Устройство искрозащиты

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 0301 ВО (21) 2863959/18-21 ш 868608 51)М. Кл з с присоединением заявки Мо С 01 й 19/18 Государственный комитет СССР по демам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 303981(71) Заявитель ударственный научно-исследовател теплоэнергетического прибо троени 54) УСТРОИСТВО ИСК о Изобретение относится к электроиэмерительной.технике.Известно устройство искрозайитыс гальваническим разделением входныхи выходных цепей и с выходным сигналом постоянного тока, содержащее широтно-импульсный модулятор, разделительный трансформатор, выпрямитель,преобразователь постоянного напряже-.ния в переменное, импульсный трансформатор, блок искрозащиты, состоящий из стабилитрона и ограничительных транзисторов 13 .Недостатком устройства являетсянизкая точность передачи входногсигнала,Известно также устройство искрозащиты с гальваническим разделением входных и выходных цепей и с токовым выходным сигналом, содержащее широтно-импульсный модулятор, раздели.тельный трансформатор, фильтр низкой частоты, усилители напряжения и мощности, а также гальванически разделенные стабилизированный и нестабилизированный источники питания и блок искрозащиты, причем выход нестабилиэированного источника питания подключен к усилителю напряжения постоянного тока и блоку искро защиты 23 .Недостатком устройства является5 невысокая точность передачи входногосигнала, связаннаяс тем, что в нем разделительный трансформатор подключен через конденсатор большой емкости к выходу широтно-импульсного О модулятора и осуществляет передачуимпульсного сигнала к выпрямителю.При этом нестабильность амплитуды выходных импульсов широтно-импульсного модулятора, а также нестабильность параметров выпрямителя в зависимости от изменения температуры не позволяют обеспечить точность передачи входного сигнала лучше 10,5.Кроме того, для передачи импульсов 2 О беэ искажений необходимо индуктивность обмоток разделительного трансформатора выбирать достаточно боль,шой величины, что ухудшает условия обеспечения искробеэопасности выход ной цепи устройства, поскольку ваварийном режиме к.первичной обмотке разделительного трансформатора может прикладываться значительное напряжение промышленной частоты, которое с учетом коэффициента передачи раз 868608делительного трансформатора поступает на вход блока искрозащиты.Другим источником погрешности визвестном устройстве является тообстоятельство, что стабилитронблока искрозащиты, обеспечивающийограничение выходного напряжения добезопасного уровня, подключен параллельно нагрузке. При этом изменениетемпературы окружающей среды вызывает уменьшение обратного сопротивления стабилитрона, что приводит кувеличению паразитного тока утечкичерез стабилитрон, а следовательно,к уменьшению тока нагрузки, т.е.увеличению погрешности передачи входного сигнала.Цель изобретения - повышение надежности искрозащиты выходных цепейустройства и точности передачи входного сигнала.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство искрозащиты,содержащее широтно-импульсный модулятор, разделительный трансформатор,последовательно соединенные фильтрнижних частот, усилитель напряжения,усилитель мощности и блок искрозащиты, а также стабилизированный инестабилизированный источники питания, выход нестабилизированного источника питания подключен к усилителю мощности и блоку искрозащиты,а выход стабилизированного источника питания подключен к усилителюнапряжения, введен релейный элемент,вход которого подключен к выходуразделительного трансформатора,его выход соединен со входом фильтранижних частот, а вход питания релейного элемента соединен с выходомстабилизированного источника питанияпричем разделительный трансформаторвыполнен дифференцирующим,Кроме того, блок искрозащитывключен в цепь отрицательной обратной связи усилителя напряжения.На чертеже представлена схемаустройства искрозащиты.устройство содержит входные клеммы 1, широтно-импульсный модулятор2, разделительный трансформатор 3,релейный элемент 4 с двухпозиционнойхарактеристикой, стабилизированныйисточник 5 питания, параллельновстречно включенные прецизионныестабилитроны б, фильтр 7 нижнихчастот, нестабилизированный,источник8 питания, усилитель 9 напряжения,усилитель 10 мощности, блок 11 искрозащиты, содержащий стабилитроны 12.и ограничительный резистор 13.Удтройство работает следующимобразом.Входной сигнал в виде постоянноготока или напряжения постоянного тока поступает на входные клеммы 1широтно-импульсного модулятора 2,который преобразует этот сигнал в длительность импульсов, пропорциональную текущему значению входного сигнала. Далее эти импульсы поступают на первичную обмотку разделительного трансформатора 3 постоянная времени первичной обмотки которого выбирается такой величины, чтобы на вторичной обмотке разделительного трансформатора 3 действовали продифференцированные импульсы от переднего и заднего фронтов выходных импульсов широтно-импульсного модулятора. Этим достигается предотвращение прохождения составляющей промышленной частоты через разделительный трансформатор, а выходные цепи устройства, т.е. повышается надежность искрозащиты выходной цепи устройства.Импульсами на вторичной обмотке разделительного трансформатора релейный элемент 4 переводится иэ одного крайнего состояния в другое, т.е. на выходе релейного элемента 4 формируется импульсный сигнал, совпадающий по Форме с выходным сигналом широтно-импульсного модулятора 2. Для устранения влияния нестабильности параметров релейного элемента 4 на точность передачи входного сигнала амплитуда выходных импульсов релейного элемента 4 стабилизируется параллельно-встречно включенными прецизионными стабилитронами 6. Далее это импульсное напряжение через фильтр 7 нижних частот поступает на вход усилителя 9 напряжения.При нулевом значении входного сигнала длительность положительных импульсов на выходе релейного элемента равна длительности отрицательных импульсов, следовательно, средняя составляющая напряжения на выходе фильтра 7 нижних частот равна нулю, т.е. сигнал на выходе устрой" ства искрозащиты отсутствует. При подаче на вход устройства искрозащиты сигнала скважность импчльсного сигнала на выходе широтно-импульсного модулятора изменяется, следовательно, изменяется средняя составляющая, поступающая на вход усилителя 9 напряжения, с выхода которого усиленный по напряжению сигнал поступает на вход усилителя 10 мощности.Для Формирования выходного токового сигнала на выходе устройотва искрозащиты используется усилитель 10 мощности, в котором транзистор является, по сути пела, управляемым сопротивлением. Отрицательная обратная связь по постоянному току в устройстве выполнена путем подключения входа усилителя напряжения к выходу блока 11 искрозащиты. При таком способе получения отрицательной обратной связи по постоянному току в значительной степени уменьшается влияние изменения тока утечки через стабилитрон 12, что увеличивает точностьпередачи входного сигнала.При воздействии дестабилизирующих факторов (например при изменении температуры окружающей среды) величина тока утечки 1 через стабилитрон возрастает (за счет уменьшения обратного сопротивления стабилитрона), что приводит к уменьшениютока нагрузки ц, а это, в свою очередь, уменьшает величину напряженияотрицательной обратной связи Ооснимаемого с выхода блока искрозащиты. Следовательно, коэффициент передачи усилителя напряжения увеличивается, т.е. увеличивается ток ц .Тем самым осуществляется компенсацияизменения тока утечки, повышается точность передачи входного сигнала,Относительная погрешность преобра"эования устройства искрозащиты определяется выражениемаЗн-мт Ю 61.нгде М - коэффициент усиления разомк нутого тракта,5 - коэффициент передачи трактацепи отрицательной обратнойсвязи.Величина .11 выбирается из условияобеспечения заданной линейности пре"образования и имеет значение порядка нескольких сотен, при этом влияние изменения тока утечки через стабилитрон 12 уменьшается по сравнению. с известными устройствами в 19 рази, следовательно, повышается точностьпередачи входного сигнала.формула изобретения1. устройство искрозащиты, содержащее широтно-импульсный модулятор,разделительный трансформатор, последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель напряжения,усилитель мощности и блок искрозащиты, а также стабилизированный н нестабилизированный источники питания,выход нестабилизированного источника питания подключен к усилителюмощности и блоку искрозащиты, а выход стабилизированного источникапитания подключен к усилителю напряжения, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности искрозащиты, в него введенрелейный элемент, вход которогоподключен к выходу разделительноготрансформатора, его выход соединенсо входом фильтра нижних частот,а вход питания релейного элементасоединен с выходом стабилизированного источника питания, причем раэде лительный трансформатор выполнендифференцирующим.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью25 повышения точности передачи входногбсигнала, блок искрозащиты включенв цепь отрицательной обратной связиусилителя напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Измерения, контроль и автоматизация. Взрывобезопасность приборов и систем автоматики. ЦНИИТЭИприборбстроение, 1974, Р 12, Чаваса 1 е-Нопеуие 11 СО; (.сд"5 аУСу Ьаггего, МТЧ", "НОТНОМС" ТоМо црап, цпе 1978, 74 р. (прототип),868608 Составитель В.Костиндактор М.Янович Техред Ж.Кастелевич Корре Зака Подпис Филиал ППП ",Патентф, г од, ул ек 8316/64 ВНИИ по 113035, Госу елам ахва,Т ст бр