CS240355B1

CS240355B1 - Measuring instrument's asymmetrical overload protection connection

Info

Publication number: CS240355B1
Application number: CS819164A
Authority: CS
Inventors: Rudolf Becka
Original assignee: Rudolf Becka
Priority date: 1981-12-10
Filing date: 1981-12-10
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS916481A1

Abstract

Očelom vynálezu je ochrana meracleho prístroja po přivedení velkých napatí na vstupné svorky, a to napatí správnej polarity ako aj napatí opačné] polarity. Napátie přivedené na vstupné svorky može byť i viac ako desať krát vačšie ako je napátie potřebné na plná výchylku meracieho přístroje, přitom napátie na meracom přístroji je menšie ako dvojnásobok napátia odpovedajúceho plnej výchylke meracieho prístroja. Uvedenej ochrany sa dosahuje tým, že pri velkých vstupných napátiach sa olvárajú až do saturácie tranzistory zapojené ku vývodom meracieho prístroja a tým velká časť prúdu tsčie jedným z otvorených tranzistorov. Pri velkých nspStisch správnej polarity sa otvára prvý npn tranzistor (6) a pri cpačnej polaritě vstupného napátia sa otvára druhý pnp tranzistor (10).The object of the invention is to protect the meracle the device after bringing large strains to the input terminals, the voltage of the correct polarity as well as tension of opposite polarity. voltage the input terminals may be even more than ten times greater than tension needed for full displacement of the meter, the tension on the meter is less than twice the response voltage of the measuring instrument. This protection is achieved by the fact that at high input voltages, they are raised up to saturation transistors connected to measuring instrument outlet and thus large part of the current flows through one of the open transistors. With large nspStisch correct polarity opens the first npn transistor (6) a with the polarity of input voltage opens the second pnp transistor (10).

Description

Predmetom vynálezu je zapojenie nesymetrickej ochrany meracieho prístroja proti preť.aženiu pre magnetoelektrické meracie přístroje s nulovou polohou ručky na začiatku stupnice.It is an object of the invention to provide a non-symmetrical overload protection of the meter for zero-position magnetoelectric meters at the beginning of the scale.

Doposiai používané ochrany meracích prístrojov pomocou paralelné zapojených křemíkových diod majú nevýhodu v tom, že merací přístroj je v oboch smeroch pri velkých vstupných napátiach niekotkonásobne přetažený. Preíaženie u týchto ochrán je rovnako velké v oboch smeroch, pri vstupnom napatí správnej polarity a tiež pri napatí opačnej polarity. Zapojenie ochrán s tranzistormi a pomocnými mechanickými kontaktami vyžadujú pre vsojú činnost zdroj elektrickej energie, najčastejšie batériu. Nevýhodou týchto ochrán je, že pri vybití batérie přístroj vačšinou normálně pracuje, avšak ochrana bez napájacleho napátia nepracuje a přístroj může byť pri přetažení poškodený.The protection devices used so far by means of parallel-connected silicon diodes have the disadvantage that the meter is overloaded several times in both directions at high input voltages. The overload of these protections is equally great in both directions, at the input voltage of the correct polarity and also at the voltage of the opposite polarity. The connection of protectors with transistors and auxiliary mechanical contacts requires an electric power source, most often a battery, for their operation. The disadvantage of these protections is that the device usually operates normally when the battery is discharged, but the protection without power supply does not work and the device may be damaged if overloaded.

Podstata vynálezu spočívá v toin, že na kladnu vstupná svorku je připojený jeden koniec prvého odporu, ktorého druhý koniec je připojený na druhý odpor, ktorého druhý vývod je připojený na kolektory prvého npn tranzistora a druhého pnp tranzistora, ako aj na kladný vývod meracieho prístroja, na druhý koniec prvého odporu je súčasne připojený prvý oddělovací odpor, ktorého druhý vývod je připojený na bázu prvého npn tranzistora, přitom v emltcre prvého npn tranzistora je připojený jeden koniec tretieho odporu a anóda diody přitom druhý koniec tretieho odporu a katoda diody sú připojené na zápornú vstupnú svorku,, na ktorú je tiež připojený emitor druhého pnp tranzistora ako aj záporný vývod meracieho· prístroja, na kladná vstupnú svorku je připojený jeden koniec druhého oddelovacieho odporu, ktorého druhý koniec je připojený na bázu druhého pnp tranzistora.SUMMARY OF THE INVENTION One end of the first resistor is connected to the positive input terminal, the other end of which is connected to the second resistor, the other of which is connected to the collectors of the first npn transistor and the second pnp transistor, as well as the positive terminal of the meter. simultaneously connected to the second end of the first resistor, the first of which is connected to the base of the first npn transistor, one end of the third resistor is connected in the emitter of the first npn transistor, and the anode anode an input terminal to which the emitter of the second pnp transistor is also connected as well as the negative terminal of the meter, one end of the second decoupling resistor is connected to the positive input terminal, the other end of which is connected to the base of the second pnp transistor.

Proti doterajším riešeniam má zapojenie podlá vynálezu výhodu v tom, že pri zvyšovaní vstupného napátia stúpa i výchylka meracieho prístroja a však po· překročení určitej hodnoty, vačšej ako je hodnota napátia potřebná na plnú výchylku meracieho prístroja, začne napatie na meracom přístroji klesat, neklesne však pod hodnotu, která odpovedá plné j výchylke meracieho prístroja. Pri ďalšom stupaní vstupného napátia na meracom přístroji napatie len pozvolné stúpa, merací přístroj je len nepatrné přetažený. Pri opačnej polaritě vstupného napátia, najčastejšie omylom přivedeného na vstupné svorky, napatie na meracom přístroji pri stúpajúcom napatí stúpa až po určitú hodnotu. Pri ďalšom stúpaní vstupného napátia na meracom přístroji poklesne na malú hodnotu, ktorá postačuje na to, aby přístroj mohol indikovat, že merané napatie má opačnú polaritu avšak merací přístroj nieje přetažený. Ďalšia výhoda zapojenia podta vynálezu je v tom, že ku svojej činnosti nepotřebuje napájací zdroj a tiež to, že okamžité po znížení vstupného napátia na úroveň odpovedajúcu pracovnému rozsahu meracieho prístroja je ochrana automaticky vyřaděná z činnosti a přístroj normálně pracuje.The present invention has the advantage over the prior art of the invention that, as the input voltage increases, the meter deflection rises and, however, after exceeding a certain value greater than the voltage value required for the full meter deflection, the voltage on the meter begins to drop. below the value that corresponds to the full deviation of the measuring instrument. As the input voltage rises further on the meter, the voltage only rises slowly, the meter is only slightly overloaded. With the opposite polarity of the input voltage, most often accidentally applied to the input terminals, the voltage on the meter rises to a certain value as the voltage rises. As the input voltage rises further on the meter, it drops to a small value that is sufficient to indicate that the measured voltage has the opposite polarity but the meter is not overloaded. A further advantage of the wiring according to the invention is that it does not need a power supply for its operation and also that immediately after the input voltage has been reduced to a level corresponding to the working range of the measuring instrument, the protection is automatically disabled and the instrument operates normally.

Příklad zapojenia nesymetrickej ochrany meracieho prístroja podta vynálezu je uvedený na priloženom výkrese, kde na obr. 1 je příklad konkrétného zapojenia, obr. 2 je charakteristika ochrany udávajúca priebeh napátia na meracom přístroji v závislosti od napátia prívádzaného na vstupné svorky.An example of a non-symmetrical protection of a measuring device according to the invention is shown in the accompanying drawing, in which FIG. 1 is an example of a particular circuit; FIG. 2 is a protection characteristic indicating the voltage curve at the meter as a function of the voltage applied to the input terminals.

V uvedenom příklade podta obr. 1 je nakreslené zapojenie obvodu nesymetrickej ochrany meracieho prístroja, kde na kladnu vstupnú svorku 1 je připojený jeden koniec prvého odporu 3, ktorého druhý koniec je připojený na druhý odpor 4, ktorého druhý vývod je připojený na kolektory prvého npn tranzistora S a druhého pnp tranzistora 10, ako aj na kladný vývod 11 meracieho prístroja 13, na druhý koniec prvého odporu 3 je súčasne připojený prvý oddělovací odpor 5, ktorého druhý vývod je připojený na bázu prvého npn tranzistora 6, přitom v emitore prvého npn tranzistora 6 je připojený jeden koniec tretieho odporu 7 a anóda diody 8, přitom druhý koniec tretieho odporu 7 a katoda diody 8 sú připojené na zápornú vstupnú svorku 2, na ktorú je tiež připojený emitor druhého pnp tranzistora 10 ako aj záporný vývod 12 meracieho prístroja 13, na kladnú vstupnú svorku 1 je tiež připojený jeden koniec druhého oddelovacieho odporu 9, ktorého druhý koniec je pripojený_na bázu druhého pnp tranzistora 10.In the example of FIG. 1 shows a circuit of an unbalanced protection circuit of a measuring instrument wherein one end of a first resistor 3 is connected to the positive input terminal 1, the other end of which is connected to a second resistor 4, the other of which is connected to collectors of the first npn transistor S and the second pnp transistor 10 as well as the positive terminal 11 of the measuring device 13, at the other end of the first resistor 3 is simultaneously connected a first separation resistor 5, the second terminal of which is connected to the base of the first npn transistor 6; 7 and the anode of the diode 8, the other end of the third resistor 7 and the cathode of the diode 8 are connected to the negative input terminal 2, to which the emitter of the second pnp transistor 10 as well as the negative terminal 12 of the measuring device 13 is connected. one end of the second separation resistor 9 is connected, the other end of which is connected and a base of a second pnp transistor 10.

Činnost’ nesymetrickej ochrany meracieho prístroja podlá obr. 1 je nasledujúca:The unbalanced protection of the measuring device according to FIG. 1 is as follows:

Medzi kladnú vstupnú svorku 1 a zápornú vstupnú svorku 2 je přivedené merané napatie. Prúd tečúci obvodom vytvoří na prvom odpore 3 a druhom odpore 4 úbytok napátia a vychýlí rúčku meracieho prístroja 13. Pri překročení vstupného napátia nad hodnotu odpovedajúcu plnej výchylke meracieho prístroja 13, stúpne úbytok napatia na druhom odpore 4 na takú hodnotu, že prúd privádzaný cez prvý oddělovací odpor do bázy prvého npn tranzistora S začne tento prvý npn tranzistor 6 otvárať až do saturácie a tým časť prúdu tečáca meracím prístrojom 13 začne tieeť npn tranzistoromA measured voltage is applied between the positive input terminal 1 and the negative input terminal 2. The current flowing at the first resistor 3 and the second resistor 4 generates a voltage drop and deflects the handle of the meter 13. When the input voltage exceeds the value corresponding to the full deflection of the meter 13, the voltage drop across the second resistor 4 rises to such a the base resistance of the first npn transistor S begins to open this first npn transistor 6 until saturation, and thus part of the current flowing through the measuring device 13 starts to flow through the npn transistor

Cím je váčšie napatie privádzané na vstupné svorky 1, 2, tým je váčší prúd tečúci cez prvý oddělovací odpor 5 do bázy prvého npn tranzistora 6. Zváčšenie prúdu do bázy prvého npn tranzistora 6 má za následok váčšie otvorenie prvého npn tranzistora 6, čím je tento viac otvorený, tým váčšia časť prúdu tečie prvým npn tranzistorom 6, v důsledku čoho prúd tečúci meracím prístrojom 13 pri zváčšovaní vstupného napátia len nepatrné stúpa. Aby pri otvorení prvého npn tran240355 zistora 6 nekleslo napátie na vývodoch 11, 12 meracieho prístroja 13 pod hodnotu odpovedajúcu plnej výchylke meracieho prístroja 13 je do emitora prvého npn tranzistore S zapojená paralelná kombinácia tretieho odporu 7 a diody 8. Úlohou diody 8 je zmenšit úbytok napátia na treťom odpore 7 pri vačších prúdoch tečúcich prvým npn tranzistorom 8 a tým udržať na vývodoch 11, 12 meracieho prístroja 13 přibližné rovnaké napatie.The greater the voltage applied to the input terminals 1, 2, the greater the current flowing through the first decoupling resistor 5 to the base of the first npn transistor 6. Increasing the current to the base of the first npn transistor 6 results in greater opening of the first npn transistor 6, thereby the more open, the greater part of the current flows through the first npn transistor 6, as a result of which the current flowing through the measuring device 13 increases only slightly as the input voltage increases. In order to prevent the voltage at the terminals 11, 12 of the meter 13 from dropping below the value of the full deflection of the meter 13 when opening the first npn tran240355 of the detector 6, a parallel combination of the third resistor 7 and the diode 8 is connected. at the third resistor 7 at higher currents flowing through the first npn transistor 8 and thereby maintain approximately the same voltage at the terminals 11, 12 of the meter 13.

Pri připojení napátia opačnej polarity na vstupné svorky 1, 2 pretečie meracím prístrojom 13 prúd opačným smerom, ručka meracieho prístroja. 13 sa tiež vychýlí opačným smerom. Prietokom prúdu cez prvý odpor 3 a druhý odpor 4 vznikne na nich úbytok napatia. Ak je tento úbytok napatia dostatočne vetký, otvorí sa druhý pnp tranzistor 10 až do saturácie. Keďže přechod kolektor — emitor druhého pnp tranzistora 10 je připojený paralelné ku vývodom 11, 12 meracieho prístroja 13, bude napatie na meracom přístroji 13 dané saturačným napálím druhého pnp tranzistora 10. Toto napátie je menšie ako je hodnota napátia potřebná na plná výchylku meracieho prístroja 13 v prednom smere. Merací přístroj 13 indikuje, že merané napatie má opačná polaritu, avšak přístroj nie je přetažený.When the reverse polarity voltage is applied to the input terminals 1, 2, the meter 13 will flow in the opposite direction, the meter's hand. 13 also deflects in the opposite direction. A current drop across the first resistor 3 and the second resistor 4 will cause a voltage drop. If this voltage drop is sufficiently large, the second pnp transistor 10 opens until saturation. Since the collector-emitter transition of the second pnp transistor 10 is connected in parallel to the terminals 11, 12 of the meter 13, the voltage at the meter 13 will be given by the saturation voltage of the second pnp transistor 10. This voltage is less than the voltage required for full deflection of the meter in the front. The meter 13 indicates that the voltage being measured has the opposite polarity, but the meter is not overloaded.

Na obr. 2 je znázorněná veíkosť napátia na vývodoch 11, 12 meracieho prístroja 13 v závislosti od vstupného napatia přivedeného na vstupné svorky 1, 2. Na vodorovná os X sú vynesené hodnoty napatia na vstupných svorkách 1, 2, na zvislú os Y sú vynesené hodnoty napatia na svorkách ,11, 12 meracieho prístroja 13. Bodmi 101 a 102 je vyznačená pracovná oblast meracieho prístroja 13. Bod 101 odpovedá nulovej výchylke, bod 102 plnej výchylke meracieho prístroja 13. Pri zvyšovaní napátia na vstupných svorkách 1, 2 stúpa napatie na vývodoch 11, 12 meracieho prístroja 13 až do bodu 103. Pri ďalšom zvyšovaní napátia na vstupných svorkách 1, 2 klesá napatie na meracom přístroji 13 až do bodu 104. Velkost napatia v bode 104 je daná saturačným napátím prvého npn tranzistora S a ohmickej hodnoty tretieho odporu 7. Ak napatie na vstupných svorkách 1, 2 stúpa i naďalej, napatie na vývodoch 11, 12 meracieho prístroja 13 stúpa len nepatrné. Napatie na vstupných svorkách 1, 2 može byť i viac ako· desať krát váčšie ako napatie odpovedajúce plnej výchylke meracieho prístroja 13. Pri tom napatie ha vývodoch 11, 12 meracieho prístroja 13 je menšie ako dvojnásobok napatia odpovedajúceho plnej výchylke meracieho prístroja 13. Pri opačnej polaritě napatia na vstupných svorkách 1, 2 je i napatie na vývodoch 11, 12 opačnej polarity. Pri zvyšovaní napátia na vstupných svorkách 1, 2 stúpa i napatie na meracom přístroji 13. Priebeh tohoto napatia je znázorněný na obr. 2 úsekem medzi bodmi 101In FIG. 2 shows the voltage level at terminals 11, 12 of the meter 13 as a function of the input voltage applied to the input terminals 1, 2. The horizontal X-axis shows the voltage values at the input terminals 1, 2; 101 and 102 indicate the working area of the meter 13. Point 101 corresponds to zero deflection, point 102 to full deflection of the meter 13. As the voltage at input terminals 1, 2 increases, the voltage at terminals 11, 11 increases. As the voltage increases at point 104, the voltage at point 104 is determined by the saturation voltage of the first npn transistor S and the ohmic value of the third resistor 7. If the voltage at the input terminals 1, 2 continues to rise, the voltage at the terminals 11, 12 of the meter 13 increases only slightly. The voltage at the input terminals 1, 2 can be more than 10 times as heavy as the voltage corresponding to the full deflection of the measuring device 13. The voltage at the terminals 11, 12 of the measuring device 13 is less than twice the voltage corresponding to the full deflection of the measuring device 13. the polarity of the voltage at the input terminals 1, 2 is also the voltage at the terminals 11, 12 of opposite polarity. As the voltage at the input terminals 1, 2 increases, the voltage at the meter 13 also increases. The course of this voltage is shown in FIG. 2 between the points 101

105. Pri ďalšom zvyšovaní napatia na vstupných svorkách 1, 2 otvára sa druhý pnp tranzistor 10 a napatie na vývodoch 11, 12 meracieho prístroja 13 prudko klesá až do bodu 106. Pri ďalšom zvyšovaní napátia na vstupných svorkách 1, 2, napátle na vývodoch 11, 12 meracieho prístroja 13 len nepatrné stúpa. Merací přístroj 13 nie je přetažený, pretože napatie na jeho vývodoch H, 12 je menšie ako napátie odpovedajúce plnej výchylke meracieho prístroja 13. Toto napátie však postačuje na to, aby merací přístroj 13 indikoval opačnú polaritu meraného napátia.105. As the voltage at the input terminals 1, 2 increases further, the second pnp transistor 10 opens and the voltage at the terminals 11, 12 of the meter 13 drops sharply to point 106. At a further voltage increase at the input terminals 1, 2, at the terminals 11 12 of the measuring device 13 only slightly increases. The meter 13 is not overloaded because the voltage at its terminals H, 12 is less than the voltage corresponding to the full deflection of the meter 13. However, this voltage is sufficient for the meter 13 to indicate the opposite polarity of the measured voltage.

Claims

240355 of the resistor 6 does not decrease the voltage at the terminals 11, 12 of the meter 13 below the value of the full deviation of the measuring device 13, the parallel combination of the third resistor 7 and the diode 8 is connected to the emitter of the first npn transistor S. the voltage flow at the third resistor 7 at the larger currents flowing through the first npn transistor 6 and thereby keeping the approximate same patents at the terminals 11, 12 of the meter 13. When the opposite polarity voltage of the input terminal 1, 2 is connected, the current meter 13 flows in the opposite direction, the pointer device 13 also deflects in the opposite direction. The flow of current through the first resistor 3 and the second resistor 4 results in a voltage flow. If this voltage drop is large, the second pnp transistor 10 will open until saturation. Since the co-emitter-emitter transition of the second pnp transistor 10 is connected in parallel to the terminals 11, 12 of the measuring device 13, the voltage on the metering device 13 will be given by the saturation voltage of the second pnp transistor 10. This voltage is less than the voltage requirement. to the full displacement of the meter 13 in the forward direction. The meter 13 indicates that the measured voltage has the opposite polarity, but the device is not overstretched. Fig. 2 shows the size of the terminals 11, 12 of the meter 13 as a function of the input voltage applied to the input terminals 1, 2. The horizontal values X are the voltage values at the input terminals 1, 2, the vertical axis Y, the excited voltage values at the terminals 11, 12 of the measuring device 13. The working area of the measuring device 13 is indicated by points 101 and 102. The point 101 corresponds to the zero deflection, the point 102 of the full deflection of the measuring device 13. When increasing the input voltage the terminals 11, 12 of the measuring device 13 up to point 103. In the further increase of the voltage of the input terminals 1, 2, the voltage of the measuring device 13 decreases to the point 104. 104 is given by the saturation voltage of the first npn transistor S and the resistive value of the third resistor 7. If the foot on the input terminals 1, 2 continues to stall, the tension at the terminals 11, 12 of the measuring device 13 only slightly falls. . The na-terminal on the input terminals 1, 2 may be more than ten times higher than the voltage corresponding to the full deviation of the measuring device 13. In this case, the voltage of the terminals 11, 12 of the measuring device 13 is less than twice the voltage of the corresponding full deviation of the meter 13 At the opposite polarity of the voltage at the input terminals 1, 2 there is also a voltage at the terminals 11, 12 of the opposite polarity. In increasing the voltage on the input terminals 1, 2 of the stage and the voltage on the measuring device 13. The course of this tension is shown in FIG.

105. In further increasing the voltage at the input terminals 1, 2, the second transistor 10 opens and the voltage at the terminals 11, 12 of the measuring device 13 drops sharply to the point 106. When further increasing the voltage of the input terminals 1, 2, the voltage at the outputs 11 , 12 of the measuring device 13 only the noticeable stalk. The measuring apparatus 13 is not stretched because the tension at its outlets H, 12 is less than the tension of the corresponding displacement of the measuring apparatus 13. However, the totonapathy is sufficient for the measuring apparatus 13 to indicate the opposite polarity of the measured voltage. SUBJECT CONNECTION OF AN ASymmetric Protection of Overload Measurement Device, characterized in that one end of the first resistor (3) is connected to the positive input terminal (1) and the other end is connected to the second resistor (4) - whose second terminal is connected to the collectors of the first npn transistor (6a and the second pnp transistor (10), as well as the loading terminal (11) of the measuring device (13), the first isolation resistor is connected to the other end of the first resistor (3) 5), the second terminal of which is connected to the base of the npn transistor (6), in the invention of the first npn of the transistor (6) one end of the third resistor (7) and the diode diode (8) is connected, the other the end of the third terminal (7) and the cathode of the diode (8) being connected to the negative input terminal (2), to which the emitter of the second transistor (10) is connected as well as the negative terminal (12) of the meter (13), also one is connected to the positive input terminal (1) the end of the second resistive resistor (9), the other end of which is connected to the second second pnp transistor (10). 1 sheet of drawings