УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫЧИСЛЕНИЯ ПРЯМОГО ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДИОДОВ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ МОСТОВ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫЧИСЛЕНИЯ ПРЯМОГО ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДИОДОВ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ МОСТОВ


RU (11) 2064198 (13) C1

(51) 6 G06G7/12, G01R19/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4707607/09 
(22) Дата подачи заявки: 1989.06.19 
(45) Опубликовано: 1996.07.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Справочник по полупроводниковым диодам и транзисторам под ред. Н.Н.Горюнова, М., Энергия, 1966, с.44, рис. 4-2. В.Д.Кудрицкий и др., Автоматизация контроля РЭА, М., Сов. радио, 1977, с.245, рис. 11,12. 
(71) Заявитель(и): Государственный инженерный университет Армении (AM) 
(72) Автор(ы): Гарибян Мгер Санасарович[AM] 
(73) Патентообладатель(и): Государственный инженерный университет Армении (AM) 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫЧИСЛЕНИЯ ПРЯМОГО ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ДИОДОВ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ МОСТОВ 

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и радиоизмерительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных системах. Изобретение позволяет повысить точность вычислений и уменьшить потребляемую энергию. Устройство содержит n выпрямительных мостов, 2n коммутирующих ячеек, сумматор, инвертирующий усилитель, источник напряжения, измерительный резистор, четыре переключателя и формирователь управляющих импульсов.Работа устройства производится в мультиплексном режиме по командам формирователя управляющих импульсов. Диоды выпрямительных мостов через коммутирующие ячейки поочередно подключаются к источнику напряжения, создавая падение напряжения на измерительном резисторе. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Предлагаемое изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и радиоизмерительной техники и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах и информационно-измерительных системах для автоматического вычисления прямого падения напряжения диодов выпрямительных диодных мостов и полупроводниковых выпрямительных матриц.

Известно устройство для вычисления прямого падения напряжения диодов /см. стр. 44, рис.4-2. / В кн."Справочник по п/п диодам и транзисторам". / Под ред. Н. Н.Горюнова. М."Энергия", 1968г./, содержащее замкнутую цепь из последовательно соединенных генератора тока, измерителя тока и вычисляемого диода, а также параллельно соединенных к диоду блока защиты и измерителя напряжения. Однако такое устройство не обеспечивает автоматизацию процессов вычислений для диодов выпрямительных мостов.

Известно также устройство автоматического контроля /см. стр.245,рис. 11.12 в кн.В.Д.Кудрицкого и др."Автоматизация контроля РЭА", М."Сов.радио", 1977г. / прототип, содержащее блоки управления /формирователь управляющих импульсов/, ввода и вывода, регистрации, связи, а также вычислительная машина, пульт управления и контролируемая аппаратура, причем входы и выходы блока ввода и вывода взаимно подключены к блокам управления, регистрации и связи, а также к пульту управления и вычислительной машине, а входы и выходы контролируемой аппаратуры взаимно подключены к блоку связи. При применении такого устройства для автоматизации процесса вычислений прямого падения напряжения диодов выпрямительных мостов и полупроводниковых выпрямительных матриц необходимо в составе блока связи использовать механические головки, обеспечивающие загрузку матриц, поочередное подключение ко входу устройства всех диодов, находящихся в матрице, и выгрузку матриц. Это приводит к снижению надежности и скорости вычислений. Использование в составе блока связи контактирующих головок-спутников, содержащих множество вычисляемых матриц, потребует применение электронных ключей, что приводит к увеличению погрешности вычислений из-за наличия токов утечки и больших ненормированных падений напряжений на электронных ключах /особенно при больших токах, что требуется пропустить через вычисляемые диоды/. Использование при этом электромеханических переключателей / со своими блоками сопряжения и управления, усложняющие конструкцию/ взамен электронных ключей, хотя и повышает точность вычислений, однако в свою очередь снижает быстродействие, усложняет конструкцию и снижает надежность работы устройства.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. повышение быстродействия и надежности и упрощение конструкции, и дополнительной целью является повышение точности вычислений и уменьшение потребляемой энергии.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее формирователь управляющих импульсов, согласно изобретению введены инвертирующий усилитель, сумматор, источник напряжения, измерительный резистор, четыре переключателя и 2n коммутирующие ячейки /где n число выпрямительных мостов/, каждая из которых содержит транзистор n-р-n-типа, два диода, транзистор р-n-р-типа и резистор, причем выходные диагонали выпрямительных мостов объединены и соединены с переключающими контактами первого и второго переключателей, размыкающий контакт первого переключателя и замыкающий контакт второго переключателя подключены к общей шине, а замыкающий контакт первого и размыкающий контакт второго переключателей подключены к входу инвертирующего усилителя и через измерительный резистор соединены с общей шиной, выход инвертирующего усилителя подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к замыкающему контакту третьего и размыкающему контакту четвертого переключателей, переключающий контакт третьего переключателя соединен с минусовым зажимом источника напряжения, а размыкающий контакт подключен к общей шине, переключающий контакт четвертого переключателя соединен с плюсовым зажимом источника напряжения, а замыкающий контакт подключен к общей шине, управляющие входы переключателей с первого по четвертый подключены к соответствующему выходу формирователя управляющих импульсов, входная диагональ i-го выпрямительного моста /i 1, n/ подключена к выходaм /2i 1/-й и 2i-й коммутирующих ячеек соответственно, в каждой коммутирующей ячейке эмиттеры транзисторов соединены с общей шиной, их базы подключены к соответствующим выходам формирователя управляющих импульсов, коллектор транзистора n-р-n-типа соединен с катодом первого диода, анод которого подключен к одному из выводов резистора, выходу данной коммутирующей ячейки и к катоду второго диода, анод которого соединен с коллектором транзистора р-n-р-типа, другие выводы резисторов всех коммутирующих ячеек объединены и подключены ко второму входу сумматора, выход которого подключен к аналоговому выходу устройства, а синхровыход устройства подключен к соответствующему выходу формирователя управляющих импульсов, а для осуществления дополнительной цели в устройство введены схема сравнения и источник опорного напряжения, причем первый вход схемы сравнения соединен со входом инвертирующего усилителя, второй вход схемы сравнения подключен к выходу источника опорного напряжения, а ее выход подключен к управляющему входу источника напряжения. Такое включение в предлагаемое устройство дополнительных элементов указанным образом позволяет повысить быстродействие и надежность, упростить конструкцию устройства, а также повысить точность вычислений и уменьшить потребляемую энергию.

Патентный поиск подтвердил отсутствие устройств с совокупностью введенных признаков, что несмотря на известность введенных элементов в отдельности свидетельствует о новизне устройства в целом и о существенности отличий предлагаемого устройства.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок связи 1, включающий в свой состав первый 2, второй 3, и т. д. i-й 4 выпрямительные мосты /i1,n /, первую 5, вторую 6, третью 7, четвертую 8 и т.д, /2i- 1/-ю 9 и 2i-ю 10 коммутирующие ячейки, формирователь управляющих импульсов 11, первый 12 и второй 13 переключатели, измерительный резистор 14, инвертирующий усилитель 15, сумматор 16, источник напряжения 17, третий 18 и четвертый 19 переключатели, схему сравнения 22, источник опорного напряжения 23 и имеет аналоговый выход 20 и синхровыход 21. Выпрямительные мосты 2,3,4, содержат по четыре диода 2-1, 2-2, 2-3, 2-4; 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 и 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, соединенные соответственно по мостовой схеме, коммутирующие ячейки 5, 6, 7, 8, 9, 10 содержат резисторы 5-1, 6-1, 7-1, 8-1, 9-1, 10-1, диоды 5-2, 5-3, 6-2, 6-3, 7-2, 7-3, 8-2, 8-3, 9-2, 9-3, 10-2, 10-3, транзисторы р-n-р-типа 5-5, 6-5, 7-5, 8-5, 9-5, 10-5 и транзисторы n-p-n-типа 5-4, 6-4, 7-4, 8-4, 9-4, 10-4 соответственно.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Большое количество диодных мостов с помощью прижимных контактов блока связи соединяются между собой по минусовым и плюсовым зажимам выходной диагонали и подключаются к первому 12 и второму 13 переключателям соответственно, а входные диагонали мостов присоединяются к выходам соответствующих коммутирующих ячеек. Работа устройства производится в мультиплексном режиме по командам формирователя управляющих импульсов. В начале на базы всех транзисторов n-р-n-типа с формирователя управляющих импульсов подаются логические "1" /положительный потенциал/. На базу транзистора 5-4 n-р-n-типа первой коммутирующей ячейки, а также на базы всех транзисторов р-n-р-типа подается логический "О". При этом первая коммутирующая ячейка разомкнута, а все остальные замкнуты. Поскольку транзисторы и диоды коммутирующих ячеек работают в ключевом режиме, то при этом на выходе первой коммутирующей ячейки появляется выходное напряжение Е источника напряжения, а на выходах всех оставшихся коммутирующих ячеек ввиду наличия прямого падения напряжений на открытых транзисторах и диодах, появляются отличающиеся от нуля напряжения, составляющие десятые доли Вольта. На первый вход первого 2 моста через резистор 5-1 сопротивлением Rк1 поступает выходное напряжение +E источника напряжения 17, которое через вычисляемый диод 2-2 создает прямой ток Iпр1. Этот ток, замыкающийся через второй переключатель 13 и измерительный резистор 14 на землю, на сопротивлении Rизм измерительного резистора создает падение напряжения Uизм1. Оно в свою очередь служит потенциалом смещения для плюсовых выходных зажимов всех моcтов и автоматически надежно запирает все диоды 2-4, 3-2, 3-4,4-2 и 4-4, кроме вычисляемого в данный момент времени диода 2-2.

Таким образом предотвращается возможность открывания этих диодов от наличия остаточных напряжений на входах вычисляемых мостов. Надежно запертое состояние диодов 2-1, 2-3, 3-1, 3-3,4-1 и 4-3 обеспечивается замыканием минусовых выходных зажимов вычисляемых мостов к корпусу через переключатель 12.

Для цепи, состоящей из последовательно соединенных элементов 5-1, 2-2, 13 и 14, подключенной между источником напряжения и корпусом, справедливо соотношение

Uпр1 E Iпр1/Rк1 + Rизм/

Учитывая что Iпр1 Uизм1изм/Rизм, для прямого падения напряжения первого диода 2-2 получим



При обеспечении условия E>Uпрi /что необходимо для регламентирования изменений Iпрi в допустимых пределах/ и равенстве сопротивлений резисторов 5-1, 6-1, 7-1, 8-1 и 9-1 /Rк1Rк2 Rкп1 Rк/ в общем случае для любого из вычисляемых диодов прямое падение напряжения может быть определено следующим выражением:



Поскольку напряжения Uизмi проходят через инвертирующий усилитель 15 и суммируются в сумматоре 16 с напряжением Е источника напряжения 17, то при обеспечении для инвертирующего усилителя коэффициента усиления



выходное напряжение Uвых на выходе устройства 20 будет равно прямому падению напряжения i-го вычисляемого диода

Uвыхi Uпрi.

Очевидно, что по значениям выходных напряжений предложенного устройства автоматически вычисляются прямые падения напряжений диодов выпрямительных мостов.

Отсчет выходных напряжений производится тактовыми импульсами синхровыхода 21, которые также содержат информацию о номерах вычисляемого моста и диода.

Вычисление прямого падения напряжения других диодов, подключенных к плюсовым выходным зажимам выпрямительных мостов, производится аналогично вычислению первого 2-2 диода поочередной подачей на соответствующие входы мостов напряжения Е. Для этого поочередно на базы транзисторов n-р-n-типа с формирователя управляющих импульсов подается логический "О". Далее вычисляются падения напряжений диодов, подключенных к минусовым выходным зажимам выпрямительных мостов. При этом на базы транзисторов n-р-n-типа подаются логические "О", на базы транзисторов р-n-р-типа логические "1" /отрицательный потенциал/, а на все четыре переключателя 12, 13, 18 и 19 подается команда и они переключаются. После этого поочередной подачей на базы транзисторов р-n-р-типа логического "О" обеспечивается подача на соответствующие входы вычисляемых мостов напряжения отрицательной полярности -Е, являющегося отпирающим для вычисляемых диодов. Оно вызывает прохождение прямого тока через соответствующий измеряемый диод, переключатель 12 и измерительный резистор 14, падение напряжения на котором и содержит информацию о величине прямого падения напряжения данного диода.

По окончании вычислений процессы повторяются для другого комплекта из n-го количества вычисляемых выпрямительных мостов. С этой целью блок связи следует выполнить в виде сменной конструкции либо предусмотреть в нем параллельную подачу вычисляемых выпрямительных мостов.

Использованием диодов 5-2, 5-3, 6-2, 6-3, 7-2, 7-3, 8-2, 8-3,9-2 и 9-3 в схемах коммутирующих ячеек обеспечивается защита транзисторов n-р-n-типа от отрицательных напряжений и транзисторов р-n-р-типа от положительных напряжений источника напряжения.

Работа устройства по пункту 2 заключается в следующем.

В отличие от устройства по пункту 1, где для регламентирования изменений прямого тока в допустимых пределах, устанавливаемых техническими условиями для конкретного типа вычисляемых диодов, при вычислении прямого падения напряжения требуется обеспечения условия Е>Uпрi,здесь использованием схемы сравнения 22 и источника опорного напряжения 23 создается возможность значительно уменьшить величину напряжения Е, что в свою очередь уменьшит потребляемую энергию.

По разности входных напряжений схемы сравнения ее выходным сигналом управляется источник напряжения, изменяя выходное напряжение Е. В результате в устройстве автоматически устанавливается состояние динамического равновесия, при котором обеспечивается равенство входных напряжений схемы сравнения

Uизмi Uоп const,

где Uоп выходное напряжение источника опорного напряжения. Очевидно, что при этом поддерживается постоянство прямых токов вычисляемых диодов



что в свою очередь приводит к повышению точности вычислений.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает автоматическое вычисление прямого падения напряжения диодов выпрямительных мостов и полупроводниковых выпрямительных матриц. Благодаря включению в предлагаемом устройстве дополнительных элементов указанным на чертеже образом и одновременным подключением ко входу устройства множества вычисляемых матриц, повышается быстродействие и надежность, упрощается конструкция устройства. Кроме того, в соответствии с пунктом 2 формулы изобретения, путем автоматической регулировки напряжения источника питания повышается точность вычислений и уменьшается потребляемая энергия. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Устройство для автоматического вычисления прямого падения напряжения диодов выпрямительных мостов, содержащее формирователь управляющих импульсов, отличающееся тем, что в него введены инвертирующий усилитель, сумматор, источник напряжения, измерительный резистор, четыре переключателя и 2n коммутирующие ячейки (где n число выпрямительных мостов), каждая из которых содержит транзистор n-p-n типа, два диода, транзистор p-n-p типа и резистор, причем выходные диагонали выпрямительных мостов объединены и соединены с переключающими контактами первого и второго переключателей, размыкающий контакт первого переключателя и замыкающий контакт второго переключателя подключены к общей шине, а замыкающий контакт первого и размыкающий контакт второго переключателей подключены к входу инвертирующего усилителя и через измерительный резистор соединены с общей шиной, выход инвертирующего усилителя подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к замыкающему контакту третьего и размыкающему контакту четвертого переключателей, переключающий контакт третьего переключателя соединен с минусовым зажимом источника напряжения, а размыкающий контакт подключен к общей шине, переключающий контакт четвертого переключателя соединен с плюсовым зажимом источника напряжения, а замыкающий контакт подключен к общей шине, управляющие входы переключателей с первого по четвертый подключены к соответствующему выходу формирователя управляющих импульсов, входная диагональ i-го выпрямительного моста подключена к выходам (2i-1)-той и 2i-той коммутирующих ячеек соответственно, в каждой коммутирующей ячейке эмиттеры транзисторов соединены с общей шиной, их базы подключены к соответствующим выходам формирователя управляющих импульсов, коллектор транзистора n-p-n типа соединен с катодом первого диода, анод которого подключен к одному из выводов резистора, выходу данной коммутирующей ячейки и к катоду второго диода, анод которого соединен с коллектором транзистора p-n-p типа, другие выводы резисторов всех коммутирующих ячеек объединены и подключены к второму входу сумматора, выход которого подключен к аналоговому выходу устройства, а синхровыход устройства подключен к соответствующему выходу формирователя управляющих импульсов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введены схема сравнения и источник опорного напряжения, причем первый вход схемы сравнения соединен с входом инвертирующего усилителя, второй вход схемы сравнения подключен к выходу источника опорного напряжения, а ее выход подключен к управляющему входу источника напряжения.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru