Устройство для контроля параметров электрических цепей

Д 4 нт митет Российской Федерации патентам и тонарцым знакам(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ(57) Использование: в измерении электрических величин и может найти применение, например, дляконтроля цепей управления и утечек на "землю" вшахтных электрических сетях Устройство дляконтроля электрических цепей содержит источник 3питания, блок 4 индикации, счетчик 5, элемент 6 задержки, компаратор 7, первую 8 и вторую 9 клеммыподключения испытуемой цепи, образцовый резистор 10. Новым в устройстве является то, что оноснабжено дополнительно формирователем 11 временного интервала, формирователем 12 импульсовсброса, цепочкой из последовательно соединенныхдополнительных образцовых резисторов 13, 14, 15,ключевые элементы 16, 17, 18 подключены параллельно части цепочки из дополнительных резисто(в) КЦ пц 2003121 И(51) 5 6 01 К 27 02 б 01 К 19 145 ров, а входы этих ключевых элементов подключены к соответствующим выходам счетчика 5, у которого все рабочие (кроме нулевого) выходы подключены к входам блока 4 индикации; выход компаратора 7 подключен к входу элемента 6 задержки, выход которого подключен к счетному входу счетчика 5 и с помощью первого диода 24 - к инверсному входу компаратора 7, а дополнительный вход элемента 6 . задержки с помощью второго диода 25 соединен со старшим выходом счетчика 5, нулевой вход которого соединен с входом формирователя 11 временных интервалов, выход которого соединен с формирователем 12 импульсов сброса, а его выход с помощью резистора 26 соединен с входом "Сброс" счетчика Дополнительно между первой 8 и второй 9 клеммами подключена вторая цепочка из пятого резистора 30, стабилитрона 31, светодиода 32 и.диода 33. Имеется третья цепочка из второго светодиода 34 и входа узла 35 запрета измерения сопротивления при наличии напряжения в контролируемой цепи, выход которого с помощью четвертого диода 36 соединен с входом "Сброс" счетчика.1 з.п. ф-лы, 1 ип.5 10 15 20Ф 26 30 35 40 45 50 Изобретение относится к измерению электрических величин и может найти применение, например, для контроля цепей управления и утечек на "землю" в шахтных электрических сетях,Известно устройство для контроля электрических цепей в шахтных электрических сетях, содержащее компаратор, светодиод, образцовый резистор, источник питания.Недостатком устройства является то, что возможна индикация только одного предела сопротивления и невозможна индикация напряжения в искробезопасных цепях управления и сиГнализации шахтных аппаратов,Известно устройство для контроля электрических цепей для индикации трех пороговых значений сопротивлений,Однако в шахтных условиях подземному злектрослесаро требуешься контроль не менее 5 пороговых значений;а) для контроля целостности цепи управления - предел15 Ом,б) для определения сопротивлений в цепях сиГнализации и экстренноГО Останова предел300 Ом;в) для Определения предельногО снижения сопротивления изоляции в эл.сетях напряжением 1278 - предел3000 Ом;г) для Определения предельного снижения сопротивлсния изоляции в эл.сетях напряжением 6608 - предел30 кОм;д) для определения предельного снижения сопротивления изоляции в эл.сетях напряжением 1140 В - предел100 кОм.Устройство по а,с. М 1287022 имеет низкую стабильность индикации порогового значения сопротивления при изменении температуры окружающей среды (в шахте от -10 до+40 С) а также при изменении величины питающего напряжения, Напряжение же только Одного гальванического элемента источника питания в процессе эксплуатации может изменяться в пределах 1,6-0,9 В, а их в источнике питания обычно несколько. Кроме ТОГО Отсутствует возможность кОнтроля напряжения.Известно устройство для контроля напряжения в шахтных искробезопасных цепях, состОящее из последовательно соединенных резистора и встречно-параллельно включенных двух светодиодов разного цвета свечения, однако это устройство не может контролировать сопротивление испытываемой цепи.Известно устройство для контроля электрический цепей, содержащее подключенные к первому второму выводам источника питания блок индикации, счетчик, элемент задержки, компаратор, первую и вторую клеммы подключения испытываемой цепи, причем первая клемма подклочена к первому выводу источника питания, ко второй клемме подключен образцовый резистор, которое имеет много пределов измерения сопротивлений, достаточную стабильность при изменении температуры и напряжения питания.Недостатками этого устройства является его сложность, низкая функциональная надежность (в особенности из-за наличия переключателей) в шахтных условиях при больших влажности, запыленности и ограниченном рабочем пространстве. (например, в лавах с мощностью пласта менее 1 метра), а также недостаточные функциональные воэможности (невозможность контроля наличия напряжения в шахтных искробезопасных цепях управления и сигнализации).Целью изобретения является упрощение, улучшение эксплуатационных характеристик и расширение функциональных возможностей,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля электрических цепей дополнительно введены формирователь временного интервала, формирователь импульсов сброса и цепочка из последовательно соединенных дополнительных образцовых резисторов, количество которых на один меньше количества контролируемых пороговых значений сопротивления испытываемой цепи, первый выход которой соединен со вторым выводом образцового резистора, а второй вывод - со вторым выводом источника питания, точки соединения между собой дополнительных образцовых резисторов и точка соединения их цепочки с образцовым резистором соединены с помощью ключевых элементов с вторым выводом источника питания, а входы этих ключевых элементов подключены к соответствующим выходам счетчика, у которого все рабочие (кроме нулевого) выходы подключены к входам блока индикации; выход компаратора подключен ко входу элемента задержки, выход которого подключен к счетному входу счетчика и, с помощью первого диода - с инверснцм входом компаратора, а дополнительный вход элемента задержки с помощью второго диода соединен со старшим выходом счетчика, нулевойвыход которого соединен со входом формирователя временных интервалов, выходом соединенного с формирователем импульсов сброса, выход которого с помощью первого резистора соединен со входом "Сброс" (й) счетчика, инверсный вход кг мпаратора с по 2003121мощью второго и третьего резисторов подключен к первому и второму выводам источника питания, прямой вход кампарэтара с помощью четвертого резистора соединен са второй клеммой подключения испытываемой цепи, Между первой и второй клеммами подключения испытываемой цепи подключена вторая цепочка из пятого резистора, стабилитрана, светодиода и третьего диода, общая точка стабилитрана и светодиода соединена со второй клеммой с помощью третьей цепочки из второго светодиода и входа узла запрета измерения сопротивления при наличии напряжения в контролируемой цепи, выход которого с помощью четвертого диода соединен со входом "Сброс" Я счетчика; прямой вход компаратора с помощью пятого и шестого диодов соединен с первым и вторым выводом источника питания, первый вывод которого соединен с первой клеммой подключения испытываемой цепи с помощью последовательно-соединенных седьмого диода и шестого резистора, а в цепь, соединяющую образцовый резистор с цепочкой из дополнительных образцовых резисторов включен дополнительно восьмой диод,Для достижения поставленной цели существенными являются следующие признаки: блок индикации, счетчик, элемент задержки, компаратор, первая и вторая клеммы подключения испытываемой цепи, образцовый резистор, формирователь временного интервала, формирователь импульсов сброса, цепочка из последовательно соединенных дополнительных образцовых резисторов, вторая цепочка, третья цепочка, узел запрета измерения сопротивления при наличии напряжения в контролируемой цепи, а также форма связи между ними. Отсутствие любого из перечисленных признаков нарушает работоспособность, снижает функциональные возможности, надежность или эксплуатационные характеристикиНа чертеже представлена принципиальная схема устройства для контроля электрических цепей.Устройство содержит подключенные к первому 1 и второму 2 выводам источника питания 3 блок индикации 4, счетчик 5, элемент задержки 6, компаратор 7, первую 8 и вторую 9 клеммы подключения испытываемой цепи, причем первая клемма 8 подключена к первому выводу 1 источника питания 3, ко второй клемме 9 подключен образцовый резистор 10, Устройство содержит также формирователь временного интервала 11, формирователь импульсов сброса 12, и цепочку иэ последовательно соединенных дополнительных образцовых резисторов 13, 14, 15, количество которых на один меньше количества контролируемых пороговых значений сопротивления испытываемой це 5 пи, первый вывод цепочки из образцовыхрезисторов 13, 14, 15 соединен с вторым выводом образцового резистора 10, а второй вывод этой цепочки соединен со вторым 2 выводом источника питания 3. Точки сое динения между собой образцового резистора 10 с дополнительным образцовым резистором 15 и дополнительных образцовых резисторов 13, 14, 15 между собой с помощью ключевых элементов 16, 17, 18 15 соединены с вторым 2 выводом источникапитания 3, а входы этих ключевых элементов подключены к соответствующим выходам 19,20, 21 счетчика 5.у которого все рабочие 19, 20, 21, 22 кроме нулевого 23) выходы 20 подключены к входам блока индикации 4.Выход компаратара 7 подключен к входу элемента задержки 6, а его выход подключен к счетному входу "С" счетчика 5 и с помощью первого диода 24 - с инверсным 25 входам "-" компаратара 7 а дополнительный вход элемента задержки 6 с помощью второго диода 25 соединен со старшим выходом 22 счетчика 5, нулевой выход 23 этого счетчика соединен со входам фармироввте.- 30 ля временных интервалов 11, который выходам соединен с формирователем импульсов сброса 12, выход этого формирователя с помощью первого резистора 26 соединен со входом "Сброс" й) счетчика 5. Инверсный 35 вход "-" компаратора 7 с помощью второго27 и третьего 28 резисторов подключен к первому 1 и второму 2 выводам источника питания 3, прямой вход "+" компаратора 7 с помощью четвеатаго резистора 29 саеди нен са второй клеммой 9 подключения испытываемой цепи.Между первой 8 и второй 9 клеммамиподключения испытываемой цепи подключена вторая цепочка из пятого резистора 30, "5 стэбилитрона 31, светодиода 32, и третьегодиода 33, Общая точка стабилитрана 31 и светодиода 32 соединена с второй клеммой 9 с помощью третьей цепочки из второго светодиода 34, и входа узла запрета 35 из мерения сопротивления при наличии напряжения в контролируемой цепи, выход узла запрета 35 с помощью четвертого диода 36 соединен са входом "Сброс" Я) счетчика 5.Прямой вход.кампаратара 7 с помощью пя того 37 и шестого 38 диодов соединен спервым 1 и вторым 2 выводами источника питания 3, первый вывод 1 которого соединен с первой клеммой 8 подключения испытываемой цепи с помощью последовательно соединенных седьмого диода 39 и шестого20 ющее ИЛИ" 70 30 резистора 40, а в цепь, соединяющую образцовый резистор 10 с дополнительным образцовым резистором 15 включен дополнительно восьмой диод 41, Резисторы 42, 43, 44 устанавливаются только если в качестве ключевых элементов используются бипалярные транзисторы. Узел запрета 35 состоит из оптопары 45, излучающий диод которой является входом, а выходом является общая точка фотодиада этой оптопары 45, параллельно которому подключен конденсатор 46. Резистор 47 - для установления режима работы компаратора 7. Элемент задержки 6 состоит из резистора 47, конденсатора 48 и логического элемента "иск люча,ащее ИЛИ" 49. Блок индикации 4 содержит преобразователи уровней с инверсией 51, 52, 53, 54, светодиоды 56, 57, 58, 59 и резисторы 60, 61, 62, 63, причем количество преобразователей уровня с инверсией, светодиодов и резисторов равно количеству контролируемых пороговых значений сопротивления испытываемой цепи. Формирователь временного интервала 11 состоит из резистора 64, диода 65, канденсатора 66 и логического элемента "исключающее ИЛИ" 67, Формирователь импульсов сброса 12 состоит из резистора 68, конденсатора 69 и логического элемента "исключаУстройстводля контроля электрических цепей работает следующим образом. В исходном состоянии (напряжение питания 3 подключено, клеммы 8 и 9 не подключены к испытываемой цеди) счетчик 5 находится в состоянии "О", т.е. имеется логическая "1" на выходе 23, а на остальных выходах - логический "О", следовательно, на выходах логических элементов 51, 52, 53, 54 имеет место логические "1" и светодиоды 56, 57,58, 59 не светятся. На прямом входе "Ф" компаратора 7 напряжение около О вольт, чта меньше уставки напряжения задаваемого делителем из 27,28 на инверсном входе "-" комларатора 7, на выходе которого - логический "0" и на входе "С" счетчика 5 таже логический "О", ключевые элементы 16, 17, 18 закрьты.При подюначении клемм 8, 9 к испытываемой цепи для измерения сопротивления устройства работает следующим образом, Если сопротивление испытываемой цепи Йисп- -Яг 4+ Йг 5+ Йгз+ Й 10 - Й 40, (ГДЕ Й 13, Йг 4, Яг 5, Я 40, В го - величина сопротивлений резисторов 13, 14, 15, 10, 40), та напряжение на прямом входе "+" компаратора 7 превысит напряжение уставки инверсного входа"-" и на выходе компаратора 7 появится логическая "1" и с небольшой задержкой 01=Я 47 С 4 а) логическая "1" появится на счетном входе "С" счетчика 5 и в результате этого логическая "1" переместится с нулевого выхода 23 на выход 19 счетчика 5, включится светодиод 56, откроется ключевой элемент 16, Кроме того с выхода элемента 49 логическая "1" через диод 24 поступит на инверсный вход "-" компаратора 7. На выходе компаратора 7 появится логической "0" и с небсбгьшой задержкой (Т 2 = й г 7 С 4 а) логический "О" появится и на выходе логического элемента 49, а на инверсном входе кампаратора 7 снова появится напряжение уставки, задаваемое делителем из резисторов 27, 28. Если величина сопро ивле- НИЯ йяп йг 4+ Йг 5+ йга-йгО, та ВЕСЬ иКЛ повторится, включится светодиод 57 и откроется ключевой элемент 17, а в противном случае останется включенным светодиод 56 до конца цикла измерения Гз= В 54 Свб).Если же при открытом ключевом элементе 17 бУДет йиспйг 5+ йго - Й 40, тР цикл повторится, включится светодиод 58 и откроется ключевой элемент 18. Если . при открытом ключевом элементе 18 будет йип йго-йо, то цикл повторится и включится светодиод 59, при этом ключевые элементы 16, 17, 18 будут закрыты до конца цикла измерения, а через диод 25 наложится запрет на счетсчетчика 5. При окончании цикла измерения Тз=й 64 Сбб) на выходе логического элемента 70 появляется логическая "1" которая через резистор 26 поступает на вход "С" счетчика 5 и переводит его в исходное состояние. Весь процесс измерения повторяется до отключения клемм 8 и 9 от испытываемой цепи,Если в измеряемой цепи окажется напряжение "+" на клемме 9 и "-" на клемме 8,то включится светодиод 34 и узел запрета 35 на оптопаре 45 запретит работу прабника па измерению сопротивления цепи. Если же в измеряемой цепи окажется напряжение "-" на клемме 9 и "+" на клемме 8, то будет светиться светодиод 32 говоря о наличии положительной полярности на клемме 8 по отношению к клемме 9. Для измерения сопротивления это состояние будет эквивалентна разрыву цепи контроля.По сравнению с базовым обьектом предложенное устройство для контроля электрических цепей упрощено, а исключение из устройства переключателей значительно улучшает функциональную надежность и эксплуатационные характеристики, расширены функциональные возможности за счет введения функций контроля наличия в шахтной искробезопасной цепи напряжения и ега вида (перемен10 2003121 ный или однополярный). Это дает надежду, что данное устройство найдет широкое применение. как прибор индивидуального пользования для подземных злектрослесарей горнорудной промышленности и, в особенности в шахтах, опасных по гаэу-метану и пьсли. с 56) ТО и инструкция по эксплуатации АНЕ Формула изобретения 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЧ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ, содержащее источник питания, счетчик, элемент задержки, компаратор, первую и вторую клеммы подключения испытуемой цепи, отличающееся тем, что, с целью упрощения и улучшения эксплуатационных характеристик, в него введены образцовый резистор, два диода, четыре резистора, блок индикации, Формирователь временного интервала, формирователь импульсов сброса и цепочка из последовательно соединенных дополнительных образцовых резисторов, количество которых на один меньше количества контролируемых пороговых значений сопротивления испытуемой цепи, первый выход которой соединен с вторым выводом образцового резистора, а второй вьсвод - с вторым выводом источника питания, обшие вь 1 воды дополнительных образцовых резисторов и общий вывод первого дополнительного образцового резистора цепочки и образцового резистора соединены через ключевые элементы с вторым выводом источника питания, а входы этих ключевых элементов подключены к соответствующим выходам счетчика, у которого все рабочие с,кроме нулевого) выходьс подключены к входам блока индикации, выход компаратора подключен к входу элемента задержки, выход которого соединен со счетным входом счетчика и через первый диод - с инверсным входом компаратора, а дополнительный вход элемента задержки через второй диод сосдинен со старшим выходом счетчика, нулевой выход которого. соединен с входом Формирователя временных интервалов, выходом соединенного с фор 2,746.001, ТО "Испытатель взрывной светодиодный ВНС.Авторское свидетельство СССРВ 1287022, кл. 6 01 В 19/04, 1984,5 Пробник для искробезопасных цепейЦИЦ, МУ 490 Е, 781,45-0,".1 - 90,Авторское свидетельство СССРМ 1308936, кл, 6 01 й 1702, 1985,мирователем импульсов сброса, выход которога через первый резистор соединен с 15 входом "Сброс" счетчика, инверсный входкомпаратора через второй и третий резисторы подключен соответственно к первому и второму выводам источника питания, прямой вход компаратора через четвертый 20 резистор соединен с второй клеммой подключения испьстуемой цепи, которая соединена с вторым выводом источника питания через последовательно соединенные образцовый резистор и цепочку до полнительных образцовых резисторов и собщей шиной, первьсй вывод источника питания соединен с первой клеммой подключения испытуемой цепи,. 2, Устройство по п,1, отличающееся 30 тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, между первой и второй клеммами подключения испытуемой цепи подключена вторая цепочка из пятого резистора, стабилитрона, светодио да и третьего диода, общие выводы стабилитрона и светодиода соединены с второй клеммой через третьсо цепочку из второго светодиода и узла запрета измерения сопротивления при наличии напряжения в контролируемой цепи, выход которого через четвертый диод соединен с входом "Сброс" счетчика, прямой вход компаратора через пятый и шестой диоды соединен соответственно с первым и вторым выводами источника питания, первый вывод которого соединен с первой клеммой подключсния испытуемой цепи через последовательно соединенные седьмой диод и шестой резистор, а второй вывод образцового резистора соединен с первым выводом цепочки из дополнительных образцовых резисторов через восьмой диод,