RU2267805C1 - Special signals generator - Google Patents
Special signals generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2267805C1 RU2267805C1 RU2004115681/09A RU2004115681A RU2267805C1 RU 2267805 C1 RU2267805 C1 RU 2267805C1 RU 2004115681/09 A RU2004115681/09 A RU 2004115681/09A RU 2004115681 A RU2004115681 A RU 2004115681A RU 2267805 C1 RU2267805 C1 RU 2267805C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- microprocessor
- outputs
- inputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано в аппаратуре для создания тока в подземных или подводных токопроводах (кабелях, трубопроводах и других изолированных от среды проводниках) как при непосредственном подключении к ним, так и возбуждением тока с помощью индукционной катушки.The invention relates to the field of technical physics and can be used in equipment for generating current in underground or underwater current conductors (cables, pipelines and other conductors isolated from the medium) both when connected directly to them and by excitation of current using an induction coil.
Известен генератор сигнала (см. патент Великобритании №2363010, кл. G 06 F 1/02, G 01 V 3/06 от 02.03.2001), один из вариантов которого содержит формирователь сигналов, импульсные модуляторы, схему формирования сигналов управления выходным каскадом, выходной каскад, фильтр низких частот, источник питания, нагрузку, параллельно которой включен преобразователь обратной связи. Вышеуказанное известное устройство является наиболее близким к заявляемому изобретению и может быть взято в качестве прототипа.A known signal generator (see UK patent No. 2363010, CL G 06 F 1/02, G 01 V 3/06 from 02.03.2001), one of the options which contains a signal conditioner, pulse modulators, a signal generation circuit for controlling the output stage, output stage, low-pass filter, power supply, load, in parallel with which a feedback converter is connected. The above known device is the closest to the claimed invention and can be taken as a prototype.
Первым недостатком известного устройства является следующее. Поведение предполагаемой нагрузки генератора (кабельные трассы или трубопровод, или катушка намагничивания) в зависимости от технического состояния, климатических условий и других воздействующих факторов носит сложный характер. Кроме того, нагрузки различаются по соотношению составляющих импеданса. Поэтому установить точное значение тока (мощности) в нагрузке, к клеммам которой параллельно подключен преобразователь обратной связи, удается не во всех случаях. Это может привести к потери преемственности измерений, полученных приемными диагностическими устройствами, так как фактическое значение тока может отличаться от установленного. Вторым недостатком является отсутствие на выходе фильтра, в цепи питания нагрузки, схемы защиты от выбросов напряжения (перенапряжений). В случае некачественного подключения нагрузки, имеющей значительную индуктивную составляющую, к выходу генератора (имеется дефектный контакт в цепи питания нагрузки), могут возникнуть выбросы напряжения, повлекшие сбои в работе и даже выход из строя генератора. Величина емкости С3 на фиг.5 прототипа будет сглаживать эти выбросы, но может оказаться недостаточной для рассматриваемого случая. Оба случая нежелательны, так как при этом снижается точность установленных режимов работы генератора и его надежность.The first disadvantage of the known device is the following. The behavior of the expected generator load (cable routes or pipeline, or magnetization coil) depending on the technical condition, climatic conditions and other influencing factors is complex. In addition, the loads differ in the ratio of impedance components. Therefore, it is not possible to establish the exact value of the current (power) in the load, to the terminals of which a feedback converter is connected in parallel, in all cases. This can lead to loss of continuity of measurements obtained by receiving diagnostic devices, since the actual current value may differ from the set value. The second disadvantage is the absence of a filter at the output of the filter, in the power supply circuit of the load, protection against voltage surges (overvoltages). In the case of poor-quality connection of the load, which has a significant inductive component, to the output of the generator (there is a defective contact in the load supply circuit), voltage surges can occur, resulting in malfunctions and even failure of the generator. The value of the capacitance C3 in figure 5 of the prototype will smooth out these emissions, but may not be sufficient for the case under consideration. Both cases are undesirable, since this reduces the accuracy of the set operating modes of the generator and its reliability.
Решаемой технической задачей является создание генератора, позволяющего установить более точное значение тока в подземных или подводных токопроводах и имеющего большую эксплуатационную надежность.The technical problem to be solved is the creation of a generator that allows you to set a more accurate current value in underground or underwater current conductors and has greater operational reliability.
Достигаемый технический результат - повышение точности установленного тока и повышение эксплуатационной надежности генератора.The technical result achieved is an increase in the accuracy of the installed current and an increase in the operational reliability of the generator.
Технический результат достигается тем, что генератор сигналов содержит формирователь сигналов, импульсные модуляторы, выходы которых соединены с первым и вторым входами схемы формирования сигналов управления выходным каскадом соответственно, выходы которой подключены ко входам выходного каскада, выходы которого соединены со входами фильтров низких частот, выходы которых соединены с нагрузкой, источник питания подключен к шине выходного каскада, преобразователь обратной связи. Новым является то, что преобразователь обратной связи содержит датчик ограничения напряжения, датчик рабочего тока, датчик перегрузки по току, полосовой фильтр, микропроцессор, переключатель "выбор тока" и первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), вход которого соединен с первым выходом микропроцессора, второй выход которого соединен со входом установки коэффициента преобразования датчика рабочего тока, выход которого соединен со входом полосового фильтра, выход которого соединен с первым входом микропроцессора, второй вход которого соединен с выходом датчика ограничения напряжения, вход которого подключен к выводам нагрузки, вход датчика перегрузки по току включен в цепь питания нагрузки, а выход соединен с третьим входом схемы формирования сигналов управления выходным каскадом и третьим входом микропроцессора, четвертый вход которого соединен с переключателем "выбор тока", формирователь сигналов содержит последовательно соединенные задающий генератор, делитель частоты, счетчик-делитель, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и второй цифроаналоговый преобразователь, одновибратор, схема укорочения счета, переключатель "выбор частотного сигнала", выход которого соединен со вторым входом постоянного запоминающего устройства, второй вход второго цифроаналогового преобразователя соединен с выходом одновибратора, вход которого соединен со вторым выходом делителя частоты, третий выход которого соединен с первым входом схемы укорочения счета, второй вход которой соединен с выходом счетчика-делителя, выход схемы укорочения счета соединен со вторым входом счетчика-делителя, третий вход второго цифроаналогового преобразователя соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, дополнительно введен генератор синхросигнала, включающий сдвоенный переключатель, коммутирующий на выходы поочередно сигналы от источника опорного напряжения и нулевой шины, источник опорного напряжения, первый интегратор и второй интегратор, входы которых соединены с выходами сдвоенного переключателя соответственно, первый вход источника опорного напряжения подключен к первому входу сдвоенного переключателя, второй вход которого соединен со вторым выходом делителя частоты, выходы первого и второго интеграторов соединены со вторыми входами импульсных модуляторов соответственно, первые входы которых соединены с выходом второго цифроаналогового преобразователя.The technical result is achieved by the fact that the signal generator comprises a signal driver, pulse modulators, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the output signal control circuit, respectively, the outputs of which are connected to the inputs of the output stage, the outputs of which are connected to the inputs of low-pass filters, the outputs of which connected to the load, the power source is connected to the bus of the output stage, feedback converter. New is that the feedback converter contains a voltage limiting sensor, an operating current sensor, an overcurrent sensor, a bandpass filter, a microprocessor, a current selection switch and a first digital-to-analog converter (DAC), the input of which is connected to the first output of the microprocessor, and the second output which is connected to the input of the installation of the conversion coefficient of the working current sensor, the output of which is connected to the input of the bandpass filter, the output of which is connected to the first input of the microprocessor, the second input of which connected to the output of the voltage limiting sensor, the input of which is connected to the load terminals, the input of the current overload sensor is included in the load supply circuit, and the output is connected to the third input of the output signal control circuit and the third input of the microprocessor, the fourth input of which is connected to the switch " current selection ", the signal shaper contains a serially connected master oscillator, a frequency divider, a counter-divider, read-only memory (ROM) and a second digital-to-analog pre browser, one-shot, account shortening circuit, “frequency signal selection” switch, the output of which is connected to the second input of the read-only memory device, the second input of the second digital-to-analog converter is connected to the output of the one-shot, the input of which is connected to the second output of the frequency divider, the third output of which is connected to the first the input of the account shortening circuit, the second input of which is connected to the output of the counter-divider, the output of the shortening circuit of the account is connected to the second input of the counter-divider, the third input is second The digital-to-analog converter is connected to the output of the first digital-to-analog converter, an additional clock generator is introduced, including a dual switch, switching outputs from the reference voltage source and zero bus, the reference voltage source, the first integrator and the second integrator, the inputs of which are connected to the outputs of the dual switch, respectively , the first input of the reference voltage source is connected to the first input of the dual switch, the second input of which union of the second output of the frequency divider, the outputs of the first and second integrators connected to the second inputs of pulse modulators respectively, the first inputs of which are connected to the output of the second digital to analog converter.
Для защиты от перенапряжения введена схема защиты, входы которой подключены к клеммам нагрузки и шине блока питания. Для повышения надежности генератора введены первый датчик температуры, установленный на радиатор выходного каскада, выход которого соединен с пятым входом микропроцессора и второй датчик температуры, установленный на блок питания выходного каскада, первый выход которого соединен с шестым входом микропроцессора, а второй выход с вентилятором; блок индикации, вход которого соединен с четвертым выходом микропроцессора.To protect against overvoltage, a protection circuit has been introduced, the inputs of which are connected to the load terminals and the power supply bus. To increase the reliability of the generator, a first temperature sensor installed on the radiator of the output stage, the output of which is connected to the fifth input of the microprocessor and a second temperature sensor installed on the power supply of the output stage, the first output of which is connected to the sixth input of the microprocessor and the second output with a fan; an indication unit, the input of which is connected to the fourth output of the microprocessor.
Новая совокупность существенных признаков позволяет повысить точность установленного тока и эксплуатационную надежность генератора сигналов.A new set of essential features allows to increase the accuracy of the installed current and the operational reliability of the signal generator.
На чертеже изображена структурная схема генератора сигналов.The drawing shows a structural diagram of a signal generator.
Генератор сигналов содержит формирователь сигналов 1, импульсные модуляторы 2, 3, выходы которых соединены с первым и вторым входами схемы формирования сигналов управления выходным каскадом 4 соответственно, выходы которой подключены ко входам выходного каскада 5, выходы которого соединены со входами фильтров низких частот 6, 7, выходы которых соединены с нагрузкой 8, источник питания 9 подключен к шине выходного каскада 5, преобразователь обратной связи содержит датчик ограничения напряжения 10, датчик рабочего тока 11, датчик перегрузки по току 12, полосовой фильтр 13, микропроцессор 14, переключатель "выбор тока" 15 и первый ЦАП 16, вход которого соединен с первым выходом микропроцессора 14, второй выход которого соединен со входом установки коэффициента преобразования датчика рабочего тока 11, выход которого соединен со входом полосового фильтра 13, выход которого соединен с первым входом микропроцессора 14, второй вход которого соединен с выходом датчика ограничения напряжения 10, вход которого подключен к выводам нагрузки 8, вход датчика перегрузки по току 12 включен в цепь питания нагрузки 8, а выход соединен с третьим входом схемы формирования сигналов управления выходным каскадом 4 и третьим входом микропроцессора 14, четвертый вход которого соединен с переключателем "выбор тока" 15, формирователь сигналов 1 содержит последовательно соединенные задающий генератор 17, делитель частоты 18, счетчик-делитель 19, ПЗУ 20 и второй ЦАП 21, в формирователь сигналов 1 дополнительно введены одновибратор 22, схема укорочения счета 23, переключатель "выбор частотного сигнала" 24, выход которого соединен со вторым входом ПЗУ 20, второй вход второго ЦАП 21 соединен с выходом одновибратора 22, вход которого соединен со вторым выходом делителя частоты 18, третий выход которого соединен с первым входом схемы укорочения счета 23, второй вход которой соединен с выходом счетчика-делителя 19, выход схемы укорочения счета 23 соединен со вторым входом счетчика-делителя 19, третий вход второго ЦАП 21 соединен с выходом первого ЦАП 16, дополнительно введен генератор синхросигнала 25, включающий сдвоенный переключатель 26, источник опорного напряжения 27, первый интегратор 28 и второй интегратор 29, входы которых соединены с выходами сдвоенного переключателя 26 соответственно, первый вход источника опорного напряжения 27 подключен к первому входу сдвоенного переключателя 26, второй вход которого соединен со вторым выходом делителя частоты 18, выходы первого и второго интеграторов 28, 29 соединены со вторыми входами импульсных модуляторов 2 и 3 соответственно, первые входы которых соединены с выходом второго ЦАП 21.The signal generator comprises a signal conditioner 1, pulse modulators 2, 3, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the control signal generation circuit of the output stage 4, respectively, the outputs of which are connected to the inputs of the output stage 5, the outputs of which are connected to the inputs of the low-pass filters 6, 7 the outputs of which are connected to the load 8, the power source 9 is connected to the bus of the output stage 5, the feedback converter contains a voltage limiting sensor 10, an operating current sensor 11, an overload sensor for t ku 12, a band-pass filter 13, a microprocessor 14, a "current selection" switch 15 and a first DAC 16, the input of which is connected to the first output of the microprocessor 14, the second output of which is connected to the input of the conversion coefficient setting of the working current sensor 11, the output of which is connected to the input of the strip filter 13, the output of which is connected to the first input of the microprocessor 14, the second input of which is connected to the output of the voltage limiting sensor 10, whose input is connected to the terminals of the load 8, the input of the over current sensor 12 is included in the power supply circuit load 8, and the output is connected to the third input of the control signal generation circuit of the output stage 4 and the third input of the microprocessor 14, the fourth input of which is connected to the "current selection" switch 15, the signal conditioner 1 contains a serially connected master oscillator 17, a frequency divider 18, the counter the divider 19, the ROM 20 and the second DAC 21, a single vibrator 22, a circuit for shortening the count 23, the switch "frequency signal selection" 24, the output of which is connected to the second input of the ROM 20, the second input to the next DAC 21 is connected to the output of the single-shot 22, the input of which is connected to the second output of the frequency divider 18, the third output of which is connected to the first input of the counter shortening circuit 23, the second input of which is connected to the output of the counter-divider 19, the output of the short circuit of the account 23 is connected to the second the input of the counter-divider 19, the third input of the second DAC 21 is connected to the output of the first DAC 16, an additional clock generator 25 is added, including a dual switch 26, a reference voltage source 27, a first integrator 28 and a second integrator 29, input which are connected to the outputs of the dual switch 26, respectively, the first input of the reference voltage source 27 is connected to the first input of the dual switch 26, the second input of which is connected to the second output of the frequency divider 18, the outputs of the first and second integrators 28, 29 are connected to the second inputs of the pulse modulators 2 and 3, respectively, the first inputs of which are connected to the output of the second DAC 21.
Для повышения эксплуатационной надежности введена схема защиты от перенапряжения 30, входы которой подключены к клеммам нагрузки 8, шине питания источника питания 9.To increase operational reliability, an overvoltage protection circuit 30 has been introduced, the inputs of which are connected to the load terminals 8, the power supply bus 9.
Схема работает следующим образом.The scheme works as follows.
При включении питания задающий генератор 17 начинает вырабатывать периодическую последовательность импульсов частотой 2,4576 МГц, которая поступает на делитель частоты 18, обеспечивающего формирование опорных частот и синхросигнала. С первого выхода делителя частоты 18 тактовая частота поступает на первый вход счетчика-делителя 19, с выхода которого сигнал поступает на второй вход схемы укорочения счета 23, на первый вход которой поступает тактовая частота с третьего выхода делителя частоты 18. Счетчик-делитель 19 работает в режиме кольцевого счета с укороченным циклом. Это необходимо для получения числа тактов в периоде кратного целому числу для всех составляющих частот сигнала. При появлении на выходе счетчика-делителя 19 определенной кодовой комбинации, схема укорочения счета 23 генерирует короткий импульс сброса, завершая цикл счета. С выхода счетчика-делителя 19 кодовая комбинация поступает на первый вход ПЗУ 20, в памяти которого прописано четыре частотные комбинации сигнала, выбор необходимой производится при помощи переключателя 24 "выбор частотного сигнала", сигнал с которого подается на второй вход ПЗУ, с выхода которого кодовая комбинация поступает на первый вход второго ЦАП 21, который преобразует кодовую комбинацию ПЗУ в напряжение по формуле:When you turn on the power, the master oscillator 17 begins to generate a periodic sequence of pulses with a frequency of 2.4576 MHz, which is fed to the frequency divider 18, which provides the formation of the reference frequencies and the clock signal. From the first output of the frequency divider 18, the clock frequency is fed to the first input of the counter-divider 19, from the output of which the signal goes to the second input of the circuit for shortening the count 23, the first input of which receives the clock frequency from the third output of the frequency divider 18. The counter-divider 19 works ring count mode with a shorter cycle. This is necessary to obtain the number of ticks in the period multiple of an integer for all components of the signal frequency. When a certain code combination appears at the output of the counter-divider 19, the account shortening circuit 23 generates a short reset pulse, completing the counting cycle. From the output of the counter-divider 19, the code combination is fed to the first input of the ROM 20, in the memory of which four frequency combinations of the signal are registered, the necessary one is made using the switch 24 "frequency signal selection", the signal from which is fed to the second input of the ROM, the output of which is code the combination goes to the first input of the second DAC 21, which converts the code combination of the ROM into voltage according to the formula:
где N - кодовая комбинация,where N is the code combination,
Uоп - опорное напряжение, сформированное первым ЦАП 16.U op - reference voltage generated by the first DAC 16.
Как видно из формулы, изменяя Uоп, изменяем коэффициент преобразования второго ЦАП, таким образом осуществляется регулировка амплитуды частотного сигнала. На второй вход второго ЦАП 21 поступают короткие импульсы с выхода одновибратора 22, разрешающие запись входных данных после прохождения тактовых переключений, для предотвращения прохождения на выход второго ЦАП 21 коммутационных выбросов, опорное напряжение которому формирует первый ЦАП 16, управляемый микропроцессором 14. С выхода второго ЦАП 21 сигнал поступает на первые входы импульсных модуляторов 2 и 3, которые преобразуют амплитуду входного сигнала в длительность импульсов с частотой, равной частоте синхросигнала, поступающего на их вторые входы.As can be seen from the formula, by changing U op , we change the conversion coefficient of the second DAC, thus adjusting the amplitude of the frequency signal. The second input of the second DAC 21 receives short pulses from the output of the one-shot 22, allowing the input data to be recorded after passing the clock switching to prevent the output of the second DAC 21 switching emissions, the reference voltage of which forms the first DAC 16, controlled by the microprocessor 14. From the output of the second DAC 21, the signal is fed to the first inputs of pulse modulators 2 and 3, which convert the amplitude of the input signal into pulse durations with a frequency equal to the frequency of the clock signal fed to them entrances.
Генератор синхросигнала 25 работает следующим образом. На второй вход сдвоенного переключателя 26 поступают тактовые импульсы с третьего выхода делителя частоты 18, синхронно с которыми сдвоенный переключатель коммутирует поочередно на выходы сигнал с источника опорного напряжения 27 и нулевой шины, выходы переключателя противофазные. С выходов сдвоенного переключателя 26 меандр стабильной частоты и амплитуды поступает на входы интеграторов 28 и 29, преобразующих его в треугольный сигнал синхронизации для импульсных модуляторов 2 и 3, с выходов которых сигнал поступает на формирователь сигнала управления выходным каскадом 4. Формирователь сигнала управления выходным каскадом формирует сигналы управления верхним и нижним плечами выходного каскада, причем между переключениями верхнего и нижнего плеча выходного каскада вводится пауза, исключающая сквозные токи в момент переключения. Кроме того, в данном устройстве преобразуются сигналы ТТЛ уровня в сигналы с уровнями управления затворов транзисторов выходного каскада. Сигналы импульсных модуляторов 2 и 3, усиленные по мощности, с выходного каскада 5 поступают на фильтры низких частот 6, 7, где восстанавливается исходный аналоговый сигнал из импульсного. Преобразование аналогового сигнала в импульсный, усиление его по мощности и обратное восстановление в аналоговый необходимо для достижения более высокого кпд, чем при прямом усилении аналогового сигнала по мощности. С выходов фильтров 6, 7 сигнал поступает в нагрузку 8 через датчик перегрузки по току 12, прецизионный резистор обратной связи датчика рабочего тока 11. Датчик ограничения напряжения 10 включен параллельно нагрузке и срабатывает при ограничении выходного сигнала по верхнему или нижнему уровню, сигнал срабатывания поступает на второй вход микропроцессора 14, который с пятого выхода на вход источника питания 9 вырабатывает сигнал увеличения напряжения на шине выходного каскада 5. Источник питания 9 имеет пять уровней выходного напряжения: 20, 40, 60, 80 и 100 В.The clock generator 25 operates as follows. The second input of the dual switch 26 receives clock pulses from the third output of the frequency divider 18, synchronously with which the dual switch switches alternately to the outputs the signal from the reference voltage source 27 and the zero bus, the outputs of the switch are out of phase. From the outputs of the dual switch 26, the meander of stable frequency and amplitude is fed to the inputs of the integrators 28 and 29, converting it into a triangular synchronization signal for pulse modulators 2 and 3, from the outputs of which the signal is fed to the driver of the control signal of the output stage 4. The driver of the control signal of the output stage generates control signals of the upper and lower arms of the output stage, and a pause is introduced between the switching of the upper and lower arms of the output stage, eliminating the through currents at the moment Switchgears. In addition, in this device, TTL level signals are converted to signals with gate control levels of transistors of the output stage. The signals of pulse modulators 2 and 3, amplified in power, from the output stage 5 are fed to low-pass filters 6, 7, where the original analog signal from the pulse is restored. Converting an analog signal to a pulsed one, amplifying it in power, and reversing it to analog is necessary to achieve higher efficiency than with direct amplification of an analog signal in power. From the outputs of the filters 6, 7, the signal enters the load 8 through the current overload sensor 12, a precision feedback resistor of the working current sensor 11. The voltage limiting sensor 10 is connected in parallel with the load and is triggered when the output signal is limited to the upper or lower level, the operation signal is supplied to the second input of the microprocessor 14, which from the fifth output to the input of the power source 9 generates a signal for increasing the voltage on the bus of the output stage 5. The power source 9 has five levels of output voltage: 20, 40, 60, 80 and 100 V.
Датчик перегрузки по току 12 срабатывает при превышении значения тока 20 А, в то время как максимальный рабочий ток, в зависимости от положения переключателя 15, может меняться от 0,4 до 12 А. Такая ситуация может возникнуть при резком падении сопротивления в цепи нагрузки 8, т.е. так быстро, что микропроцессор 14 не успевает отработать это изменение (смотри далее). При срабатывании датчик перегрузки по току 12 выдает сигнал на третий вход формирователя сигнала управления выходным каскадом 4, который переводит транзисторы выходного каскада 5 в закрытое состояние, и сигнал поступает на третий вход микропроцессора 14, который через пятый выход отключает источник питания 9 и через четвертый выход выдает сигнал перегрузки по току на блок индикации. Датчик рабочего тока 11 представляет собой изолированный усилитель с управляемым коэффициентом усиления, т.е. вход усилителя гальванически изолирован от выхода и имеет гальванически изолированное питание, управление усилением также осуществляется через гальваническую развязку. С выхода датчика рабочего тока 11 сигнал поступает на полосовой фильтр 13, выделяющий низкочастотную составляющую сигнала 4 Гц, которая поступает на первый вход микропроцессора 14, который осуществляет дополнительно цифровую фильтрацию сигнала. В зависимости от разницы между значением установленного переключателем 15 "выбор тока" и фактическим значением тока, микропроцессор выдает с первого выхода на вход первого ЦАП 16 сигнал на увеличение, если фактический ток ниже установленного, и на уменьшение, если выше. Исходное состояние, с которого начинается установка тока: напряжение на выходе первого ЦАП равно 0, напряжение питания выходного каскада 20 В. При установке выбранного тока, микропроцессор 14 начинает увеличивать выходное напряжение первого ЦАП 16, соответственно начинает увеличиваться размах сигнала на нагрузке 8, если значение заданного тока не достигнуто и сработал датчик ограничения напряжения 10, микропроцессор 14 пропорционально изменению напряжения питания снижает выходное напряжение первого ЦАП 16 и выдает команду источнику питания 9 на увеличение напряжения (устанавливает 40 В), т.е. при изменении напряжения питания выходного каскада с 20 на 40 В сохранился максимальный ток, достигнутый при 20 В. Далее микропроцессор продолжает увеличивать выходное напряжение первого ЦАП до достижения установленного тока. Если значение заданного тока не достигнуто, срабатывает датчик ограничения напряжения и начинается переход на следующую ступень питания, аналогично рассмотренной. Если при питании выходного каскада 100 В срабатывает датчик ограничения напряжения, это значит, что достичь заданного значения тока не удастся и микропроцессор отключает источник питания 9 и выходной каскад, и выдает на блок индикации сигнал "ограничение напряжения". Если рабочий ток установлен, то микропроцессор выдает сигнал на блок индикации "выход нормальный" продолжая контролировать текущее значение тока.Over current sensor 12 is triggered when the current value is exceeded 20 A, while the maximum working current, depending on the position of switch 15, can vary from 0.4 to 12 A. This situation can occur when a sharp drop in resistance in the load circuit 8 , i.e. so fast that microprocessor 14 does not have time to work out this change (see below). When triggered, the overcurrent sensor 12 outputs a signal to the third input of the driver of the control signal of the output stage 4, which puts the transistors of the output stage 5 into the closed state, and the signal goes to the third input of the microprocessor 14, which disconnects the power source 9 through the fifth output and through the fourth output provides an overcurrent signal to the display unit. The current sensor 11 is an isolated amplifier with a controlled gain, i.e. the amplifier input is galvanically isolated from the output and has galvanically isolated power, gain control is also carried out through galvanic isolation. From the output of the working current sensor 11, the signal is fed to a band-pass filter 13, which selects the low-frequency component of the 4 Hz signal, which is fed to the first input of the microprocessor 14, which additionally digitally filters the signal. Depending on the difference between the value of the current selection set by the switch 15 and the actual current value, the microprocessor gives a signal from the first output to the input of the first DAC 16 to increase if the actual current is lower than set and to decrease if higher. The initial state from which the current setting begins: the voltage at the output of the first DAC is 0, the supply voltage of the output stage is 20 V. When the selected current is set, the microprocessor 14 starts increasing the output voltage of the first DAC 16, respectively, the signal amplitude at load 8 starts to increase, if the value the set current was not reached and the voltage limitation sensor 10 worked, the microprocessor 14 proportionally to the change in the supply voltage reduces the output voltage of the first DAC 16 and issues a command to the power source 9 to increase the voltage (sets 40 V), i.e. when the supply voltage of the output stage was changed from 20 to 40 V, the maximum current was reached at 20 V. Further, the microprocessor continues to increase the output voltage of the first DAC until the set current is reached. If the value of the set current is not reached, the voltage limitation sensor is activated and the transition to the next power stage begins, similar to that considered. If a voltage limiting sensor is triggered when the output stage 100 V is powered, this means that it will not be possible to reach the set current value and the microprocessor will turn off the power supply 9 and the output stage, and will issue a voltage limit signal to the display unit. If the operating current is set, the microprocessor provides a signal to the display unit "normal output" while continuing to monitor the current value of the current.
Для защиты элементов схемы от выбросов напряжения со стороны нагрузки имеется схема защиты от перенапряжения 30, которая срабатывает при выбросе напряжения, превышающем питание выходного каскада, коммутируя выброс на шину питания, имеющую большую емкостную составляющую, в результате выброс сглаживается. Для повышения надежности прибора дополнительно введена схема защиты от перегрева. Датчики температуры установлены на радиатор транзисторов выходного каскада и корпус источника питания 9, являющиеся наиболее теплонагруженными элементами прибора. При превышении верхней критической температуры микропроцессор 14 отключает выходной каскад 5 и источник питания 9 и выдает на блок индикации сигнал "перегрев", генератор переходит в пассивный режим до понижения температуры ниже верхней критической, затем происходит автоматический перезапуск генератора. С целью увеличения времени работы генератора около верхней критической температуры, внутри герметичного корпуса генератора установлен вентилятор, который включается при превышении 40°С, выравнивая температурное поле внутри корпуса, и отключается при снижении ниже 30°С.To protect the circuit elements from voltage surges on the load side, there is an overvoltage protection circuit 30, which is triggered when a voltage surge exceeds the supply of the output stage, switching the surge to the power bus, which has a large capacitive component, as a result, the surge is smoothed. To increase the reliability of the device, an overheat protection circuit is additionally introduced. Temperature sensors are installed on the radiator of the transistors of the output stage and the housing of the power source 9, which are the most heat-loaded elements of the device. When the upper critical temperature is exceeded, the microprocessor 14 turns off the output stage 5 and the power supply 9 and gives an overheat signal to the display unit, the generator goes into passive mode until the temperature drops below the upper critical temperature, then the generator automatically restarts. In order to increase the operating time of the generator near the upper critical temperature, a fan is installed inside the sealed generator case, which turns on when it exceeds 40 ° C, equalizing the temperature field inside the case, and turns off when it drops below 30 ° C.
Импульсные модуляторы 2 и 3 могут быть выполнены на микросхемах серии AD790, источник питания 9 на модуле питания МР4-1Р- 1P- 1P- 1P- 1P и модуле питания LPT45 фирмы ASTEC, датчик ограничения напряжения 10 на микросхемах серии AD790 и 1554ЛЛ1, датчик рабочего тока 11 на микросхемах серии AD210, AD261-5, AD5260 и ТМА1505, датчик перегрузки по току 12 на основе датчика тока CSNE151-002, микросхемах серии AD790, 1554ЛЛ1 и 1554ТМ2, полосовой фильтр 13 на микросхемах серии AD822, второй ЦАП 16 на микросхеме серии AD7243, задающий генератор 17 на микросхеме серии 1554ЛН1, делитель частоты 18 на микросхемах серии 1554ИЕ6 и 1554ИЕ10, счетчик-делитель 19 на микросхеме серии 74HCT4040AN, ПЗУ 20 на микросхеме серии АТ28С256, первый ЦАП 21 на микросхеме серии AD767, одновибратор 22 на микросхеме серии 1533АГЗ, схема укорочения счета 23 на микросхемах серии 1554ЛИ6, 1554ТМ2, сдвоенный переключатель 26 на микросхеме серии ADG736, источник опорного напряжения 27 на микросхеме серии AD780, интеграторы 28 и 29 на микросхемах серии AD825, схема защиты от выбросов напряжения (перенапряжения) 30 на диодах SF34.Pulse modulators 2 and 3 can be performed on chips of the AD790 series, power supply 9 on the MP4-1P-1P-1P-1P-1P power supply module and ASTEC LPT45 power supply module, voltage limiting sensor 10 on the AD790 and 1554LL1 series microcircuits, a working sensor 11 current on AD210, AD261-5, AD5260 and TMA1505 series chips, current overload sensor 12 based on CSNE151-002 current sensor, AD790, 1554LL1 and 1554TM2 series chips, 13 bandpass filter on AD822 series chips, second DAC 16 on the series chip AD7243, master oscillator 17 on a 1554LN1 series chip, 18 frequency divider on a series chip 1554IE6 and 1554IE10, counter-divider 19 on the chip of the 74HCT4040AN series, ROM 20 on the chip of the AT28C256 series, the first DAC 21 on the chip of the AD767 series, single vibrator 22 on the chip of the 1533AGZ series, the count shortening circuit 23 on the 1554ТМ22626 series chips, microcircuit of the ADG736 series, voltage reference 27 on the microcircuit of the AD780 series, integrators 28 and 29 on microcircuits of the AD825 series, circuit of protection against voltage surges (overvoltage) 30 on SF34 diodes.
Был изготовлен лабораторный макет, который подтвердил работоспособность заявляемого устройства.A laboratory model was made, which confirmed the operability of the claimed device.
Заявляемое устройство позволяет получить максимальную выходную мощность (300 Вт) в более широком диапазоне нагрузочных импедансов (до 8 Ом активного сопротивления), повысить надежность и точность установки тока генератора сигналов (не хуже 5%). Схема защиты от выбросов напряжения (перенапряжений) позволяет сохранять работоспособность генератора в широком диапазоне нагрузок с индуктивной составляющей импеданса не более 30 мГн.The inventive device allows to obtain a maximum output power (300 W) in a wider range of load impedances (up to 8 Ohms of active resistance), to increase the reliability and accuracy of setting the signal generator current (no worse than 5%). The protection scheme against voltage surges (overvoltage) allows you to maintain the efficiency of the generator in a wide range of loads with an inductive component of the impedance of not more than 30 mH.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004115681/09A RU2267805C1 (en) | 2004-05-24 | 2004-05-24 | Special signals generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004115681/09A RU2267805C1 (en) | 2004-05-24 | 2004-05-24 | Special signals generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004115681A RU2004115681A (en) | 2005-11-10 |
| RU2267805C1 true RU2267805C1 (en) | 2006-01-10 |
Family
ID=35864921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004115681/09A RU2267805C1 (en) | 2004-05-24 | 2004-05-24 | Special signals generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2267805C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2450426C1 (en) * | 2011-04-07 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Device to protect bandpass power amplifier against overloads |
-
2004
- 2004-05-24 RU RU2004115681/09A patent/RU2267805C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2450426C1 (en) * | 2011-04-07 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Device to protect bandpass power amplifier against overloads |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004115681A (en) | 2005-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10725448B2 (en) | Sensor power control and signal conditioning circuit for machinery monitoring system | |
| CN111264022A (en) | Limiting average current in peak controlled boost converter | |
| CN103197121B (en) | Current detection circuit and switch-type regulator provided with same | |
| CN102810984B (en) | Switching power circuit | |
| US7412305B2 (en) | Power supply detection device and method | |
| US20070014065A1 (en) | Inverted circuit overcurrent protection device and hybrid integrated circuit device with the same incorporated | |
| CN102820764A (en) | control circuit, switching converter and control method thereof | |
| WO2009011091A1 (en) | Switching power supply device | |
| KR20160011604A (en) | Step-down circuit | |
| CN106169867A (en) | Electric pressure converter | |
| CN101266504A (en) | Low heat dissipation I/O module using direct drive buck converter | |
| RU2267805C1 (en) | Special signals generator | |
| CN102983764B (en) | Multiway input feedback type electronic load system | |
| KR101527366B1 (en) | Arc detection circuit by contact failure | |
| RU2370806C1 (en) | Signal generator | |
| TW201611484A (en) | Multiphase power circuit | |
| JP2004247834A (en) | Over-current detection circuit of single phase load subjected to pwm voltage control by mos transistor | |
| US20030161165A1 (en) | Power supply device for low-voltage electronic residual current circuit breakers | |
| CN104660229A (en) | PWM modulation device and output power limiting circuit thereof | |
| CN107635299B (en) | Electromagnetic heating cooking system and driving chip of power switch tube thereof | |
| KR101748727B1 (en) | Leakage current detector | |
| CN204559531U (en) | PWM type equipment and output power limit circuit thereof | |
| RU2579529C1 (en) | Device for controlling thyristors of bridge circuit of device for testing electric meters | |
| KR100642162B1 (en) | Frequency control circuit | |
| KR20200046364A (en) | System and method for communication using low pass filter |