Способ сравнения электрических сигналов и устройство для его осуществления

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 05.1279 (21) 2847901/18-21 с присоединением заявки йо(23) Приоритет Н 03 К 5/20 Государственный комитет СССР ло делам изобретений н открытий(72) Автор изобретени В . С . Пруд нико Заявитель 4) СПОСОБ СРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ не позволяетерительных 2исправностиких схем, котоимы при контх важное зназопасности об Изобретение относится к приборамдля измерения электрических сигналовфи может быть использовано для контроля электрических величин, являющихсяфункцией сопротивления, температуры,объема и других контролируемых пара-метров,Известны способы сравнения электрических сигналов, основанные на формировании разности двух измеряемых величин, при достижении которой порогового значения получают выходной сигнал.Например, при сравнении амплитудныхзначений постоянных сигналов контролируют уменьшение разности измеряемыхвеличин и при достижении ею порогового значения формируют воздействие наисполнительный орган 1).Однако такой способвыполнить с помощью измустройств самоконтрольэлементов их электричесрые существенно необходроле параметров, имекщичение с точки зрения беслуживакщего персонала.Наиболее близок к предлагаемомуспособ сравнения электрических сигналов и устройство для его осуществления, которые позволяют осуществить Функции самоконтроля исправности, Приэтом способе, основанном на формировании разности между постоянным иэталонным сигналами, при достижекоторой порогового значения получвыходной сигнал, воздействукщий наисполнительный орган, эталонный сигнал выбирают пропорциональныммгновенным значениям выпрямленного переменного сигнала, а постоянный сигналв диапазоне изменения амплитуды вышеупомянутых мгновенных значений, аих разность формируют в виде сигналапрямоугольной формы, при отсутствиикоторого получают выходной сигнал 21,Недостатком такого способа сравнения электрических сигналов и устройства для его осуществления являетсясложность технической реализации инизкая помехозащищенность,Цель изобретения - упрощение иповышение помехоустойчивости способаи устройства для его осуществленияПоставленная цель достигается тем,что при сравнении электрических сигналов,способом, основанным на формировании разности между постоянным иэталонным сигналами, при достижениикоторой порогового значения формируютвыходной сигнал, воздействующий наисполнительный орган, в качестве постоянного сигнала выбирают сигнал,пропорциональный амплитудному значению одной полуволны напряжения источника переменных периодических сигналов, а в качестве эталонного - сигнал, пропорциональный напряжению другой полуволны упомянутого источника, При этом в качестве эталонного можно испольэовать сигнал, пропорциональный мгновенным значениям (когда необходимо выполнение функций самоконтроля) и амплитудным значениям (когда этой необходимости нет) вышеупомянутой полуволны напряжения указанного источника.В устройстве, содержащем источник питания и транзисторный ключ, вход которого, зашунтированный диодом, соединен с постоянным и эталонным источниками, связанными с контролируемым элементом линией связи, а к вы ходу присоединен исполнительный орган, в качестве источников питания, постоянного и эталонного, использован источник переменных периодических сигналов, который через выпрямитель подключен к выходу транзисторного ключа и через балластный резистор и две цепи, состоящие каждая из последовательно включенных резистора и диода, включенных между собой встречно, подключен ко входу транзисторного ключа; при этом точка соединения резистора и диода одной из цепей подключенак шине нулевого потенциала через конденсатор, точка соединения резистора и диода0 другой цепи подключена к шине нулевого потенциала через стабилитрон или чеоез конденсатор, а линия связи соединена с концевым диодом и контролируемым сопротивлением и подключена к источнику переменного напряжения пос ле балластного резистора.На фиг.1 приведена диаграмма временных характеристик токов, полученных при настоящем способе сравнения электрических сигналов; на Фиг.2 вариант исполнения устройства для осуществления указанного способа сравнения электрических сигналов.При данном способе Формируют разность токов 1 з и 1в виде сигналов прямоугольной формы и контролируют их наличие:1 ю - ток, пропорциональный амплитудному значению одной полуволны напряжения источника переменных периодических сигналов;55 19 - ток, пропорциональный напряжению другой полуволны упомянутого источника.При этом на Фиг.1 приведен вари- бО ант формирования эталонного сигнала, пропорционального мгновенным значениям указанной полуволны напряжения источника переменных периодических сигналов. 65 1 ер - пороговое значение тока1 , при достижении которого сигналы пРямоугольной формы отсутствуют. Устройство для осуществления спи" санного способа (фиг.2) содержит тран зисторный ключ 1, вход которого зашунтирован диодом 2 и соединен с постоянным и эталонным источниками, а к выходу через конденсатоР 3 присоединены исполнительный орган (реле) 4, зашунтированный полупроводниковым прибором. (диодом) 5, и источник питания.В качестве источников питания, постоянного и эталонного, использован ис"точник б переменных периодическихсигналов, который через выпрямительна диоде 7 и конденсаторе 8 подключен к выходу ключа 1, Указанный источник б через балластный резистор 9 и две измерительные цепи, состоящая каждая из последовательно включенных резистора 10, диода 11 и резистора 12, диода 13 подключен ко входу ключа 1. При этом диоды 11 и 13 включены встречно. Ко входу ключа 1 через резистор 10 подключен конденсатор 14, а через резистор 12 - стабилитрон 15.3 иния связи 16-17 связывает последовательно соединенные концевой диод 18 и резистор 19 с источником б и вышеуказанными измерительными цепями, подключенными ко входу ключа 1. Если значение тока 1, пропорционального контролируемому сигналу, находится в диапазоне изменения амплитуды мгновенных значений сигнала 1 , то ключ 1 периодически открывается и закрывается сигналами прямоугольной формы,образованными при формировании разности токов 1 п и 1 з (соответственно- длительность открытого и закрытого состояний ключа 1, фиг.1). Вследствие этого ключ 1, работая как коммутатор, подключает через диод 5 конденсатор 3 то к заряженному через диод 7 конденсатору 8, то к исполнительному органу 4 через нагрузочный резистор 20. При этом конденсатор 3 при открытом состоянии ключа 1 заряжается через диод 5 до напряжения наконденсаторе 8, а при закрытом состо"янии разряжается через исполнительный орган (реле) 4 и резистор 20; В результате через обмотку реле 4 протекаетразрядный ток конденсатора 3. Величина этого тока достаточна для срабатывания реле 4 и удержания его якоря в притянутом состоянии.При достижении током 1 порогового значения 1 р в результате изменения контролируемого сопротивления, являющегося Функцией измеряемого параметра(резистор 10 или 19), ключ 1 переходитв открытое. состояние. Ток в исполнительном органе 4 падает до нуля, врезультате якорь реле 4 отпадает, сигнализируя о достижении контролируемымсигналом порогового значения.879760 формула изобретения 2. Способ по п.1; о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве эталонного сигнала выбирают сигнал, пропорциональный мгновенным значениям указанной полуволны напряжения источника переменных периодических сигналов3. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в качестве эталонного сигнала выбирают сигнал, пропорциональный амплитудным значениОсуществление данного способа сравнения электрических сигналов позволяет обеспечить реализующим его устройствам стабильную работу в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды. Это обеспечивается за счет того, что напряжение источника 6 значительно превышает порог отпирания диода 2 и транзисторного ключа 1, и при достаточно высоком коэффициенте усиления ключа этот порог не влияет на работу устройства сравнения и определяется лишь отноше- ниеМ между резисторами 10 и 12. Поэтому изменения коэффициента усиления, Связанные с различными температурными режимами работы, практически не ска зываются на уставку срабатывания, при которой транзисторный ключ открыт.Кроме того, указанное техническое решение позволяет обеспечить функции самоконтроля исправности элементов. 20 Действительно, .при выходе из строя любого элемента устройства (пробой или обрыв ключа 1, диодов 2, 5, 7, 11, 13, конденсаторов 3, 8, стабилитрона 15, источника б) ток через исполнительный огран падает до нуля, в то время как для нормального функционирования устройства обязательно .наличие через исполнительный орган 4 импульсов разряда конденсатора 3, которые могут быть лишь при исправных элементах устройства.При контроля параметров, не требующих обеспечения функций самоконтроля исправности элементов, для его упрощения в качестве эталонного сигнала выбирают сигнал, пропорциональный амплитудным значениям полуволны напряжения источника б, которая проходит через диод 13, Для этого в устройстве вместо стабилитрона 15, ко О торый срезает верхушки полуволны напряжения источника б, образуя импульсы трапецеидальной формы, что обеспечивает релейность срабатывания устройства, следует подключить конденса тор 21 (на фиг.2 показан пунктиром), а исполнительный орган 4 подключить вместо нагрузочного резистора 20. При этом в устройстве происходит сравнение двух постоянных сигналов, про порциональных амплитудным значениям соответствующих полуволн найряжения источника 6.Наличие концевого диода 18 позво" ляет контролировать параметры, определяемые сопротивлением резистора 19. Это сопротивление при изменении своей величины меняет величину напряжения на линии связи 16 - 17 в проводящий диодом 11 полупериод напряжения источника б, которое определяется фО отношением между сопротивлениями балластного резистора 9 и резистора 19. Вследствие этого изменяется величина тока 1 п . При повышении сопротивления резистора 19 до опреде ленной величины амплитудное значение тока 1, достигает порогового значения, что приводит к срабатыванию исполнительного органа 4При этом возникновение на линии связи 16-17 сигнала помехи, вызванного наводками от силовых кабелей, не оказывает влияния на точность работы устройства. Это обусловлено тем, что напряжение вызванное ЭДС, наводимых в линии .связи, прикладывается к двум измерительным цепям, точность работы которых не зависит от величины приложенногс напряжения, а определяется лишь соотношением сопротивлений резисторов 10 и 12.В случае, когда линией связи служат контрольные жилы, расположенные в одном кабеле с силовыми жилами, при повреждении кабеля в контрольных жилах возможно появление рабочего напряжения. Это напряжение способно вызвать повреждение элементов устройства сравнения. Для защиты элементов устройства от повреждения между линией связи 16-17 и измерительными цепями следует подключить резисторк которому параллельно указанным измерительным цепям присоединены два встречно включенных стабилитрона (на фиг.2 не показаны) .Таким образом, данное изобретение позволяет упростить и повысить помехоустойчивость работы устройств сравнения электрических сигналов, а следовательно, повысить их эксплуатационную надежность. 1. Способ сравнения электрических сигналов, основанный на формировании разности между постоянным и эталонным сигналами, при достижении которой порогового значения формируют выходной сигналвоздействующий на исполнительный орган, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что, с целью упрощения и повышения помехоустойчивости, в качестве постоянного сигнала выбирают сигнал, пропорцинальный амплитудному значению одной полуволны напряжения источника переменных периодических сигналов, а к качестве эталонного - сигнал, пропорциональный напряжению другой полуволны упомянутого источника.879760 Урр Составитель Н.МаркинРедактор Т.федотов Техред А.Савка Коррек ароши 4 О/28. Тираж 991 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, РаушскаяПодписнота СССРийаб.,д.4/5 к филиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектн ям вышеупомянутой полуволны,напряжения указанного источника.4. Устройство по пп.1 и 2, содержащее источник питания и транзисторный ключ, вход которого, зашунтированный диодом, соединен с постоянным и эталонным источниками, связанными с контролируемым элементом линией связи, а к выходу присоединен. исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве источников питания, постоянного и эталонного, использован источник переменных периодических сигналов, который через выпрямитель подключен к выходу транзисторного ключа и через балластный резистор и две цепи, состоящие каждая из последовательно включенных резистора и. диода, включенных между собой встречно, подключен ко входу транзисторно го ключа, при этом точка соединения резистора и диода одной из цепей 20 подключена к шине нулевого потенциала через конденсатор. 5Устройство по пп. 1, 2, 4, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что точкасоединения резистора и диода другойцепи подключена к шине нулевого потенциала через стабилитронб. Устройство по пп.1, 2, 4, 5,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что линия связи соединена с концевым диодом и контролируемым сопротивлениеми подключена к источнику переменногонапряжения после балластного резистора.7. Устройство по пп. 1, 3, 4, б,о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтоточка соединения резистора и диодадругой цепи подключена к шине нулевого потенциала через конденсатор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 416621; кл. 6 01 В 19/10,08.01.70.2, Заявка Р 2610523/18-21,кл. Н 03 К 5/20, 17.03.78 (прототип).