PL233934B1

PL233934B1 - Układ do pomiaru napięcia zasilania

Info

Publication number: PL233934B1
Application number: PL424028A
Authority: PL
Inventors: Witold Kardyś; Paweł Michalski; Jerzy Chudorliński
Original assignee: Inst Tele I Radiotech
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-12-31
Also published as: PL424028A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest układ do pomiaru napięcia zasilania posiadający dzielnik rezystancyjny złożony z rezystora pierwszego (R1) i rezystora drugiego (R2), który dołączony jest pierwszym zaciskiem do napięcia mierzonego (UM) oraz drugim zaciskiem do masy (GND) a jego wyjście dołączone jest do wejścia sterującego (WE) oscylatora sterowanego napięciem (VCO). Wyjście częstotliwości (WY) oscylatora (VCO) dołączone jest do pierwszego zacisku kondensatora (C), którego wyjście dołączone jest do rezystora czwartego (R4), który z kolei dołączony jest do anody diody świecącej transoptora (U3) oraz katody diody ograniczającej (D). Anoda diody (D) dołączona jest do masy (GND) tak jak katoda diody świecącej transoptora (U3). Rezystor trzeci (R3) dołączony jest jednym zaciskiem do napięcia mierzonego (UM) a drugim zaciskiem do katody diody zenera (DZ) oraz do zacisku dodatniego zasilania oscylatora sterowanego napięciem (VCO). Anoda diody zenera (DZ) dołączona jest do masy (GND) tak jak ujemny zacisk zasilania oscylatora sterowanego napięciem (VCO). Jeden zacisk fototranzystora transoptora (U3) dołączony jest do masy (O_GND) a drugi zacisk dołączony jest do zacisku rezystora piątego (R5) oraz zacisku sygnału wyjściowego (SWY). Drugi zacisk rezystora piątego (R5) dołączony jest do napięcia zasilania strony wyjściowej układu (VCC).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do pomiaru napięcia zasilania, który znajduje zastosowanie w szczególności w układach wymagających izolacji galwanicznej obwodu pomiaru napięcia zasilania. Układ może służyć zarówno do pomiaru napięcia przemiennego jak i stałego.

Znane są z literatury oraz z opisu patentowego TW201725395 układy pomiaru napięcia zasilania wykorzystujące dzielnik rezystancyjny lub pojemnościowy dołączony do przetwornika analogowo-cyfrowego. Wadą takiego rozwiązania jest brak izolacji galwanicznej obwodu mierzonego napięcia oraz obwodu odbierającego dane pomiarowe.

Znany jest z opisu patentowego PL223005 układ do pomiaru napięcia przemiennego z izolacją galwaniczną zawierający przetwornik piezoelektryczny dołączony do obwodu mierzonego i sprzężony mechanicznie z czujnikiem drgań będącym odbiornikiem sygnału pomiarowego. Wadą takiego rozwiązania jest znacząca komplikacja układu oraz jego duże gabaryty. Zastosowanie medium mechanicznego do przekazywania sygnału pomiarowego powoduje konieczność stosowania warstwy sprzęgającej mechanicznie układ odbiorczy i nadawczy co utrudnia miniaturyzację układu.

Znane są z literatury a także ze zgłoszenia patentowego P.420750 układy pomiaru napięcia przemiennego z izolacją galwaniczną wykorzystujące przekładnik prądowy bądź napięciowy do separacji galwanicznej obwodów pomiarowych. Wadą takich rozwiązań jest konieczność stosowania przekładnika o dużych rozmiarach oraz możliwość zastosowania układu tylko do pomiaru przebiegów przemiennych.

Znany jest z opisu patentowego PL223745 układ do pomiaru napięcia zasilania wykorzystujący przetwornik napięcie-częstotliwość, wysokonapięciowy stabilizator liniowy, dwa transoptory oraz źródło częstotliwości odniesienia. Wadą tego układu jest konieczność stosowania dwóch transoptorów oraz źródła częstotliwości odniesienia a także konieczność zasilania układu z dodatkowego źródła napięcia.

Istotą wynalazku jest układ do pomiaru napięcia zasilania złożony z oscylatora sterowanego napięciem, transoptora, rezystorów, diod i kondensatora w którym dzielnik rezystancyjny złożony z rezystor pierwszego i rezystora drugiego dołączony jest pierwszym zaciskiem do napięcia mierzonego a drugim zaciskiem do masy. Wyjście dzielnika rezystancyjnego dołączone jest do wejścia sterującego oscylatora sterowanego napięciem którego wyjście częstotliwości dołączone jest do kondensatora. Kondensator dołączony jest do rezystora czwartego który dołączony jest do anody diody świecącej transoptora oraz katody diody ograniczającej. Anoda tej diody dołączona jest do masy tak jak katoda diody świecącej transoptora. Rezystor trzeci dołączony jest jednym zaciskiem do napięcia mierzonego a drugim zaciskiem do katody diody zenera oraz do zacisku dodatniego zasilania oscylatora sterowanego napięciem. Anoda diody zenera dołączona jest do masy tak jak ujemny zacisk zasilania oscylatora sterowanego napięciem. Jeden zacisk fototranzystora transoptora dołączony jest do masy a drugi zacisk dołączony jest do jednego zacisku rezystora piątego oraz zacisku sygnału wyjściowego podczas gdy drugi zacisk rezystora piątego dołączony jest do napięcia zasilania strony wyjściowej układu.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat ideowy układu.

Dzielnik rezystancyjny złożony z rezystora pierwszego R1 i rezystora drugiego R2 dołączony jest pierwszym zaciskiem do napięcia mierzonego UM a drugim zaciskiem do masy GND. Wyjście dzielnika rezystancyjnego dołączone jest do wejścia sterującego WE oscylatora sterowanego napięciem VCO, którego wyjście częstotliwości WY dołączone jest do kondensatora C. Kondensator C dołączony jest do rezystora czwartego R4, który dołączony jest do anody diody świecącej transoptora U3 oraz katody diody ograniczającej D. Anoda diody ograniczającej D dołączona jest do masy GND, tak jak katoda diody świecącej transoptora U3. Rezystor trzeci R3 dołączony jest jednym zaciskiem do napięcia mierzonego UM a drugim zaciskiem do katody diody zenera DZ oraz do zacisku dodatniego zasilania ZAS+ oscylatora sterowanego napięciem VCO. Anoda diody zenera DZ dołączona jest do masy GND, tak jak ujemny zacisk zasilania ZAS- oscylatora sterowanego napięciem VCO. Jeden zacisk fototranzystora transoptora U3 dołączony jest do masy O_GND a drugi zacisk dołączony jest do jednego zacisku rezystora piątego R5 oraz zacisku sygnału wyjściowego SWY. Drugi zacisk rezystora piątego R5 dołączony jest do napięcia zasilania strony wyjściowej układu VCC.

Zasada działania układu polega na tym, że napięcie mierzone UM steruje częstotliwością wyjściową oscylatora sterowanego napięciem VCO poprzez dzielnik rezystancyjny R1, R2. Częstotliwość wyjściowa przekazywana jest przez transoptor U3 na stronę wyjściową układu. Dzięki zastosowaniu układu różniczkującego złożonego z kondensatora C i rezystora czwartego R4, przebieg prostokątny

PL 233 934 B1 na wyjściu oscylatora sterowanego napięciem VCO zamieniany jest na impulsy o krótkim czasie trwania co ogranicza zużycie energii przez układ i umożliwia jego zasilanie z mierzonego napięcia za pomocą układu zasilania złożonego z rezystora trzeciego R3 i diody zenera DZ. Dioda ograniczająca D zapewnia rozładowanie kondensatora C obwodu różniczkującego podczas zbocza opadającego sygnału prostokątnego na wyjściu oscylatora sterowanego napięciem VCO.

W układzie, napięcie mierzone służy jednocześnie do zasilania oscylatora sterowanego napięciem VCO i diody świecącej transoptora U3. Na wyjściu transoptora U3 pojawiają się impulsy o częstotliwości proporcjonalnej do mierzonego napięcia.

Zaletą układu jest niski pobór prądu oraz to, że jest on zasilany z napięcia mierzonego a zatem nie wymaga stosowania dodatkowych źródeł napięcia zasilania. Kolejną zaletą jest zastosowanie pojedynczego transoptora do przekazywania sygnału pomiarowego dzięki czemu możliwa jest miniaturyzacja układu oraz zmniejszenie kosztów wykonania układu.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

1. Układ do pomiaru napięcia zasilania złożony z oscylatora sterowanego napięciem, transoptora, rezystorów, diod i kondensatora, znamienny tym, że dzielnik rezystancyjny złożony z rezystora pierwszego (R1) i rezystora drugiego (R2) dołączony jest pierwszym zaciskiem do napięcia mierzonego (UM) oraz drugim zaciskiem do masy (GND) a jego wyjście dołączone jest do wejścia sterującego (WE) oscylatora sterowanego napięciem (VCO) którego wyjście częstotliwości (WY) dołączone jest do kondensatora (C) który dołączony jest do rezystora czwartego (R4) który dołączony jest do anody diody świecącej transoptora (U3) oraz katody diody ograniczającej (D) której anoda dołączona jest do masy (GND) tak jak katoda diody świecącej transoptora (U3) a rezystor trzeci (R3) dołączony jest jednym zaciskiem do napięcia mierzonego (UM) a drugim zaciskiem do katody diody zenera (DZ) oraz do zacisku dodatniego zasilania (ZAS+) oscylatora sterowanego napięciem (VCO), a anoda diody zenera (DZ) dołączona jest do masy (GND) tak jak ujemny zacisk zasilania (ZAS-) oscylatora sterowanego napięciem (VGO), a jeden zacisk fototranzystora transoptora (U3) dołączony jest do masy (O_GND) a drugi zacisk dołączony jest do jednego zacisku rezystora piątego (R5) oraz zacisku sygnału wyjściowego (SWY) podczas gdy drugi zacisk rezystora piątego (R5) dołączony jest do napięcia zasilania strony wyjściowej układu (VCC).