Индикатор равенства напряжений

(51) М. 22) Заявлено 221174(21) 207766 исоединен заявки Йо 6 01 й 19 1 осударст енный квантСССРи нзобретеноткрытнй ет(72) Авторы изобретен В.Г.Козье И.Ховалев 71) Заявител 4). ИНДИКАТОР РАВЕНСТВА НАПРЯЖЕНИИ измериь испольтва пост звестны устройства, которыет выполнять функции индикацинства напряжений, построенныснове симметричного мультиодин выход которого соеднтегрирующей цепью, а входняжения соединены с базамиоров мультивибраторов череоры 1 . мог рав на тор с и вибраиненыетранэ реи с Недостаток его - низкая чувствительность,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является индикатор равенства напряжений,со- ф держащий два источника входных напряжений, усилители постоянного и переменного напряжений, последовательно соединенные выпрямитель и ключ, переключатель, истоковый повторитель напряжения, диодно-емкостную цепь обратной связи, выходом подключенную к входу выпрямителя 21 .Известный индикатор имеет ченные функциональные воэможн 3 ограниости. Изобретение относитсятельной технике и может бэовано для индикации равеянных напряжений. Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства.Для достижения этой цели в инди 1 тйтор равенства напряжений, содержащйй два источника входных напряжений, усилители постоянного и переменного напряжений, последовательно соединенные выпрямитель и ключ, переключатель, истоковый повторитель напряжений, диодно-емкостную цепь обратной связи, выходом подключенную к входу выпрямителя, дополнительно введен коммутатор, источник первого входного напряжения через нормально замкнутые контакты реле подключен к первому входу коммутатора, а через нормально разомкнутые контакты реле подключен к первому входу усилителя постоянного напряжения, выход которого подсоединен через нормально разомкнутые контакты реле к первому входу коммутатора и через нормально замкнутые контактные реле - к входу истокового повторителя напряжения, выход которого через нормально разомкнутые контакты реле соединен со вторым входом коммутатора, а через нормально замкнутые контакты реле - со вторым ис;точ 2 щком входного напряжения, которыйсоединен со вторым. входом усилителя постоянного напряжения, а через нор- мально замкнутые контакты реле - с первым входом усилителя постоянного напряжения, обмотка реле соединена с выходом ключа, авыход выпрямителя подключен к выходу усилителя переменного напряжения, вход которого соединен с выходом коммутатора, дополнительным выходом подключенного к входу диодно-емкостной цепи обратной связи.На фиг. 1 приведена схема индикатора равенства напряжений; на Фиг,2 его амплитудная характеристика.Индикатор равенства напряжений включает в себя коммутатор 1, выход которого соединен со входом усилителя переменного напряжения 2, выход последнего соединен со входом выпря - мителя 3. Выход выпрямителя 3 соединен со входом ключа 4, который управляет реле 5, Источник первого входного напряжения б соединен через нормально разомкнутые контакты реле 5 с первым входом дифференциального усилителя постоянного напряжения 7, 25 а через нормально замкнутые контакты реле 5 с первым входом коммутатора 1. Источник второго входного напряжения 8 соединен со вторьм входом усилителя 7; через нормально замкнутые 30 контакты реле 5 с первым входом усилителя 7; через нормально замкнутые контакты реле 5 со вторым входом коммутатора 1. Выход усилителя 7 соединен через нормально разомкнутые 35 контакты реле 5 с первым входом коммутатора 1 и через нормально замкнутые контакты реле 5 с истоковым понторителем 9, выход которого через нормально разомкнутые контакты реле 5 соединен со вторым входом коммутатора 1К затвору истокового повторителя 9 подключен запоминающий конденсатор 10.45Выход усилителя переменного напря - жения 2 через цепь пороговой положительной обратной связи 11 подключен к дополнительному входу коммутатора 1. Цепь пороговой положительной обратной связи представляет собой конденсатор 12, соединенный с двумя параллельно и встречно включенными диодами 13, 14, которые через конденсатор 15 соединены с истоком полевого транзистора 16 коммутатора 1. В точках соединения диодов 13, 14 с конденсаторами 12, 15 включены .резисторы 17, 18, соединенные с корпусом,Устройство функционирует следующим образом. 60Возможны три случая функционирования:1. разность напряжений ЬО от ис. точников б,8 больше величины опреде б 5 с ленного значения напряжений (см. фиг.2):Ь 0 ( О,(= (О 4(Величины напряжений О,Оопределяются коэффициентом передачи коммутатора, шумами. усилителя и коэффициентом усиления последнего. Источники входных напряжений б, 8 подключены к входам коммутатора 1, Разность напряжений усиливается, выпрямляется, поступает на вход ключа 4 и запирается, реле 5 не включается, на выходе ключа выдается сигнал в виде высокого уровня напряжения (см. Фиг.2), что означает, что сравнительные напряжения не равны;2 Разность напряжений Ь(.) от источников б, 8 меньше величины определенного значения напряжения (см. Фиг,2)до(О (=(О,.В этом случае сигнал на выходе выпрямителя 3 отсутствует, ключ 4 открывается, реле 5 включается, Источники б, 8 подключаются к дифференциальному усилителю 7. К входам коммутатора 1 подключаются выход дифференциального усилителя 7 и выходистокового повторителя 9, который функционирует как схема запоминания напряжения. На выходе усилителя 2 сигнал отсутствует, ключ 4 открыт, реле 5 постоянно включено, На выходь ключа 4 выдается сигнал в виде низкого уровня напряжения, что означает, что сравниваемые напряжения равны точно.Величина напряжений 0,03 зависит от коэффициента усиления дифференциального усилителя 7;3. Разность напряжений ЬО от источников б, 8 меньше величины (О(, )Ч( , но больше величин (О(,(0((с Ос (ОВ этом случае, когда реле 5 включено, на выходе усилителя 2 поянляется сигнал, который отключает реле 5. После этого на ныходе усилителя 2 сигнал исчезает, реле 5 опять включается, На выходе ключа выдается сигнал в виде импульсов напряжения, период которых определяется, в оснонном, временем переключения реле 5 и постоянной времени Фильтра выпрямителя 3, что означает, что сравниваемые напряжения равны грубо.Рассмотрим более подробно работу устройства.После включения питающих напряжений ключ 4 закрыт, реле 5 не включено, замкнуты контакты реле не включено, замкнуты контакты реле 5, Входное напряжение от источника б через контакты реле 5 поступает на первый вход коммутатора 1. Входное напряжение от источника 8 поступает на нторой нход дифферен 711483циального усилителя 7; через контакты на первый вход дифференциальногоусилителя 7 и через контакты на второй вход коммутатора 1.В качестве коммутатора используется полевой транзистор 16., на затвор 5которого поступает управляющее напряжениев виде прямоугольных импульсов типа фМеандрф. В зависимостиот полярности управляющего напряженияполевой транзистор открывается илизакрывается, т.е. коммутирует напря.жение от источника 6 или от источника 8. На выходе коммутатора выделяется разность напряжений от источников 6 и 8 н виде импульсов с частотой управляющего напряжения.Амплитуда импульсов пропорциональна разности входных напряжений.Напряжение от источника 8, поступающее на оба входа дифференциального усилителя 7, создает на его выходе определенное напряжение, котороечерез контакты реле 5 поступает назатвор поленого транзистора истокового повторителя 9 и заряжает конденсатор 10,Если входные напряжения не равны,и разность их больше величинО,О 4,то на ныходе коммутатора появляютсяимпульсы, амплитуда которых пропорциональна разности входных напряжений.Эти импульсы усИливаются усилителем 3, который охвачен цепью пороговой положительной обратной связи 11,которая включается только тогда, З 5когда сигнал на выходе усилителя 2превысит порог отпирания диодов 13или 14 (в зависимости от полярностивыходного сигнала) и когда откроетсяполевой транзистор 16 коммутатора 1. 40Эта цепь формирует релейную амплитудную характеристику усилителя 2, чтопозволяет уменьшить зону нечувствительности устройства и повыситьстабильность порогов срабатывания. 45 Таким образом, если разность входных напряжений больше Величин /О 1 ф /, то сигнал с выхода усилителя 2 включает положительную обратную связь в те моменты времени, когда полевой транзистор 16 открыт. Усилитель будет генерировать импульсы, частота которых определяется конденсаторами 12, 15 и резисторами 17, 18, Так как частота генерации больше частоты управляющего напряжения коммутатора, на выходе усилителя 2 будет сигнал в виде пачек импульсов. Этот сигнал выпрямляется выпрямителем 3, посту- пает на ключевую схему 4 и запирает 60 ее, в результате чего реле 5 не вклю чается. Наличие постоянного напряжения высокого уровня с выхода ключа 4 свидетельствует о том, что входные Иапряжения не равны, 65 Если разность входных напряжений ЬО =О 1 = 1 О ), то амплитуда сигнала на выходе усилителя 2 станет недостаточной для включения положительной обратной связи (диоды 13, 14 будут иметь большое сопротивление), пачки иМпульсов исчезнут, напряжение на выходе выпрямителя 3 умень- шится до нуля, ключ 4 откроется и включит реле 5, Замкнутся контакты реле 5. Источник первого входного напряжения 6 отключится от первого входа коммутатора и через контакты реле 5 подключится к первому входу дифференциального усилителя, к второму входу которого подсоединен источник второго входного напряжения 8, Выход дифференциального усилителя 7 отключится от входа истокового повторителя 9 и подключится через контакты реле 5 к первому входу коммутатора 1, Выход истокового повторителя через контакты реле 5 подключится к второму входу коммутатора 1,.При этом происходит более точное сравнение напряжений .Одним из напря-жений является выходное напряжение истоконого повторителя 9, соответствующее ныходному напряжению дифференциального усилителя 7 при нулевом разбалансе на его входе. При этом истоковый повторитель выполняет Функцию схемы запоминания этого выходного напряжения Оо . Вторым сравниваемым напряжением является выходное напря жение с дифференциального усилителя 7 при наличии на его входах напряжений от источников 6 и 8, Это напряжение равноО =.1 +ьЦК,где К - коэффициент усиления дифферен=циального усилителя 7;ЬО - разность напряжений от источников 6 и 8.На выходе коммутатора 1 выделяетсяусиленная дифференциальным усилителем 7 разность напряжений, равнаяО (Если полученной разности напряжений с выхода усилителя 2 не хватитдля включения цепи пороговой положительной обратной связи, то на выходевыпрямителя 3 напряжение будет отсутствовать, ключ 4 останется в открытомсостоянии, а реле 5 - включенным.Наличие низкого напряжения с выходаключа 4 свидетельствует о том, чтовходные напряжения равны.Если разность входныХ напряженийбольше величин О(, О , но меньше(О(1 или ) О 4 ), то включится цепьпороговой положительной обратнойсвязи, на. выходе усилителя 2 появятсяпачки импульсов которые поступятна вход выпрямителя 3. На выходевыпрямителя 3 появится напряжение,которое запрет ключ 4, в результате чего реле 5 выключится, После выключения реле 5 замкнутся его контакты. Источники входных напряжений б, 8 подключатся к входам коммутатора 1. Чувствительность устройства уменьшится на величину коэффициента усиления усилителя 7, сигнал на выходе усилителя 3 исчезнет, ключ 4 откроется, реле 5 включится, С вы-. хода ключа будут сниматься импульсы напряжения с периодом, определяемым временем переключения реле 5 и постоянной времени фильтра выпрямителя 3.Функциональные возможности устройства могут быть расширены за счет съема информации о величине разности, входных напряжений с выхода усилителя 2, так как при изменении знака разности входных напряжений меняется фаза сигнала с выхода этого усилителя 2 по отношению к управляющему напряжению, поэтому, используя синхронное детектирование выходного сигнала с усилителя 2, можно грубо и точно определять, какое из входных 25 напряжений больше или меньше другого. Формула изобретения30Индик а т ор р ав енс тва на пряже ний, содержащий два источника входных напряжений, усилители постоянного и переменного напряжений, последовательно соединенные выпрямитель и ключ, переключатель, истоковый повторитель напряжения, диодно-емкостную цепь обратной связи, выходом подключенную к входу выпрямителя, о т. л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расшиРения функциональных возможностейустройства, в него дополнительновведен коммутатор, источник первоговходного напряжения через нормальнозамкнутые контакты реле подключенпервому входу коммутатора, ачерез нормально разомкнутые контактыреле подключен к первому входуусилителя постоянного напряжения,выход которого через нормальноразомкнутые контакты реле подсоединенк первому входу коммутатора и черезнормально замкнутые контакты релек входу истокового повторителя напряжения, выход которого через нормально разомкнутые контакты реле соединен со вторым входом коммутатора,а через нормально замкнутые контактыреле - со вторым источником входного напряжения, который соединен совторым входом усилителя постоянногонапряжения, а через нормально замкнутые контакты реле - с первым входомусилителя постоянного напряжения, об-мотка реле соединена с выходом ключа, а выход выпрямителя подключен квыходу усилителя переменного напряжения, вход которого соединен свыходом коммутатора, дополнительнымвыходом подключенного к входу диодноемкостной цепи обратной связи.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9179096, кл. С 06 Р 5/00, 1969.2, Авторское свидетельство СССР9209058, кл. С 05 В 1/01, 1967 (прототип),711483 Составитель В.ВагановТехред Н,Ковалева Корректор Я.Веселовска едактор Н.Веселкин Заказ 9002/32 сное 4/ иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 04Фиг,2 Тираж 1019 ЦНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 3035, Москва, Ж, Раушская