Сигнализатор потери питания
Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована для контроля наличия фаз в сетях 3-х фазных источников напряжения переменного тока. Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств при воздействии высоких температур и оптимизация электронной схемы. С этой целью предлагается сигнализатор потери питания, содержащий входной трансформатор, выпрямительные диоды, ключевой каскад с исполнительным реле, отличающийся тем, что трансформатор с выпрямительными диодами выполнен по схеме Ларионова, входом ее являются контролируемые фазы А, В и С, а плюсовой выход схемы Ларионова соединен с инверсным входом операционного усилителя, включенном в масштабирующем режиме, выход последнего соединен с входом ключевого каскада, минусовый выход схемы Ларионова является общей нулевой шиной; операционный усилитель включен по схеме с плюсовым однополярным питанием, образованным из выходов схемы Ларионова и источника постоянного бортового напряжения +27 В, объединенными через параллельно включенные диоды; коэффициент передачи операционного усилителя выбирается таким, чтобы при отсутствии обрыва любой фазы его выходное напряжение было равно нулю; делитель напряжения источника +27 В, образованный резисторами R3 и R4, выбран в соотношении 2/3, исходя из условия обрыва всех трех фаз; база ключевого каскада на транзисторе VT смещена в отрицательную область напряжением последовательной цепочки, образованной резистором R7 соединен с +27 В, а катод VD10 - с нулевой шиной, контакты реле ключевого каскада являются выходом сигнализатора.
Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована для контроля наличия фаз в сетях 3-х фазных источников напряжения переменного тока.
Особенно желательно его использование во вторичных цепях бортовых 3-х фазных источников переменного тока в авиации и ракетной технике.
Во всех отраслях промышленности очень широко используется напряжение 3-х фазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц, а в авиации и ракетной технике 400 Гц и 1000 Гц соответственно.
Эти напряжения используются, в основном, для вращения синхронных и асинхронных электродвигателей.
Потеря одной из фаз (обрыв или короткое замыкание) в процессе работы, конечно, нежелательна, но если в промышленности к катастрофическим последствиям это не приведет, то в авиации приведет, так например гировертикаль начнет плавно «заваливаться», а от нее работает автопилот, в результате произойдет вход самолета в пике/кабрирование или глубокий крен со всеми печальными последствиями. Следовательно нужен постоянный контроль наличия всех 3-х фаз с незамедлительной выдачи информации экипажу в случае обрыва любой фазы или всех трех.
Широко известны в авиации сигнализаторы правильности чередования фаз, см. Д.А.Браславский др., «Авиационные приборы», Машиностроение, М, 1964, стр.537.
Они также сигнализируют и об обрыве любой фазы.
Этот сигнализатор представляет собой электромеханическое устройство с бленкером и он используется только для визуальной сигнализации, а при обрыве фазы внутри гидровертикали должна выдаваться сигнализация экипажу, т.е. световая и/или звуковая.
Известен сигнализатор обрыва питания, см. «Техническое описание. Авиагоризонт дистанционный АГД-1» Машиностроение, М, 1988 г. - ПРОТОТИП.
Он состоит из трансформатора, схемы преобразования переменного 3-х фазного напряжения в три постоянных, которые сравниваются на транзисторах между собой и ключевого релейного каскада.
Недостатками данного сигнализатора являются: сложность электронной схемы и некорректное техническое решение, в результате чего имеют место ложные срабатывания, особенно при повышенной температуре до+80°С в отсеке установки.
Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств при воздействии высоких температур и оптимизация электронной схемы.
С этой целью предлагается сигнализатор потери питания, содержащий входной трансформатор, выпрямительные диоды, ключевой каскад с исполнительным реле, отличающийся тем, что трансформатор с выпрямительными диодами выполнен по схеме Ларионова, входом ее являются контролируемые фазы А, В и С, а плюсовой выход схемы Ларионова соединен с инверсным входом операционного усилителя, включенном в масштабирующем режиме, выход последнего соединен с входом ключевого каскада, минусовый выход схемы Ларионова является общей нулевой шиной; операционный усилитель включен по схеме с плюсовым однополярным питанием, образованным из выходов схемы Ларионова и источника постоянного бортового напряжения +27 В, объединенными через параллельно включенные диоды; коэффициент передачи операционного усилителя выбирается таким, чтобы при отсутствии обрыва любой фазы его выходное напряжение было равно нулю; делитель напряжения источника +27 В, образованный резисторами R3 и R4, выбран в соотношении 2/3, исходя из условия обрыва всех трех фаз; база ключевого каскада на транзисторе VT смещена в отрицательную область напряжением последовательной цепочки, образованной резистором R7 соединен с +27 В, а катод VD10 - с нулевой шиной, контакты реле ключевого каскада являются выходом сигнализатора.
На чертеже показана принципиальная электрическая схема сигнализатора, на которой изображено: входные контролируемые фазы А, В и С, схема Ларионова, состоящая из трансформатора Тр и выпрямительных диодов VD1-VD6, положительный выход которой соединен с плюсом электролитического конденсатора С и через резистор R1 с инверсным входом операционного усилителя (ОУ), одновременно он через диод VD8 соединен входом + Uпит ОУ, а отрицательный выход схемы Ларионова является нулевой шиной сигнализатора и соединен с нулевой бортовой шиной источника питания +27 В; выход ОУ через ограничительный резистор R5 соединен с базой VT и через R6 с нулевой шиной, коллектор VT через реле Р соединен с +27 В, обмотка реле Р запаралелена диодом VD9, +27 В через резистор R7 и диод VD10 соединен с нулевой шиной, а общая точка R7 и VD10 соединена с эмиттером VT, одновременно +27 В через последовательно соединенные резисторы R3 и R4 соединена с нулевой шиной, а общая точка резисторов R3 и R4 через диод VD7 соединена также с + Uпит ОУ, минус Цпит ОУ соединен с нулевой шиной.
Указанные радиоэлементы и ИМС могут быть выполнены: Тр - собственного изготовления, диоды VD1-VD10 типа 2Д223, см. Справочник, полупроводниковые приборы, Т., изд. «КубК-а», М,, 1994, стр.48; конденсатор С, типа К53-1, см. Справочник по электрическим конденсаторам, М, Радио и Связь, 1983, стр.430; операционный усилитель типа 140УД6, см. Справочник, интегральные микросхемы, Т1, изд. РадиоСофт, М, 2001, стр.410; резисторы R1-R7, типа С2-33, см. Справочник, резисторы, М, Радио и Связь, 1987, стр.51; транзистор VT типа 2Т827, см. Справочник, транзисторы и зарубежные аналоги, Т2, изд. РадиоСофт, М, 2001, стр.115; схема Ларионова, см. «Основы электротехники и электротехнические устройства радиоэлектронной аппаратуры», О.Н. Веселовский и Л.М.Браславский, М, Высшая школа, 1977, стр.190-191.
Сигнализатор работает следующим образом.
Контролируемые фазные напряжения А, В и С (фазы) соединяются с первичными обмотками Тр, которые с вторичными обмотками включены по схеме звезда-звезда (Y/Y), переменные выходные напряжения вторичных обмоток выпрямляются на диодах VD1-VD6, объединяются, это полученное напряжение
сглаживается конденсатором С и поступает на инверсный вход ОУ, это же напряжение поступает на ОУ в качестве + Uпит, а вывод минус Uпит соединен с нулевой шиной.
Т.о. ОУ включен от одного источника питающего напряжения. На выходе такого ОУ выходное напряжение равно половине Uпит (при Uвx=0), но т.к. в нашем случае Uпит=Uвых схемы Ларионова, то при наличии всех 3-х фазных напряжений Uвых ОУ=0 В (конкретнее это подбирается отношением R2/R1). Это нулевое напряжение поступает на вход базы ключевого каскада на VT, который естественно заперт напряжением порядка 0,7 В с цепочки R7-VD10. При обрыве или коротком замыкании любого фазного напряжения, напряжение на выходе схемы Ларионова уменьшится на одну треть, следовательно через инверсный вход ОУ на выход пройдет меньшее (по сравнению с начальным) напряжение и на выходе ОУ скачком появится положительное напряжение порядка 5-7 В, что вполне достаточно для открывания транзистора VT (5-7 В по сравнению с 0,7 В напряжения запирания), реле Р включится, его контакты сработают и экипаж получит информацию, что гировертикаль вышла из строя.
При выходе из строя всех трех фазных напряжений ОУ не получит питание и сигнализатор этого не определит.
Чтобы этого не случилось + Uпит ОУ зарезервировано питанием от +27 В борта. Это напряжение через делитель R3-R4 и диод VD7 объединено с напряжением выхода схемы Ларионова, но выбрано несколько меньше последнего. Это сделано из следующих соображений. Напряжение бортсети 36 В 400 Гц имеет допуск ±10%, поэтому на сколько изменится напряжение на выходе схемы Ларионова, на столько же изменится напряжение питания ОУ, а на выходе ОУ остается 0 В. Когда же выйдут из строя все три фазных напряжения, то на + Uпит ОУ будет поступать только напряжение с делителя R3-R4 и на выходе ОУ появится положительное напряжение порядка 5-7 В (выбирается отношением R3/R4), которое приведет к срабатыванию ключевого каскада на VT.
Т.о. предлагаемый сигнализатор автоматически корректирует запланированные уходы бортсети 36 В 400 Гц и четко определяет обрывы одной или всех трех фаз.
1. Сигнализатор потери питания, содержащий входной трансформатор, выпрямительные диоды, ключевой каскад с исполнительным реле, отличающийся тем, что трансформатор с выпрямительными диодами выполнен по схеме Ларионова, входом ее являются контролируемые фазы А, В и С, а плюсовой выход схемы Ларионова соединен с инверсным входом операционного усилителя, включенном в масштабирующем режиме, выход последнего соединен с входом ключевого каскада, минусовый выход схемы Ларионова является общей нулевой шиной.
2. Сигнализатор по п.1, отличающийся тем, что операционный усилитель включен по схеме с плюсовым однополярным питанием, образованным из выходов схемы Ларионова и источника постоянного бортового напряжения +27 В, объединенными через параллельно включенные диоды.
3. Сигнализатор по п.1, отличающийся тем, что коэффициент передачи операционного усилителя выбирается таким, чтобы при отсутствии обрыва любой фазы его выходное напряжение было равно нулю.
4. Сигнализатор по п.2, отличающийся тем, что делитель напряжения источника +27 В, образованный резисторами R3 и R4, выбран в соотношении 2/3, исходя из условия обрыва всех трех фаз.
5. Сигнализатор по п.1, отличающийся тем, что база ключевого каскада на транзисторе VT смещена в отрицательную область напряжением последовательной цепочки, образованной резистором R7 соединен с +27 В, а катод VD10 - с нулевой шиной, контакты реле ключевого каскада являются выходом сигнализатора.
