RU2022274C1

RU2022274C1 - Voltage control device

Info

Publication number: RU2022274C1
Authority: RU
Inventors: Б.С. Абезгауз; В.А. Шифрин; Б.М. Рафалькес; М.Л. Шипяцкий
Original assignee: Производственный кооператив "Элав"
Priority date: 1990-09-04
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device has reference voltage source connected to comparator input, light emitting diode, voltage divider, three threshold elements, switch, transistor, capacitor and resistors. Introduction of two threshold elements at comparator input connected to voltage from nominal value. Connection of third threshold element and transistor at comparator output provides steady operation of device for flickering when input voltage exceeds tolerable value and ensures widening of lower limit of controlled voltage with steady lighting of light emitting diode. EFFECT: enlarged operating capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для допускового контроля уровня постоянного напряжения источников питания различных устройств при помощи одного элемента индикации, в частности для контроля напряжения бортсети автомобиля. The invention relates to measuring equipment and can be used for tolerance control of the DC voltage level of power sources of various devices using a single display element, in particular for monitoring the voltage of the vehicle’s electrical network.

Известен индикатор постоянного напряжения по а.с. СССР N 1357859, кл. G 01 R 19/165, 1985, содержащий источник питания, два источника опорных напряжений, два компаратора, два управляемых генератора импульсов, элемент индикации. Индикатор постоянного напряжения позволяет осуществлять трехуровневую индикацию с помощью одного индикатора за счет использования только его активного состояния: индикатор постоянно светится, мигает с одной фиксированной частотой, мигает с второй фиксированной частотой. Known constant voltage indicator for AS USSR N 1357859, class G 01 R 19/165, 1985, comprising a power source, two voltage reference sources, two comparators, two controlled pulse generators, an indication element. The constant voltage indicator allows you to carry out a three-level indication using one indicator by using only its active state: the indicator is constantly on, flashing at one fixed frequency, flashing at a second fixed frequency.

Недостатками известного устройства являются необходимость двух дополнительных источников опорного напряжения Е_в, Е_н, что при реализации значительно усложняет устройство для использования в малогабаритных электронных блоках. Наличие постоянного свечения индикатора увеличивает потребление электроэнергии от контролируемого источника питания, сокращает время работы устройства за счет увеличения вероятности выхода из строя элемента индикации, ухудшает тепловой режим работы электронного блока за счет постоянного дополнительного нагрева, что для малогабаритных электронных блоков, работающих при повышенных температурах окружающего воздуха, недопустимо. Кроме того, постоянная индикация нормального состояния работы источника питания при наличии нескольких устройств контроля или в условиях напряженной многоуровневой оценки многих параметров повышает утомляемость оператора, ухудшает психофизиологические условия труда, что приводит к ошибочным оперативным оценкам результатов.The disadvantages of the known device are the need for two additional sources of reference voltage E _in , E _n that, when implemented, significantly complicates the device for use in small-sized electronic units. The presence of a constant glow of the indicator increases the energy consumption from the controlled power source, reduces the device’s operating time by increasing the likelihood of failure of the display element, worsens the thermal operation of the electronic unit due to constant additional heating, which is for small electronic units operating at elevated ambient temperatures is unacceptable. In addition, a constant indication of the normal state of operation of the power source in the presence of several monitoring devices or in conditions of intense multi-level evaluation of many parameters increases the operator's fatigue, worsens the psychophysiological working conditions, which leads to erroneous operational estimates of the results.

Известно устройство контроля напряжения [1]. Устройство одержит два р-n-р-транзистора, два n-р-n-транзистора, резисторы, конденсатор и светоизлучающий диод, который не светится при входном напряжении больше заданного, мигает при снижении входного напряжения меньше заданного и светится при входном напряжении значительно меньше заданного. A known voltage control device [1]. The device will have two pnp transistors, two npnn transistors, resistors, a capacitor and a light emitting diode that does not light when the input voltage is greater than the specified value, blinks when the input voltage drops below the specified voltage and glows when the input voltage is much less given.

Недостатком известного устройства является недостаточная информативность, связанная с тем, что при превышении входного напряжения заданной величины светодиод не светится, т.е. не фиксирует отклонение от нормы. A disadvantage of the known device is the lack of information, due to the fact that when the input voltage exceeds a predetermined value, the LED does not light, i.e. does not record a deviation from the norm.

Известен индикатор уровня постоянного напряжения по а. с. СССР N 1348742, кл. G 01 R 19/165, 1986, содержащий масштабный инвертирующий усилитель, делитель напряжения, регулируемый резистор обратной связи, четыре стабилитрона, резисторы, три светоизлучающих индикатора. При равенстве входного напряжения заданному уровню светится первый светоизлучающий диод, при входном напряжении меньше заданного светится второй светодиод, а при входном напряжении больше заданного светится третий светодиод. A known indicator of the level of constant voltage in a. with. USSR N 1348742, class. G 01 R 19/165, 1986, containing a large-scale inverting amplifier, a voltage divider, an adjustable feedback resistor, four zener diodes, resistors, three light-emitting indicators. If the input voltage is equal to the given level, the first light-emitting diode is lit, when the input voltage is less than the set, the second LED is lit, and when the input voltage is higher than the set, the third LED is lit.

Недостатками известной схемы являются неопределенность состояния при переходе от погасания одного к засветке другого светодиода и наличие в связи с этим переходных процессов. Наличие трех индикаторов затрудняет оперативную оценку состояния электронного блока в сложных условиях при наличии других оцениваемых индикаторов, узкий диапазон контролируемого напряжения, ограниченный величиной напряжения стабилизации стабилитронов, ниже которого происходит срыв питания масштабного усилителя. The disadvantages of the known scheme are the uncertainty of the state during the transition from the extinction of one to the illumination of another LED and the presence of transient processes in this regard. The presence of three indicators makes it difficult to quickly assess the condition of the electronic unit in difficult conditions in the presence of other indicators being evaluated, a narrow range of controlled voltage, limited by the value of the stabilization voltage of the zener diodes, below which a power failure of the large-scale amplifier occurs.

Наиболее близким техническим решением-прототипом является индикатор состояния источника питания [2], содержащий датчик тока нагрузки, два компаратора, два управляемых генератора импульсов, два элемента И-НЕ, светоизлучающий диод. The closest technical solution to the prototype is a status indicator of the power source [2], containing a load current sensor, two comparators, two controlled pulse generators, two AND-NOT elements, a light emitting diode.

При напряжении и токе в норме на выходах обоих компараторов нулевые потенциалы, генераторы заторможены и на их выходах - высокие потенциалы, на выходе первого элемента И-НЕ также высокий потенциал, на выходе второго элемента И-НЕ-нулевой потенциал и светоизлучающий диод не горит. Когда напряжение питания меньше заданного, то срабатывает первый компаратор, единица на его выходе запускает первый генератор, при этом на выходе второго генератора и первого элемента И-НЕ - потенциалы, разрешающие прохождение импульсов первого генератора на светоизлучающий диод, который мигает с частотой первого генератора. Когда напряжение питания больше заданного, то срабатывает второй компаратор, запускает второй генератор, при этом на выходах первого генератора и первого элемента И-НЕ - потенциалы, разрешающие прохождение импульсов генератора на светоизлучающий диод, который мигает с частотой второго генератора. When the voltage and current are normal, the potentials at the outputs of both comparators have zero potentials, the generators are braked and high potentials at their outputs, the potential is also high at the output of the first AND-NOT element, and the potential AND light-emitting diode are not lit at the output of the second element. When the supply voltage is less than the specified one, the first comparator is triggered, the unit at its output starts the first generator, while the output of the second generator and the first NAND element are potentials that allow the pulses of the first generator to pass to the light-emitting diode, which flashes with the frequency of the first generator. When the supply voltage is greater than the specified one, the second comparator is activated, the second generator is triggered, while the outputs of the first generator and the first NAND element are potentials that allow the generator pulses to pass to the light-emitting diode, which flashes with the frequency of the second generator.

Когда напряжение и ток меньше заданного, то срабатывают оба компаратора, на выходе элемента И-НЕ - нулевой потенциал, запрещающий прохождение импульсов обоих генераторов, при этом на выходе второго элемента И-НЕ единица, и светодиод излучает свет. When the voltage and current are less than the set value, both comparators are triggered, at the output of the AND-NOT element there is a zero potential, which prohibits the passage of pulses of both generators, while the output of the second element AND is NOT, and the LED emits light.

Недостатком прототипа является относительно сложная схема устройства с двумя источниками опорного напряжения и двумя управляемыми генераторами, что при реализации существенно усложняет устройство для использования в малогабаритных электронных блоках. The disadvantage of the prototype is the relatively complex circuit of the device with two sources of reference voltage and two controlled generators, which, when implemented, significantly complicates the device for use in small electronic units.

Недостатком устройства является также его неавтономность, связанная с тем, что датчик тока, входящий в генератор, должен быть включен последовательно в минусовую цепь потребителя источника питания, что для мощных потребителей представляет значительные сложности, связанные с величиной резистора и выделяемой на нем мощностью. К недостаткам можно отнести также то, что устройство не позволяет сделать заключение о том, насколько оцениваемые параметры отличаются от порогового значения, фиксируя лишь факт отличия. A disadvantage of the device is its non-autonomy, due to the fact that the current sensor entering the generator must be connected in series to the negative circuit of the consumer of the power source, which for powerful consumers presents significant difficulties associated with the value of the resistor and the power allocated to it. The disadvantages include the fact that the device does not allow to make a conclusion about how the estimated parameters differ from the threshold value, fixing only the fact of difference.

Избыточность информации с четырехуровневым видом выходной индикации усложняет оценку состояния источника питания и ведет к перегрузке оператора, что не всегда возможно и необходимо, например, в электронных блоках летательных аппаратов, где практически достаточен двухуровневый сигнал, или для индикации состояния источника питания автомобиля, где удобен и достаточен трехуровневый сигнал, определяющий состояние выходного напряжения источника питания: в норме, больше нормы и меньше нормы. The redundancy of information with a four-level type of output indication complicates the assessment of the state of the power source and leads to operator overload, which is not always possible and necessary, for example, in electronic components of aircraft, where a two-level signal is practically sufficient, or to indicate the state of the vehicle’s power source, where it is convenient and a three-level signal is sufficient that determines the state of the output voltage of the power source: normal, more than normal and less than normal.

Целью изобретения является упрощение устройства, увеличение диапазона контролируемых напряжений и повышение его надежности. The aim of the invention is to simplify the device, increase the range of controlled voltages and increase its reliability.

Цель достигается тем, что в устройство для контроля напряжения, содержащее источник опорного напряжения, подключенный к входу компаратора, светоизлучающий диод, введены три пороговых элемента, восемь резисторов, транзистор р-n-р-проводимости, конденсатор, ключевой элемент, делитель напряжения, подключенный к выходу контролируемого источника питания и корпусной шине. Средняя точка делителя напряжения соединена с входами первого и второго пороговых элементов, выходами соединенных через первый резистор с инвертирующим входом компаратора, неинвертирующий вход которого через второй резистор соединен с источником опорного напряжения. Выход компаратора через третий резистор соединен с его инвертирующим входом, с эмиттером транзистора и входом третьего порогового элемента, коллектор транзистора через четвертый резистор и прямовключенный светоизлучающий диод соединен с корпусной шиной. Выход третьего порогового элемента соединен с первым входом ключевого элемента, второй вход которого подключен к входу устройства, а выход через пятый резистор соединен с инвертирующим входом компаратора и через шестой резистор - с общей точкой седьмого резистора и конденсатора, второй вывод седьмого резистора соединен с неинвертирующим входом компаратора, а вторая обкладка конденсатора - с корпусной шиной, база транзистора через восьмой резистор соединена с выходом источника опорного напряжения. The goal is achieved by the fact that three threshold elements, eight resistors, a pnp conductivity transistor, a capacitor, a key element, a voltage divider connected to the voltage control device, containing a reference voltage source connected to the comparator input, a light emitting diode, to the output of the controlled power source and the chassis bus. The midpoint of the voltage divider is connected to the inputs of the first and second threshold elements, the outputs connected through the first resistor to the inverting input of the comparator, the non-inverting input of which through the second resistor is connected to the reference voltage source. The output of the comparator through a third resistor is connected to its inverting input, to the emitter of the transistor and the input of the third threshold element, the collector of the transistor through the fourth resistor and a direct-connected light emitting diode is connected to the housing bus. The output of the third threshold element is connected to the first input of the key element, the second input of which is connected to the input of the device, and the output through the fifth resistor is connected to the inverting input of the comparator and through the sixth resistor to the common point of the seventh resistor and capacitor, the second output of the seventh resistor is connected to the non-inverting input comparator, and the second lining of the capacitor with the housing bus, the base of the transistor through the eighth resistor is connected to the output of the reference voltage source.

Новизна технического решения заключается во введении на входе компаратора двух пороговых элементов, подключенных к выходу делителя напряжения, обеспечивающих допусковый двухуровневый контроль входного напряжения, введении на выходе компаратора третьего порогового элемента, соединенного с первым входом ключевого элемента, выход которого соединен с последовательной RC-цепью, общая точка которой подключена через седьмой резистор с неинвертирующим входом компаратора, и через пятый резистор - с инвертирующим входом компаратора. Светоизлучающий диод соединен с выходом компаратора через четвертый резистор и переход коллектор-эмиттер транзистора, база которого через восьмой резистор соединена с выходом источника опорного напряжения. The novelty of the technical solution lies in the introduction of two threshold elements at the input of the comparator connected to the output of the voltage divider providing two-level tolerance control of the input voltage, introducing at the output of the comparator a third threshold element connected to the first input of the key element, the output of which is connected to a serial RC circuit, the common point of which is connected through the seventh resistor with a non-inverting input of the comparator, and through the fifth resistor - with the inverting input of the comparator. The light emitting diode is connected to the output of the comparator through the fourth resistor and the collector-emitter junction of the transistor, the base of which is connected through the eighth resistor to the output of the reference voltage source.

Существенные отличия заявленного технического решения от известных устройств и прототипа заключаются во введении на входе компаратора двух пороговых элементов, подключенных к выходу делителя напряжений, что обеспечивает допусковый двухуровневый контроль отклонения входного напряжения от номинального значения и позволяет расширить диапазон контролируемых напряжений за счет подачи на контроль части входного напряжения. Significant differences of the claimed technical solution from the known devices and the prototype are the introduction of two threshold elements at the input of the comparator connected to the output of the voltage divider, which provides two-level tolerance control of the deviation of the input voltage from the nominal value and allows you to expand the range of controlled voltages by supplying part of the input voltage to the control voltage.

Включение на выходе компаратора третьего порогового элемента обеспечивает устойчивое включение устройства в режим мигания при превышении входным напряжением допуска, что упрощает устройство и повышает надежность его работы. The inclusion of the third threshold element at the output of the comparator ensures a stable inclusion of the device in the blinking mode when the input voltage exceeds the tolerance, which simplifies the device and increases the reliability of its operation.

Включение на выходе компаратора транзистора, коллекторный выход которого через резистор соединен со светоизлучающим диодом, база которого через резистор соединена с выходом источника опорного напряжения. Такое соединение компаратора и источника опорного напряжения с вновь введенными элементами обеспечивает расширение нижнего предела контролируемого напряжения до величины напряжения равного
U_оп+

где U_оп - напряжение источника опорного напряжения;
U

- напряжение открытого перехода база-эмиттер транзистора (U

0,5 В), К_y - коэффициент усиления компаратора с обратной связью (К_y ≈ 100).The inclusion of a transistor at the output of the comparator, whose collector output is connected through a resistor to a light-emitting diode, the base of which is connected through a resistor to the output of the reference voltage source. Such a connection of the comparator and the reference voltage source with the newly introduced elements ensures the expansion of the lower limit of the controlled voltage to a voltage value equal to
U _op +

where U _op - voltage source of the reference voltage;
U

- voltage of the open junction of the base-emitter of the transistor (U

0.5 V), K _y is the gain of the feedback comparator (K _y ≈ 100).

Введение ключевого элемента, соединенного с RC-цепью, общая точка которой через седьмой резистор подключена к неинвертирующему входу компаратора, и соединенного через пятый резистор с инвертирующим входом компаратора, позволяет упростить устройство за счет совмещения функций генератора импульсов с компаратором и получить новую техническую характеристику: зависимость частоты мигания светодиода от величины отклонения контролируемого напряжения над номинальным значением, что позволяет судить о величине превышения напряжения по частоте мигания светодиода. The introduction of a key element connected to an RC circuit, the common point of which is connected through the seventh resistor to the non-inverting input of the comparator, and connected through the fifth resistor to the inverting input of the comparator, allows to simplify the device by combining the functions of a pulse generator with a comparator and to obtain a new technical characteristic: dependence the frequency of the LED flashing from the deviation of the controlled voltage above the nominal value, which allows us to judge the magnitude of the excess voltage by often e LED flashes.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для контроля напряжения. The drawing shows a schematic diagram of a device for monitoring voltage.

Устройство содержит делитель 1 напряжения, первый и второй пороговые элементы 2, 3, первый резистор 4, компаратор 5, второй резистор 6, источник 7 опорного напряжения, третий резистор 8, транзистор 9, третий пороговый элемент 10, четвертый резистор 11, светоизлучающий диод 12, ключевой элемент 13, содержащий резисторы 13.1, 13.2 и транзистор 13.3, пятый, шестой и седьмой резисторы 14-16, конденсатор 17, восьмой резистор 18, вход 19 контролируемого напряжения. The device comprises a voltage divider 1, first and second threshold elements 2, 3, a first resistor 4, a comparator 5, a second resistor 6, a reference voltage source 7, a third resistor 8, a transistor 9, a third threshold element 10, a fourth resistor 11, a light emitting diode 12 , a key element 13 containing resistors 13.1, 13.2 and a transistor 13.3, fifth, sixth and seventh resistors 14-16, a capacitor 17, an eighth resistor 18, an input 19 of a controlled voltage.

Делитель 1 напряжения при номинальном напряжении U_вх обеспечивает на входах пороговых элементов 2, 3 напряжение, близкое к напряжению источника 7 опорного напряжения.The voltage divider 1 at a rated voltage U _I provides at the inputs of the threshold elements 2, 3 a voltage close to the voltage of the reference voltage source 7.

По отношению к источнику опорного напряжения U_оп компаратор 5 является повторителем, на его выходе напряжение равно U_оп, которое выбирается равным половине номинального значения входного напряжения U_вх.With respect to the reference voltage source U _{op, the} comparator 5 is a repeater; at its output, the voltage is U _op , which is chosen equal to half the nominal value of the input voltage U _in .

Пороговые элементы 2, 3 по отношению к опорному напряжению U_опобеспечивают положительную и отрицательную зону входного напряжения U_вх, при которой входное напряжение не поступает на инвертирующий вход компаратора 5.The threshold elements 2, 3 with respect to the reference voltage U _op provide a positive and negative zone of the input voltage U _I , at which the input voltage does not enter the inverting input of the comparator 5.

Пороговые элементы 2, 3 могут быть выполнены, например, в виде диодов. Положительная зона входного напряжения обеспечивается прямовключенным диодом 2, а отрицательная зона - обратно включенным диодом 3. The threshold elements 2, 3 can be made, for example, in the form of diodes. The positive zone of the input voltage is provided by a direct-connected diode 2, and the negative zone is provided by a reverse-connected diode 3.

Величина зоны пороговых элементов 2, 3 определяет допуск контроля входного напряжения. The size of the zone of threshold elements 2, 3 determines the tolerance of the input voltage control.

Пороговые элементы 2, 3 через резистор 4 подключены к инвертирующему входу компаратора 5 и предназначены для создания положительной и отрицательной зон контроля входного напряжения. The threshold elements 2, 3 through a resistor 4 are connected to the inverting input of the comparator 5 and are designed to create positive and negative zones for monitoring the input voltage.

Пороговые элементы 2, 3 закрыты в зоне входного напряжения
U_оп-U_пэ<

< U_оп+U_пэ, где U_оп - напряжение на выходе источника 7; U_пэ - напряжение порогового элемента (для диода - напряжение р-n-перехода диода).

Threshold elements

2, 3 are closed in the input voltage zone
U _op -U _pe <

<U _op + U _pe , where U _op is the voltage at the output of the source 7; U _pe is the voltage of the threshold element (for the diode, the voltage of the pn junction of the diode).

Компаратор 5 предназначен для релейного усиления разности превышения за допуск входного напряжения и опорного напряжения. Компаратор 5 охвачен отрицательной обратной связью (резистор 8), его коэффициент усиления определяется отношением K_y =

, которое в реальной схеме составляет величину порядка 100. При U_вх меньше допуска, который составляет 2· (U_оп-U_пэ), компаратор 5 входит в состояние насыщения, при котором на его выходе напряжение близко к напряжению питания. При U_вх больше допуска, который при этом составляет 2.(U_оп+U_пэ), компаратор 5 входит в состояние насыщения, при котором на его выходе напряжение близко к нулевому потенциалу.The comparator 5 is designed for relay amplification of the difference of excess for the tolerance of the input voltage and the reference voltage. The comparator 5 is covered by negative feedback (resistor 8), its gain is determined by the ratio K _y =

, which in the real circuit is of the order of 100. With U _input less than the tolerance, which is 2 · (U _op -U _pe ), the comparator 5 enters the saturation state at which its output voltage is close to the supply voltage. When U _input greater than the tolerance, which in this case is 2. (U _op + U _pe ), the comparator 5 enters the saturation state, at which its output voltage is close to zero potential.

Транзистор 9 эмиттером соединен с выходом компаратора 5, коллектором через четвертый резистор 11 - со светодиодом 12, а базой через восьмой резистор 18 - с входом источника опорного напряжения 7 и обеспечивает при снижении входного напряжения за величину допуска устойчивое свечение светодиода 12. The transistor 9 is connected by an emitter to the output of the comparator 5, the collector through the fourth resistor 11 to the LED 12, and the base through the eighth resistor 18 to the input of the reference voltage source 7 and provides a steady glow of the LED 12 when the input voltage decreases for the tolerance value.

При уменьшении напряжения на входе 19 на величину, превышающую пороговое напряжение U_пэ, пороговый элемент 2 открывается, напряжение на инвертирующем входе компаратора 5 снижается относительно опорного напряжения U_оп, напряжение на выходе компаратора 5 увеличивается и при достижении величины U_оп+U_бэ переход база-эмиттер транзистора 9 открывается, что приводит к протеканию коллекторного тока и светодиод 12 засвечивается.When the input voltage 19 decreases by a value exceeding the threshold voltage U _pe , the threshold element 2 opens, the voltage at the inverting input of the comparator 5 decreases relative to the reference voltage U _op , the voltage at the output of the comparator 5 increases and when the value U _op + U _be transitions, the base the emitter of the transistor 9 opens, which leads to the flow of collector current and the LED 12 is lit.

При дальнейшем снижении входного напряжения светодиод продолжает устойчиво светиться за счет обеспечения на переходе эмиттер-база транзистора 9 напряжения открывания транзистора U

≥0,5В.With a further decrease in the input voltage, the LED continues to glow steadily due to the opening voltage of the transistor U at the emitter-base transistor 9 transition

≥0.5V.

Таким образом, устройство устойчиво работает до величины входного напряжения, равного U_вх=U_оп+ U

.Thus, the device operates stably up to the value of the input voltage equal to U _in = U _op + U

.

Пороговый элемент 10 соединен с выходом компаратора 5 и первым входом ключевого элемента 13 и предназначен для включения ключевого элемента при уменьшении выходного напряжения компаратора до величины включения порогового элемента. Третий пороговый элемент может быть выполнен, например, в виде стабилитрона, подключенного анодом к выходу компаратоpа 5. The threshold element 10 is connected to the output of the comparator 5 and the first input of the key element 13 and is designed to turn on the key element while reducing the output voltage of the comparator to the threshold element. The third threshold element can be made, for example, in the form of a zener diode connected by an anode to the output of the comparator 5.

Ключевой элемент 13 вторым входом соединен с входом 19 контролируемого источника питания, а третьим входом (выход ключевого элемента) - через резистор 14 обратной связи с инвертирующим входом компаратора 5 и с последовательной RС-цепью 15, 17 и предназначен для подключения к источнику питания (вход 19) RС-цепи 15, 17 для создания мигающего свечения светодиода 12 при увеличении входного напряжения за допуск. The key element 13 by the second input is connected to the input 19 of the monitored power source, and by the third input (the output of the key element) through the feedback resistor 14 with the inverting input of the comparator 5 and with a serial RC circuit 15, 17 and is designed to connect to a power source (input 19) RC circuits 15, 17 to create a blinking glow of the LED 12 when the input voltage increases for the tolerance.

Резисторы 13.1, 13.2 образуют делитель напряжения в цепи базы, обеспечивающий открывание транзистора 13.3, коллектор которого соединен через резистор 14 с инвертирующим входом компаратора 5. Resistors 13.1, 13.2 form a voltage divider in the base circuit, providing the opening of the transistor 13.3, the collector of which is connected through a resistor 14 to the inverting input of the comparator 5.

Резистор 15 обеспечивает заряд конденсатора 17, который служит для накопления заряда и передачи потенциала через резистор 16 на неинвертирующий вход компаратора 5 для компенсации напряжения, поступающего на инвертирующий вход компаратора 5 через резистор 14. The resistor 15 provides the charge of the capacitor 17, which serves to accumulate the charge and transfer the potential through the resistor 16 to the non-inverting input of the comparator 5 to compensate for the voltage supplied to the inverting input of the comparator 5 through the resistor 14.

Устройство для контроля напряжения работает следующим образом. A device for controlling voltage operates as follows.

При входном напряжении, находящемся в допуске, пороговые элементы 2, 3 закрыты, на выходе компаратора 5, который по неинвертирующему входу работает как повторитель опорного напряжения на выходе источника 7 опорного напряжения, напряжение равно U_оп, транзистор 9 и пороговый элемент 10 закрыты, закрыт транзистор 13.3 ключевого элемента 13 и светодиод 12 не светится.When the input voltage is in the tolerance, the threshold elements 2, 3 are closed, at the output of the comparator 5, which acts as a reference voltage follower at the output of the reference voltage source 7 at the non-inverting input, the voltage is U _op , the transistor 9 and the threshold element 10 are closed, closed the transistor 13.3 of the key element 13 and the LED 12 is not lit.

При уменьшении входного напряжения на величину допуска включается пороговый элемент 3 и через резистор 4 напряжение со средней точки делителя 1 поступает на инвертирующий вход компаратора 5, компаратор включается по инвертирующему входу, входит в положительное насыщение, транзистор 9 открывается и светодиод 12 включается и светится, показывая, что входное напряжение снизилось от номинала на величину, превышающую величину допуска. When the input voltage is reduced by the tolerance value, the threshold element 3 is turned on and through the resistor 4 the voltage from the midpoint of the divider 1 is supplied to the inverting input of the comparator 5, the comparator is turned on by the inverting input, enters positive saturation, the transistor 9 opens and the LED 12 turns on and lights up, showing that the input voltage has decreased from the nominal value by an amount exceeding the tolerance value.

При увеличении входного напряжения и превышении им величины допуска включается пороговый элемент 2 и через резистор 4 напряжение со средней точки делителя 1 поступает на инвертирующий вход компаратора 5, компаратор 5 входит в отрицательное насыщение, напряжение на его выходе становится близким к нулю, открывается пороговый элемент 10 и транзистор 13.3 ключевого элемента 13. Потенциал коллектора транзистора 13.3 через резистор 14 поступает на инвертирующий вход, фиксируя состояние компаратора 5. Одновременно через резистор 15 начинает заряжаться конденсатор 17. Когда его потенциал становится равным такой величине, что разность потенциалов на входах компаратора 5 равна нулю, компаратор 5 переходит в положительное насыщение, пороговый элемент 10 закрывается, закрывается ключевой элемент 13. Одновременно включается транзистор 9 и светодиод 12 засвечивается. Конденсатор 17 разряжается до величины напряжения, при котором потенциалы входов компаратора 5 сравняются, затем компаратор 5 переходит в отрицательное насыщение и процесс повторяется. When the input voltage increases and the tolerance exceeds it, the threshold element 2 is turned on and through the resistor 4 the voltage from the midpoint of the divider 1 is supplied to the inverting input of the comparator 5, the comparator 5 enters into negative saturation, the voltage at its output becomes close to zero, the threshold element 10 opens and the transistor 13.3 of the key element 13. The collector potential of the transistor 13.3 through the resistor 14 is fed to the inverting input, fixing the state of the comparator 5. At the same time, it starts to charge through the resistor 15 capacitor 17. When its potential becomes such that the potential difference at the inputs of the comparator 5 is equal to zero, the comparator 5 goes into positive saturation, the threshold element 10 is closed, the key element 13 is closed. At the same time, the transistor 9 is turned on and the LED 12 is lit. The capacitor 17 is discharged to a voltage value at which the potentials of the inputs of the comparator 5 are equalized, then the comparator 5 goes into negative saturation and the process repeats.

Таким образом, светодиод 12 начинает мигать, сигнализируя о превышении входным напряжением величины допуска, причем частота колебаний увеличивается с увеличением превышения, так как с увеличением входного напряжения процесс заряда становится все более линейным и крутизна увеличения напряжения на емкости 17 увеличивается. Thus, the LED 12 starts flashing, signaling that the input voltage has exceeded the tolerance, and the oscillation frequency increases with increasing excess, since with increasing input voltage the charging process becomes more linear and the steepness of the voltage increase on the capacitance 17 increases.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества: более простая схема устройства за счет исключения элементов схемы одного генератора импульсов и использования одного источника опорного напряжения, что повышает его надежность; повышенная точность фиксации превышения входным напряжением величины допуска за счет формирования допуска на пороговом элементе, имеющем, в частности, при использовании диода высокую стабильность величины падения напряжения; оптимальная форма представления информации трехуровневым сигналом, что повышает эффективность использования устройства; расширенные функциональные возможности за счет зависимости частоты мигания светодиода от величины превышения напряжения над номинальным значением, в связи с чем устройство приобретает функции измерительного прибора; расширенный диапазон контроля входного напряжения в сторону его нижнего предела за счет использования на выходе компаратора транзистора в цепи включения светодиода, базой подключенного к выходу источника опорного напряжения. The proposed device in comparison with the prototype has the following advantages: a simpler device circuit due to the elimination of circuit elements of a single pulse generator and the use of a single voltage reference source, which increases its reliability; increased accuracy of fixing the excess of the input voltage tolerance due to the formation of the tolerance on the threshold element, which, in particular, when using the diode, has a high stability of the voltage drop value; the optimal form of presentation of information by a three-level signal, which increases the efficiency of use of the device; expanded functionality due to the dependence of the blinking frequency of the LED on the magnitude of the excess voltage over the nominal value, in connection with which the device acquires the functions of a measuring device; extended control range of the input voltage towards its lower limit due to the use of a transistor at the output of the comparator in the LED enable circuit, the base connected to the output of the reference voltage source.

Claims

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее резистивный делитель, первый вход которого подключен к общей шине, второй вход соединен с входом устройства и с эммиттером первого транзистора, коллектор которого соединен с первым выводом первого резистора, светодиод, конденсатор, первые выводы которых соединены с общей шиной, второй вывод светодиода соединен с первым выводом второго резистора, второй транзистор, третий резистор, первый вывод которого соединен с коллектором первого транзистора, второй вывод первого резистора соединен с вторым выводом конденсатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и расширения диапазона контролируемых напряжений, введены три пороговых элемента, источник опорного напряжения, компаратор, семь резисторов, причем средний вывод резистивного делителя соединен с входами первого и второго пороговых элементов, выходы которых через четвертый резистор соединены с инвертирующим входом компаратора, с вторым выводом третьего резистора и с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого соединен с входом третьего порогового элемента, с эмиттером второго транзистора и с выходом компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с первыми выводами шестого и седьмого резисторов, второй вывод шестого резистора соединен с выходом источника опорного напряжения и с первым выводом восьмого резистора, второй вывод которого соединен с базой второго транзистора, коллектор которого соединен с вторым выводом второго резистора, второй вывод седьмого резистора соединен с вторым выводом конденсатора, второй выход источника опорного напряжения соединен с общей шиной, выход третьего порогового элемента соединен через девятый резистор с первым выводом десятого резистора и с базой первого транзистора, второй вывод десятого резистора соединен с входом устройства. VOLTAGE CONTROL DEVICE containing a resistive divider, the first input of which is connected to a common bus, the second input is connected to the device input and to the emitter of the first transistor, the collector of which is connected to the first output of the first resistor, an LED, a capacitor, the first conclusions of which are connected to a common bus, the second terminal of the LED is connected to the first terminal of the second resistor, the second transistor, the third resistor, the first terminal of which is connected to the collector of the first transistor, the second terminal of the first resistor is connected to a different output of the capacitor, characterized in that, in order to increase the accuracy of control and expand the range of monitored voltages, three threshold elements, a reference voltage source, a comparator, seven resistors are introduced, the middle output of the resistive divider connected to the inputs of the first and second threshold elements, the outputs of which through the fourth resistor they are connected to the inverting input of the comparator, to the second terminal of the third resistor and to the first terminal of the fifth resistor, the second terminal of which is connected to the input of the third the burner element, with the emitter of the second transistor and with the output of the comparator, the non-inverting input of which is connected to the first terminals of the sixth and seventh resistors, the second terminal of the sixth resistor is connected to the output of the reference voltage source and to the first terminal of the eighth resistor, the second terminal of which is connected to the base of the second transistor, the collector of which is connected to the second terminal of the second resistor, the second terminal of the seventh resistor is connected to the second terminal of the capacitor, the second output of the reference voltage source is connected to the common bus output of the third threshold element is connected via a ninth resistor to a first terminal of the tenth resistor and the base of the first transistor, a second terminal of the tenth resistor is connected to the input device.