CS253366B1 - Zapojení hladinového a časového analyzátoru elektrického napětí - Google Patents

Abstract

Zapojení se týká oboru elektrického měření elektrických i neelektrických veličin časově proměnného elektrického napětí a řeší jednoduché provádění hladinové a časové analýzy elektrického napětí v obou polaritách. Provádění takové analýzy je potřebné při nasazování přístrojů a systémů automatizační techniky do prů­ myslových provozů a objektů, ve kterých lze očekávat vyšší hladinu elektromagnetického rušení. Podstata zapojení -spočívá v elektrickém zapojené komparátorů, společné vstupní sběrnice, logických hradel a čítačů impulsů. Toto zapojení umožňuje provádění jednoduché a rychlé hladinové a časové analýzy časově proměnného elektrického napětí. Zapojení může být použito ve všech oborech národního hospodářství, ve kterých je potřeba provádět hladinovou a časovou analýzu časově proměnných napětí (např. impulsních'rušivých napětí) nebo k vyhledávání jejich zdrojů.

Description

Vynález se týká zapojení hladinového a ěaaováho analyzáto· ru elektrického napětí# ďde o elektrické zapojení, jímž se řeší jednoduché provádění hladinová a časové analýzy elektrického napětí v obou polaritách»

Dosud používané analyzátory elektrických napětí se vyzná· čují značnou složitostí obvodového uspořádání» Obvykle je na vstupu takového zařízení vzorkovací zesilovač, který provede výběr vzorků analyzovaného napětí» Tyto vzorky analyzovaného napětí jsou analogovš-číslicovým převodníkem převedeny do číselné formy (dat) a postupně ukládány do číslicové paměti» Data, uložená v paměti, lze zpracovat různým způsobem, obvyklým pro výpočetní techniku· Lze například uložených dat použít ke zpětnému zobrazení (rekonstrukci) původního časového průběhu analyzovaného napětí nebo k provedení výpočtu frekvenční analýzy pomocí 3feurlerovy transformace a podobně» Výhodou tohoto řešení je vysoká přesnost měření a analýzy analyzovaných elektrických napětí» Nevýhodou tohoto řešení je jednak vysoká cena (ekonomické hledisko) a jednak omezená pracovní rychlost, která je limitována hlavně maximální pracovní rychlostí použitého analogově-ěíslicoVého převodníku a maximální rychlostí- zápisu převedených dat do použité číslicové paměti (technické hledisko)»

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zapojením hladinového a časového analyzátoru elektrického napětí, jehož vstupní svorky jsou připojeny na zdroj analyzovaného elektrického napětí· Jeho podstata spočívá v tom, že paralelně ke vstupním svorkám je připojen vstupní odpor a současně je k první vstupní svorce připojena společná vstupní sběrnice, která propojuje neinvertující vstup prvního komparátoru analýzy kladného napětí s invertují cím vstupem třetího komparátoru analýzy záporného napětí» Výstup prvního komparátoru analýzy kladného napětí je připojen na invertující vstup druhého komparátoru, jehož neinvertující vstup je připojen na. obvodovou zem a jehož výstup je připojen na první odpor zpětné vazby, který je druhým koncem připojen současně na invertující vstup prvního komparátoru analýzy kladného napětí a na odpor zdroje kladného referenčního napětí a současně je výstup druhého komparátoru připojen na první ochranný odpor, jehož druhý konec je současně spojen s první rychlou ze— nerovou diodou a jedním vstupem prvního dvouvstupového hradla

- 2 253 366 hladinové analýzy kladného napětí, jehož druhý vstup je propojen současně s jedním vstupem prvního třívstupového hradla a jedním vstupem druhého dvouvstupového hradla a svorkou pro připojení zdroje blokovacího napětí. Výstup prvního dvouvstupového hradla je propojen s druhým vstupem prvního třívstupového hradla, jehož třetí vstup & propojen se svorkou pro připojení zdroje měrného kmitočtu a jehož výstup £ připojen na vstup prvního čitače impulsů, jehož výstup je připojen na konektor výstupní datové sběrnice* Výstup prvního dvouvstupového hradla je rovněž připojen na vstup druhého čitače impulsů, jehož výstup je připojen na konektor výstupní datové sběrnice* Výstup třetího komparátoru analýzy záporného napětí je připojen na neinvertující vstup čtvrtého komparátoru, jehož invertující vstup je připojen na obvodovou zem a jehož výstup je připojen na druhý odpor zpětné vazby, jehož druhý konec je připojen současně na neinvertu jící vstup třetího komparátoru a na odpor zdroje záporného referenčního napětí a současně je výstup čtvrtého komparátoru připojen na druhý ochranný odpor, jehož druhý konec je spojen s druhou rychlou zenerovou diodou a současně s jedním vstupem druhého dvouvstupového hradla a s jedním vstupem druhého třívstupového hradla, jehož výstup je; připojen na vstup třetího čitače impulsů, jehož výstup je připojen na konektor výstupní datové sběrnice a výstup druhého dvouvstupového hradla je připojen na vstup čtvrtého čitače impulsů, jehož výstup je připojen ňa konektor výstupní datové sběrnice*

Zapojení podle vynálezu podstatně zkracuje dobu přeměny analyzovaného elektrického; napětí na data na výstupu datové sběrnice_?a tím umožňuje provádění hladinové a časové analýzy velmi rychlých změn elektrického napětí.

Na připojeném výkresu £ schematicky nakreslen příklad zapojení hladinového a časového analyzátoru elektrického napětí podle vynálezu* Zapojení hladinového a časového analyzátoru je opatřeno vstupními svorkami 1, 2, ke kterým je paralelně připojen odpor vstupu 6.

K první vstupní svorce 1 je dále připojena společná vstupní sběrnice; 5, která je současně připojena na invertující vstup třetího komparátoru 18 a neinvertující vstup prvního komparátoru 8, Druhá vstupní svorka 2 je propojena se svorkou 31 obvodové země* Výstup prvního komparátoru 8 je připojen na invertují253 366

- 3 cí vstup druhého komparátoru 9, jehož neinvertující vstup je spojen s obvodovou zemí· Výstup druhého komparátoru 9 je připojen současně pa první odpor 10 zpětné vazby a na první ochranný odpor 11. Druhý konec odpor# 3Ό zpětné vazby je připojen na invertují cí vstup prvního komparátoru 8 a současně v sérii s odporem 7 zdroje kladného referenčního napětí na svorku 3 kladného referenčního napětí· Druhý konec prvního ochranného odporu 11 je spojen s katodou první rychlé zenerovy diody 12 a současně s prvním vstupem prvního dvouvstupového hradla 13» Anoda první rychlé zeneřovy diody 12 je spojena s obvodovou zemí· V případě, že výstup druhého komparátoru 9 je kompatibilní s prvním vstupem prvního dvouvstupového hradla 13, mohou být první ochranný odpor 11 a první rychlá zenerova dioda 12 ze zapojení dle vynálezu vypuštěny· Druhý vstup prvního dvouvstupového hradla 13 je současně propojen s prvním vstupem prvního třívstupového hradla 14 a a prvním vstupem druhého třívstupového hradla 24 a s prvním vstupem druhého dvouvstupového hradla 23 a se svorkou 27 blokovacího napětí* Výstup prvního dvouvstupového hradla 13 je připojen na druhý vstup prvního třívstupového hradla 14 a současně na vstup druhého čítače 16 impulsů· Třetí vstup prvního třívstupového hradla 14 je spojen se druhým vstupem druhého třívstupového hradla 24 a současně se svorkou 28 měrného kmitočtu. Výstup prvního třívstupového hradla 14 je připojen na vstup prvního čitače 15 impulsů, jehož výstup je připojen na první konektor 29 datové sběrnice. Výstup druhého čitače 16 impulsů je připojen na druhý konektor 30 datové sběrnice;· Výstup třetího komparátoru 18 je připojen na neinvertující vstup čtvrtého komparátoru 19, jehož invertující vstup je spojen 8 obvodovou zemí· Výstup čtvrtého komparátoru 19 je současně připojen na druhý odpor 20 zpětné vazby a na druhý ochranný odpor 21· Druhý konec druhého odporu 20 zpětné vazby £ připojen na neinvertující vstup třetího komparátoru 18 a současně v sérii s odporem 17 zdroje záporného referenčního napětí je připojen na svorku 4 záporného referenčního napětí. Druhý konec druhého ochranného odporu 21 je připojen na katodu druhé rychlé zenerovy diody 22 a současně na druhý vstup druhého dvouvstupového hradla 23 a na třetí vstup druhého třívstupového hradla 24. Anoda druhé rychlé zenerovy diody 22 je spojena

253 3Ββ

- 4 s obvodovou zemí· V případě, že výstup čtvrtého komparátoru 19 je kompatibilní s druhým vstupem druhého dvouvstupového hradla 23 a se třetím vstupem druhého třívstupového hradla 24, mohou být druhý ochranný odpor 21 a druhá rychlá zenerova dioda 22 ze zapojení dle vynálezu vypuětěny. Výstup druhého třívstupového hradla 24 je připojen na vstup třetího čitače 25 impulsů, jehož výstup je připojen na třetí konektor 32 datové sběrnice· Výstup druhého dvouvstupového hradla 23 je připojen na vstup čtvrtého čitače 26 impulsů, jehož výstup je připojen na čtvrtý konektor 33 výstupní datové sběrnice.

Zapojení hladinového a časového analyzátoru elektrického napětí je připojeno vstupními svorkami 1, 2 ke zdroji analyzovaného elektrického napětí. Pokud hodnota analyzovaného napětí nepřestoupí v kladné polaritě hodnotu napětí kladného zdroje referenčního napětí, připojeného ke svorce 3 kladného referenčního napětí, setrvává výstup prvního komparátoru 8 ve stavu záporného výstupního napětí a výstup druhého komparátoru 9 ve stavu kladného výstupního napětí, jehož působením je prostřednictvím prvního ochranného odporu 11 a první rychlé zenerovy diody 12 vytvořena na prvním vstupu prvního dvouvstupového hradla 13 logická úroveň H. Ve statickém stavu je na svorku 27 blokovacího napětí připojen zdroj blokovacího spětí s logickou úrovní Η» Na svorku 28 měrného kmitočtu je trvale připojen zdroj logického signálu měrného kmitočtu. Ve statickém stavu je na výstupu prvního dvouvstupového hradla 13 logická úroveň L a na výstupu prvního třívstupového hradla 14 logická úroveň H. Překročí-li hodnota analyzovaného elektrického napětí v kladné polaritě hodnotu napětí kladného zdroje referenčního napětí, přejde výstup prvního komparátoru__8 do stavu kladného výstupního napětí a výstup druhého komparátoru 9 do stavu záporného výstupního napětí, jehož působením je prostřednictvím prvního ochranného odporu 11 a první rychlé zenerovy diody 12 vytvořena na prvním vstupu prvního dvouvstupového hradla 13 logická úroveň L a na jeho výstupu logická úroveň H. Tato změna logické úrovně vyvolá změnu číselného stavu výstupu připojeného druhého čitače 16 impulsů,a tím i změnu číselného stavu připojené

253 366

- 5 části výstupní datové sběrnice o hodnotu +1 a současně odblokuje druhý vstup prvního třívstupového hradla 14 tak, že se na jeho výstupu objeví negovaný logický signál měrného kmitočtu, který je čitón připojeným prvním čítačem 15 impulsů, a tím se plynule mění (roste) Číselný stav připojené části výstupní datové sběrnice· Popsaný stav zapojení dle vynálezu trvá až do okamžiku, kdy hodnota analyzovaného napětí v kladné polaritě klesne pod hodnotu napětí kladného zdroje referenčního napětí. Potom se obnoví statický stav zapojení. Pokud hodnota analyzovaného napětí nepřestoupí v záporné polaritě hodnotu napětí záporného zdroje referenčního napětí, připojeného ke svorce 4 záporného referenčního napětí, setrvávají výstupy třetího komparátoru 18 a čtvrtého komparátoru 19 ve stavu záporného výstupního napětí, jehož působením prostřednictvím druhého ochranného odporu 21 a rychlé zenerovy diody 22 je vytvořena na připojeném druhém vstupu druhého dvouvstupového hradla 23 a třetím vstupu druhého třívstupového hradla 24 logická úroveň L. Ve statickém stavu je na výstupech druhého dvouvstupového hradla 23 a druhého třívstupového hradla 24 logická úroveň H. Překročí-li hodnota analyzovaného napětí v záporné polaritě hodnotu napětí záporného zdroje referenčního napětí, připojeného ke svorce 4 záporného referenčního napětí, přejdou výstupy třetího komparátoru 18 a čtvrtého komparátoru 19 do stavu kladného výstupního napětí, jehož působením prostřednictvím druhého ochranného odporu 21 a druhé rychlé zenerovy diody 22 je na připojeném druhém vstupu druhého dvouvstupového hradla 23 a třetím vstupu druhého třívstupového hradla 24 vytvořena logická úroveň H. Tato změna logické úrovně vyvolá na výstupu druhého dvouvstupového hradla 23 přechod na logickou úroveň L, která vyvolá změnu číselného stavu výstupu připojeného čtvrtého čítače 26 impulsů,a tím i změnu číselného stavu připojené části výstupní datové sběrnice o hodnotu + 1 a současně odblokuje třetí vstup druhého třívstupového hradla 24 tak, že se na jeho výstupu objeví negovaný logický signál měrného kmitočtu, který je čítán připojeným třetím čítačem 25 impulsů,a tím se plynule mění (roste) číselný stav připojené části výstupní datové sběrnice. Popsaný stav zapojení dle vynálezu trvá až do okamžiku, kdy hodnota analyzovaného napětí

253 366 v záporné polaritě klesne pod hodnotu napětí záporného zdroje referenčního napětí# Potom se obnoví statický stav zapojení. Zpětnovazební odpory 10, 20 zavádějí do zapojení kladnou zpětnou vazbu, která odstraňuje vs,nik neurčitých stavů v okolí rovnosti hodnot analyzovaných a referenčních napětí a současně působí na urychlení činnosti použitých komparátorů 8, £, 18, 19,

Zapojení podle vynálezu měří (registruje) počet překročení hodnoty analyzovaného elektrického napětí v obou polaritách přes nastavené hodnoty napětí referenčních zdrojů a současně měří (registruje) délky časových intervalů, po které toto překročení trvá# Současným použitím opakovaného zapojení podle; vynálezu, která jsou připojena na společnou vstupní sběrnici 5. lze provádět vícenásobnou hladinovou a časovou analýzu elektrického napětí# Zapojení dle vynálezu umožňuje provádět buď hladinovou a časovou analýzu jednotlivých změn (impulsů) analyzovaného elektrického napětí výpisem naměřených dat z výstupní datová sběrnice po ukončení každé jednotlivé změny analyzovaného napětí^nebo statistickou hladinovou a časovou analýzu analyzovaného elektrického napětí výpisem naměřených dat v periodických časových intervalech# Přitom se předpokládá vynulování obsahu všech čitačů impulsů po každém provedeném výpisu. Dále se předpokládá po dobu trvání výpisu naměřených dat zablokování všech dvouvstupových a třívstupových hradel změnou hodnoty zdroje blokovacího napětí, připojeného ke svorce; 27 blokovacího napětí na logickou úroveň L. Rovněž lze naměřená data převést z výstupní datové sběrnice analyzátoru do počítače za účelem jejich dalšího zpracování, např# provedení výpočtu celkové elektrické energie jednotlivých změn (impulsů) apod. Vynálezu dle zapojení může být použito v oboru elektrických měření elektrických a neelektrických veličin, zejména pro hladinovou a časovou analýzu časově proměnných elektrických napětí# V případě, že při analýze elektrického naqpětí nevadí malé změny hodnot analyzovaného elektrického napětí na společné sběrnici 5, lze druhý komparátor 9 a čtvrtý komparátor 19 ze zapojení dle vynálezu vypustit# V tom případě výstupy prvního komparátoru 8 a třetího komparátoru 18 budou zapojeny do uzlů, tvořených odpory zpětné vazby 10 ( resp. 20) a ochrannými odpory 11

- 7 253 366 (respο 21). Přitom druhý konec prvního odporu 10 zpětné vazby nebude připojen na neinvertující vstup prvního komparátoru 8, nýbrž na společnou sběrnici 5.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   253 366

   Zapojení hladinového a časového analyzátoru elektrického napětí, jehož vstupní svorky jsou připojeny j» zlroj analyzovaného napětí, vyznačujícího se tím, že paralelně ke vstupním svorkám (1,2) je připojen vstupní odpor (6) a druhá vstupní svorka (2) je apo^jena s obvodovou zemi a se svorkou (31) obvodové země a současně k první vstupní svorce (1) je připojena společná vstupní sběrnice (5), která propojuje neinvertující vstup prvního komparátoru (8), jehož výstup je připojen na invertující vstup druhého komparátoru (9), jehož neinvertující vstup je připojen na obvodovou zem a jehož výstup je připojen na první vývod prvního odporu (10) zpětné vazby, který je druhým vývodem připojen současně na invertující vstup prvního komparátoru (8) a na jeden vývod odporu (7) zdroje kladného referenčního napětí, jehož druhý vývod je spojen se svorkou (3) zdroje kladného referenčního napětí a současně je výstup druhého komparátoru (9) připojen na první vývod prvního ochranného odporu (11), jehož druhý vývod je současně spojen s katodou první rychlé zenerovy diody (12), jejíž anoda je spojena s obvodovou zemí a s prvním vstupem prvního dvouvstupového hradla (13), jehož druhý vstup je propojen současně s prvním vstupem prvního třívstupového hradla (14) a s prvním vstupem druhého třívstupového hradla £4) a s prvním vstupem druhého dvouvstupového hradla 23) a se svorkou (27) blokovacího napětí a výstup prvního dvouvstupového hradla (13) je propojen s druhým vstupem prvního třívstupového hradla (14), jehož třetí vstup £ propojen s druhým vstupem druhého třívstupového hradla (24) a současně se svorkou (28) měrného kmitočtu a jehož výstup je připojen na vstup prvního čítače (15) impulsů, jehož výstup je připojen na první konektor (29) výstupní datové sběrnice a výstup prvního dvouvstupového hradla (13) je připojen na vstup druhého čítače (16) impulsů, jehož výstup je připojen na druhý konektor (30) výstupní datové sběrnice; společné vstupní sběrnice je spojena s invertujícím vstupem třetího komparátoru (18), jehož výstup je připojen na neinvertující vstup čtvrtého komparátoru (19), jehož invertu- 9 253 366 jící vstup je připojen na obvodovou zem a jehož výstup je připojen na první vývod druhého odporu (20) zpětné vazby, jehož druhý vývod je připojen současně na neinvertující vstup třetího komparátoru (18) a na jeden vývod odporu (17) zdroje záporného referenčního napětí, jehož druhý vývod je spojen se svorkou (4) zdroje záporného referenčního napětí a současně je výstup čtvrtého komparátoru (19) připojen na první vývod druhého ochran ného odporu (21), jehož druhý vývod je současně spojen s katodou druhé rychlé zenerovy diody (22), jejíž anoda je spojena s obvodovou zemí a a druhým vstupem druhého dvouvstupovéha hradla (23) a s třetím vstupem druhého třívstupového hradla (24), jehož výstup je připojen na vstup třetího čítače (25) impulsů, jehož výstup je připojen na třetí konektor (32) výstupní datové sběrnice a výstup druhého dvouvstupového hradla (23) je připojen na vstup čtvrtého čítače (26) impulsů, jehož výstup je připojen na čtvrtý konektor (33) výstupní datové sběrnice.