторного блока 1,выпрямленные напряжения не выходили занижний предел зоны стабилизации стабили 50 затора 28.Запуск тепловой метки производитсяпо приходу импульса напряжения положительной, полярности с выхода 33 схемы. Вэтом случае на базе транзистора 30 форми 55 руется импульс напряжения, по амплитудеравный напряжению стабилизации стабилитрона 31 и на генератор 32 тепловых меток, включенный в эмиттерную цепьтранзистора 30, также поступает усиленныйпо мощности импульс стабильного напряжения. Поскольку ток, потребляемый преобразователем от аккумуляторного блока 1 резко возрастает, это приводит к увеличению падения напряжения на добавочном сопротивлении аккумуляторного блока, транзисторах 3 и 4 преобразователя и обмотках трансформатора 5. С целью компенсации этих потерь, на время действия импульса запуска метки увеличивается коэффициент преобразования входного напряжения транзисторного преобразователя путем подключения дополнительных частей обмоток 8 и 12 трансформатора. При этом импульсом напряжения, поданным на клемму 33, открывается транзистор 29 и получают питание излучающие части оптронов 22-25, Напряжения от управляющих обмоток 9 и 13 через открытые фотоприемные части оптронов поступают на базы транзисторов 18-21 и открывают их в соответствующие полупериоды напряжения на обмотках трансформатора, Диоды 14-17 при этом закрыты напряжениями на обмотках 8 и 12, а ток нагрузки протекает через транзисторы 18-21, Тем самым, на время действия импульса запуска тепловой метки, дополнительные потери в преобразователе при увеличении нагрузки компенсируются дополнительным напряжением, получаемым от обмоток 8 и 12 трансформатора 5. Параметры обмоток 8 и 12 выбираются такими, чтобы выпрямленные напряжения преобразователя не изменялись при формировании тепловой метки.Источник питания для меточного измерителя скорости потока, использованный в шахтном меточном анемометре АМ, содержит трансформатор, намотанный на ферритовом сердечнике М 2000 НМ 1-17 К 32 209; обмотки имеют следующие числа витков: 6- 10 вит., 7-15 вит 8 и 12 - 25 вит 9 и 13 - 15 вит., 10 - 50 вит., типы транзисторов 3 и 4 - КТ 819 Б, 18 и 19 - КТ 817 Б, 20 и 21 - КТ 816 Б, оптроны 22-25 - АОТ 127 А, стабилизатор 28 - микросхема К 142 ЕН 6 с выходными напряжениями+5 В, напряжение аккумуляторного блока 1,2-1,4 В. Применение предлагаемой схемы источника питания позволяет повысить длительность непрерывной работы прибора без подзаряда аккумулятора или при сохранении заданной длительности работы применять аккумулятор меньшей емкости, снизить массу и стоимость прибора. Так, использование предлагаемого источника питания позволи 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ло снизить потребление от аккумулятора НКГЦ,5-1 ток с 650-700 Ма по известной схеме, до 380-420 мА - по предлагаемой; потребление тока при запуске метки для обеих схем было одинаково и составляло около 1,5 А.Формула изобретен ия Источник питания для меточного измерителя скорости потока газа, содержащий двухтактный транзисторный однотрансформаторный преобразрватель напряжения с обратной связью по току, питающий вход которого подключен к выходу аккумуляторного блока, соединенному с выводами для подключения питающей цепи генератора тепловых меток с "импульсным энерго- потребителем, по крайней мере, один, выполненный по двухполупериодной схеме диодный блок выпрямления, входы которого соединены с основными секциями соответствующей обмотки, трансформатора преобразователя напряжения, а выход - с выводами для подключения питающей цепи стабилизатора напряжения измерительного комплекса с равномерным энергопотреблением, выводы .для подключения формирователя сигйалов запуска генератора тепловых меток, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения КПД путем исключения избыточности входного напряжения стабилизатора напряжения, в него введен ы выпал нен ные по двухполупериодной схеме транзисторные блоки выпрямления с количеством и, равным количеству диодных блоков выпрямления, и 2 п диоднотранзисторных оптронов, а каждая из используемых для выпрямления обмоток трансформатора преобразователя напряжения снабжена двумя группами дополнительных секций, причем ключ установлен в цепи питания последовательно включенных светодиодов оптронов и соединен управляющим входом с выводами для подключения формирователя сигналов запуска генератора тепловых меток, коллектор - эмиттерные переходы выпрямительных транзисторов включены последовательно с соответствующими дополнительными обмоточными секциями первой группы между выводами соответствующих выпрямительных диодов, а коллектор - базовые переходы через фототранзисторы соответствующих оптронов подключены к соответствующим дополнительным обмоточным секциям второй группы,,Николь да Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 аказ 11 ВНИ