Пристрій визначення відхилення напруги живлення для ввімкнення радіоелектронної апаратури

Запропонована корисна модель відноситься до галузі електротехніки і може бути використаним при проектуванні систем електроживлення радіоелектронної апаратури. Відомі пристрої для живлення радіоелектронної апаратури, розташованої на пересувних транспортних засобах. Особливістю пристроїв є здатність ввімкнення апаратури при досягненні напруги живлення відповідної величини та вимкнення при зниженні напруги живлення до мінімальної величини. Один з відомих пристроїв (див. авт. св. СРСР №1325434, кл. G05F1/569, 1887) містить в собі випрямляч, згладжуючий фільтр та ланцюг, що складається зі стабілітрону, обмежувального резистора та світлодіоду оптоелектронного приладу, який вмикає симістор в силовому ланцюгу системи живлення. Недоліками даного пристрою є складність налагодження, так як потребується підбір стабілітронів, оскільки вони мають певний розкид параметрів, а також понижена надійність, що пояснюється можливим режимом вимушеного чередування ввімкнення та вимкнення напруги живлення. В другому відомому пристрої (див. AVP RISC MICROCONTROLLER Almel Corporation 8-bit RISC Microcontrollers DATA Book August 1999) для контролю величини напруги живлення радіоелектронної апаратури застосовується контролер, який забезпечений відповідною програмою, та входить до складу радіоелектронної апаратури. Даний пристрій забезпечує достатньо високу точність визначення відхилення напруги живлення від номінального значення. Суттєвим його недоліком є неможливість забезпечення контролю напруги мережі живлення при її ввімкненні, коли напруга живлення поступово підвищується до величини, достатньої для нормальної роботи радіоелектронної апаратури. З відомих пристроїв визначення відхилення напруги живлення більш близькими за технічною суттю й прийнятим за прототип (див. Функциональные устройства систем электропитания наземной РЭА /В.В. Авдеев, В.Г. Костиков, A.M. Новожилов, В.И. Чистяков; Под ред. В.Г. Костикова. - М.: Радио и связь, 1990.) є пристрій визначення відхилення напруги живлення для ввімкнення радіоелектронної апаратури, що містить комутуючий симістор, включений в одному із ланцюгів живлення, оптоелектронний симістор, а також чергове джерело стабільної напруги. Відомий пристрій забезпечує необхідну точність визначення напруги джерела живлення, достатню для нормальної роботи радіоелектронної апаратури, та її ввімкнення. Однак суттєвими недоліками відомого пристрою є складність його побудови, а також налагодження, оскільки потребується підбір елементів, понижені стійкість та надійність роботи, що пояснюється можливим виникненням генераційних процесів ввімкнення та вимкнення при мінімальній величині напруги джерела живлення. В основу винаходу поставлена задача створення пристрою визначення відхилення напруги живлення для ввімкнення радіоелектронної апаратури, який характеризується простотою виконання та налагодження, підвищеними стійкістю та надійністю, оскільки чергове джерело постійної напруги поряд з виконанням основної функції, виконує: - функцію формування високоточного сигналу для ввімкнення радіоелектронної апаратури при досягненні напруги джерела живлення необхідної мінімальної величини; - функцію забезпечення необхідної величини гістерезису комутації напруги живлення (різниця напруг ввімкнення та вимкнення). Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої визначення величини відхилення напруги живлення для ввімкнення радіоелектронної апаратури, що містить комутуючий симістор, включений в одному з ланцюгів живлення, оптоелектронний симістор, а також чергове джерело стабільної напруги, чергове джерело стабільної напруги виконане на нестабілізованому високочастотному перетворювачі постійної напруги та компенсаційному стабілізаторі постійної напруги, який включає регулюючий елемент, підсилювач зворотного зв'язку з джерелом опорної напруги, вимірювальним подільником вихідної напруги, а також струмостабілізуючим двополюсником в якості вихідного навантаження, причому вихід підсилювача зворотного зв'язку підключений до керуючого входу регулюючого елементу через пороговий елемент, виконаний на світлодіоді оптоелектронного приладу, фототранзистор якого ввімкнений в ланцюгу, який живиться вихідною напругою стабілізатора та складається з послідовно сполучених обмежувального резистора, світлодіода оптоелектронного симістора, а також світлодіода оптоелектронного приладу, фототранзистор якого шунтує частину вимірювального подільника вихідної напруги стабілізатора. Чергове джерело стабільної напруги призначено для живлення системи формування порядку ввімкнення блоків та вузлів радіоелектронної апаратури. При підвищенні напруги джерела живлення до величини, достатньої для нормальної роботи радіоелектронної апаратури, стабілізатор чергового джерела живлення входить в нормальний режим роботи, спрацьовує пороговий елемент стабілізатора, що забезпечує спрацьовування відповідно, світлодіода оптоелектронного симістора та комутуючого симістора. Напруга джерела живлення надходить на вхід радіоелектронної апаратури. Проведений аналіз науково-технічної та патентної літератури не виявив аналогічних технічних рішень. На фіг.1 показана схема запропонованого пристрою визначення величини відхилення напруги живлення для ввімкнення радіоелектронної апаратури, на фіг.2 - діаграми, що пояснюють роботу пристрою. Запропонований пристрій визначення величини відхилення напруги живлення для ввімкнення радіоелектронної апаратури містить виводи 1, 2 для підключення напруги живлення, виводи 3, 4 для підключення радіоелектронної апаратури, комутуючий симістор 5, оптоелектронний симістор 6, включаючий світлодіод 7 та фотосимістор 8, чергове джерело стабільної напруги 9, яке складається із нестабілізованого високочастотного перетворювача постійної напруги 10, та компенсаційного стабілізатора постійної напруги, включаючого регулюючий транзистор 11, вхідний 12 та вихідний 13 транзистори диференційного підсилювача зворотного зв'язку, опорний стабілітрон 14(джерело опорної напруги), вимірювальний подільник вихідної напруги, виконаний на резисторах15, 16, 17, струмостабілізуючий двополюсник 18, оптоелектронний прилад 19, що складається з світлодіода 20 (порогового елемента) та фототранзистора 21, а також обмежувальний резистор 22 та оптоелектронний прилад 23, що складається з світлодіода 24 та фототранзистора 25. Вивід 1 для підключення напруги живлення безпосередньо сполучений з виводом 3 для підключення радіоелектронної апаратури , комутуючий симістор 5 ввімкнений в ланцюг живлення поміж виводом 2 для підключення напруги та виводом 4 для підключення радіоелектронної апаратури, оптоелектронний симістор 6 ввімкнений в ланцюг керуючого входу комутуючого симістора 5. Нестабілізований перетворювач 10 чергового джерела постійної напруги 9 вхідними виводами підключений до виводів 1, 2 пристрою, одним із вихідних виводів - до загальної шини стабілізатора постійної напруги, а другим вихідним виводом - до колектора регулюючого транзистора 11 стабілізатора постійної напруги. База регулюючого транзистора 11 через струмостабілізуючий двополюсник 18 сполучена з його колектором. База вхідного транзистора 12 диференційного підсилювача зворотного зв'язку сполучена з джерелом 14 опорної напруги, його емітер через обмежувальний резистор з'єднаний з загальною шиною та безпосередньо сполучений з емітером вихідного транзистора 13, база якого підключена до виходу вимірювального подільника вихідної напруги, виконаного на резисторах 15, 16, 17, а колектор через світлодіод 20 оптоелектронного приладу 19 з'єднаний з базою регулюючого транзистору 11. Фототранзистор 21 оптоелектронного приладу 19 включений в ланцюг послідовно з обмежувальним резистором 22, світлодіод ом 24 оптоелектронного приладу 23 та світлодіодом 7 оптоелектронного симістора 6. Фототранзистор 25 оптоелектронного приладу 23 включений паралельно резистору 15 вимірювального подільника вихідної напруги. Фотосимістор 8 включений в ланцюг ввімкнення комутуючого симістора 5. Запропонований пристрій визначення величини відхилення напруги живлення для ввімкнення радіоелектронної апаратури працює наступним чином. Після ввімкнення напруги живлення (наприклад, генератора з дизельним приводом) напруга підвищується від початкової величини Umin 1 ( t1 , фіг.2) до номінальної величини Uном ( t 4 , фіг.2). Нормальний режим роботи радіоелектронної апаратури можливий при досягненні напругою живлення величини Umin 2 ( t 2 , фіг.2). Для забезпечення необхідного коефіцієнта запасу та підвищення стійкості роботи пристрою ввімкнення комутуючого симістора 5 здійснюється в момент t 3 (фіг.2), коли напруга джерела живлення досягне величини Umin 3 , яка перевищує напругу Umin 2 . Вищевикладене виконується наступним чином. В період часу ( t 1...t 3 , фіг.2), коли напруга джерела живлення не досягає величини Umin 3 , стабілізатор не входить в нормальний режим роботи, оскільки зростаючі величини вхідної ( Uвх .стаб. , фіг.2) та, відповідно, вихідної ( Uвих .стаб. , фіг.2), напруг не досягають необхідних значень. В цей період часувідсутній струм вихідного транзистора 13 диференційного підсилювача зворотного зв'язку, світлодіод 20 оптоелектронного пристрою 19 знаходиться в закритому стані, відсутній струм в ланцюгу світлодіода 7 оптоелектронного симістора 6, що забезпечує закритий стан комутуючого симістора 5, і напруга на вході радіоелектронної апаратури відсутня ( UживлРА . , t 1...t 3 , фіг.2). При підвищенні напруги джерела живлення до величини Umin 3 ( t 3 , фіг.2) стабілізатор входить в нормальний режим роботи, і його вихідна напруга стабілізується на рівні Uвих 1 ( t 3 , фіг.2). В результаті відкривається вихідний транзистор 13, і, відповідно, світлодіод 20, що призводить до спрацьовування оптоелектронного приладу 19, відкриття фототранзистора 21 та протікання струму запуску по ланцюгу: фототранзистор 21, обмежувальний резистор 22, світлодіод 24 оптоелектронного приладу 23 і світлодіод 7 оптосимістора 6. В цей момент часу відкривається комутуючий симістор 5, і на вході радіоелектронної апаратури з'являється напруга живлення, ( UживлРА . , t 3 , фіг.2) достатня для її нормальної роботи. Даний режим роботи пристрою характеризується коефіцієнтом включення К вкл , який визначається відношенням: Umin 3 К вкл = Uвих1 ; В подальшому відкривається фототранзистор 25, який шунтує резистор 15 вимірювального подільника вихідної напруги стабілізатора, що викликає пониження вихідної напруги стабілізатора до величини Uвих 2 ( Uвих , t 2 , фіг.2) тобто створюється гістерезіс ввімкнення комутуючого симістора 5: по вихідній напрузі стабілізатора (U вих 1 - Uвих 2 ) , ( Uвих , фіг.2) по часу ввімкнення ( t 3 - t 2 , фіг.2), по напрузі джерела живлення - (Umin 3 - Umin 2 ) . При цьому виконується умова: Umin 3 Uвих1 де: = Uвих1 Uвих 2 = Umin 2 Uвих 2 = К вкл , U14 = × (R15 + R16 + R17 ) R17 U14 × (R16 + R17 ) R17 U14 - напруга опорного стабілітрону 14. Величина опору резистора R15 характеризуються формулою: U - Uвих 2 R15 = вих1 × R17 U14 Так як вихідна напруга стабілізатора знизилась до величини Uвих 2 ( Uвих , t 2 , фіг.2), режим відкритого стану світлодіода 20 оптоелектронного приладу 19 і, як наслідок, відкритого стану комутуючого симістора 5 зберігається до часу t 2 (фіг.2). В результаті коливання напруги джерела живлення в межах (Umin 3 - Umin 2 ) після включення симістора 5 не призводить до виникнення генераційних процесів ввімкнення та вимкнення пристрою. У випадку зниження напруги живлення до величини, меншої ніж напруга Umin 2 , що викликано, наприклад, вимкненням генератора з дизельним приводом, зменшується величина напруги на виході нестабілізованого високочастотного перетворювача 10 чергового джерела постійної напруги 9, компенсаційний стабілізатор постійної напруги виходить з нормального режиму роботи. В результаті закриваються, відповідно, вихідний транзистор 13 диференційного підсилювача зворотного зв'язку стабілізатора, світлодіод 20 оптоелектронного приладу 19, світлодіод 7 оптоелектронного симістора 6, виключається комутуючий симістор 5, і напруга живлення радіоелектронної апаратури знижується до нульового рівня. Аварійний режим роботи радіоелектронної апаратури не виникає. Таким чином запропонований пристрій визначення відхилення напруги живлення для ввімкнення радіоелектронної апаратури характеризується простотою побудови та налагодження, підвищеними стійкістю та надійністю роботи, оскільки чергове джерело стабільної напруги одночасно з основною функцією живлення системи забезпечення необхідного порядку ввімкнення функціональних вузлів радіоелектронної апаратури виконує функцію ввімкнення робочої напруги джерела живлення радіоелектронної апаратури при досягненні її необхідної мінімальної величини та забезпечує гарантовану величину гістерезису комутації напруги живлення. Експериментальні дослідження підтвердили працездатність та позитивні якості запропонованого пристрою визначення відхилення напруги джерела живлення для ввімкнення радіоелектронної апаратури. Отримано надійне ввімкнення напруги живлення радіоелектронної апаратури з високою точністю в момент досягнення її мінімальної необхідної величини та вимкнення при зниженні напруги живлення нижче мінімальної величини. При цьому одночасно сформований гістерезис напруги ввімкнення, який виключає можливість виникнення генераційних процесів.