Пристрій для збудження в струмопровідних комунікаціях електромагнітного поля складної форми

Пристрій для збудження в струмопровідних комунікаціях електромагнітного поля складної форми, що складається із задавального кварцового генератора, першого логічного елемента І, першого подільника частоти, шунта, джерела опорної напруги, компаратора, елемента диференціювання, тригера, двох вихідних транзисторів, двох стабілітронів, вихідного трансформатора, перемикача, індикатора вихідної потужності, шини нульового потенціалу, шини джерела постійної напруги, вхідної клеми ПУСК і двох вихідних клем, в якому перший вивід шунта приєднаний до шини нульового потенціалу, а другий вивід шунта з'єднаний з емітерами вихідних транзисторів, анодами стабілітронів, першим входом компаратора і входом індикатора вихідної потужності, вихід компаратора через елемент диференціювання з'єднаний з входом установки в нуль тригера, вхід установки в положення логічної одиниці якого приєднаний до C2 2 UA 1 3 дного двотактного підсилювачів, навантаженням останнього є первинна обмотка вихідного трансформатора, один вивід вторинної обмотки якого приєднаний до ґрунту, а решта його виводів приєднані до нерухомих контактів вихідного перемикача, рухомий контакт якого приєднується до комунікації (труби, кабелю), а до рухомого контакту перемикача приєднані також послідовно з'єднані випрямляч і аналоговий індикатор величини струму в навантаженні [1]. Як недолік цього генератора можна відзначити відсутність в ньому пристрою захисту від перевантажень по виходу, що знижує надійність його роботи. Відомий також генератор, що містить задаючий генератор, проміжний підсилювач, узгоджувальний трансформатор, два вихідні транзистори, два стабілітрони, вихідний трансформатор, амперметр, вихідний перемикач і механічний переривач [2]. Цей аналог є джерелом змінної напруги із заданою частотою і амплітудою і має захист виходу від короткого замикання. Недоліком аналога [2] є велика інерційність спрацювання механічного переривача, як захисного елемента, при перевантаженнях, що може обумовити вихід з ладу одного з вихідних транзисторів, а значить і приладу в цілому. Тобто цей пристрій характеризується низькою надійністю в роботі. Найбільш близьким по технічній суті до заявлюваного технічного рішення є генератор для пошуку і обстеження підземних комунікацій, який складається з задаючого кварцового генератора, логічного елемента І, подільника частоти, попереднього підсилювача, узгоджувального трансформатора, шунта, двох вихідних транзисторів, джерела опорної напруги, компаратора, елемента диференціювання, тригера, індикатора потужності, двох стабілітронів, вихідного трансформатора, перемикача, шини нульового потенціалу, шини джерела постійної напруги, клеми "ПУСК" і двох вихідних клем, причому до виходу кварцового генератора приєднаний один з входів логічного елемента І, другий вхід якого з'єднаний з виходом тригера, вихід логічного елемента І через подільник частоти з'єднаний з входом попереднього підсилювача, до виходу якого приєднаний один з виводів вторинної обмотки узгоджувального трансформатора, другий вивід якої і середній вивід вторинної обмотки узгоджувального трансформатора приєднані до шини нульового потенціалу, шунт включений між шиною нульового потенціалу і місцем з'єднання емітерів вихідних транзисторів і анодів стабілітронів, куди також підключений один із входів компаратора, другий вхід якого з'єднаний з виходом джерела опорної напруги, вихід компаратора через елемент диференціювання з'єднаний з входом установки в нуль тригера, входом установки в одиничний стан якого є клема "ПУСК" генератора, до крайніх виводів вторинної обмотки узгоджувального трансформатора приєднані бази першого і другого вихідних транзисторів, до колекторів першого і другого вихідних транзисторів приєднані відповідно катоди першого і другого стабілі 77004 4 тронів і крайні виводи первинної обмотки вихідного трансформатора, середній вивід якого підключений до шини джерела постійної напруги, в місце з'єднання емітерів вихідних транзисторів приєднаний також індикатор потужності, один вивід вторинної обмотки вихідного трансформатора з'єднаний з першою вихідною клемою, а решта виводів цієї обмотки підключені до нерухомих контактів перемикача, рухомий контакт якого з'єднується з другою вихідною клемою [3] (прототип). Недоліком прототипу є те, що він генерує в навантаження струм однієї заданої частоти, який протікаючи в струмопровідній підземній комунікації (трубопроводі, кабелі тощо), дозволяє визначати безконтактним індуктивним методом напрямок і глибину залягання підземної комунікації, а також контактним методом (шляхом вимірювання зміни потенціалу над комунікацією вздовж її осі) - місця пошкодження ізоляції. У багатьох випадках, особливо коли обстежувана поверхня покрита асфальтом чи бетоном, контактний метод визначення місць пошкодження ізоляції підземних об'єктів є малопродуктивним або практично непридатним. Задачею заявленого технічного рішення є розширення функціональних можливостей і зменшення масогабаритних показників. Для вирішення цієї задачі в пристрій для збудження в струмопровідних комунікаціях електромагнітного поля складної форми, що складається із задаючого кварцового генератора, першого логічного елемента І, першого подільника частоти, шунта, джерела опорної напруги, компаратора, елемента диференціювання, тригера, двох вихідних транзисторів, двох стабілітронів, вихідного трансформатора, індикатора вихідної потужності, перемикача, шини нульового потенціалу, шини джерела постійної напруги, клеми "ПУСК" і двох вихідних клем, у якому перший вивід шунта приєднаний до шини нульового потенціалу, а другий вивід шунта з'єднаний з емітерами вихідних транзисторів, анодами стабілітронів, першим входом компаратора і входом індикатора вихідної потужності, вихід компаратора через елемент диференціювання з'єднаний з входом установки в нуль тригера, вхід установки в положення логічної одиниці якого приєднаний до клеми "ПУСК", до колекторів вихідних транзисторів приєднані катоди стабілітронів і крайні виводи первинної обмотки вихідного трансформатора, середній вивід якого підключений до шини джерела постійної напруги, один вивід вторинної обмотки вихідного трансформатора з'єднаний з першою вихідною клемою, а решта виводів цієї обмотки підключені до нерухомих контактів перемикача, рухомий контакт якого з'єднаний з другою вихідною клемою, додатково введені другий і третій подільники частоти, другий, третій, четвертий і п'ятий логічні елементи І та перший і другий інвертори напруги, причому до виходу задаючого кварцового генератора підключені входи першого і другого подільників частоти, до виходу першого подільника частоти під'єднані вхід третього подільника частоти і перший вхід другого логічного елемента І, до виходу другого подільника частоти приєднаний один із входів першого логічного елемента І, другий вхід якого і 5 вхід першого інвертора напруги підключені до виходу третього подільника частоти, вихід першого інвертора з'єднаний з другим входом другого логічного елемента І, вихід якого і вихід першого логічного елемента І з'єднані відповідно з першим і другим входами третього логічного елемента І, до виходу якого приєднані вхід другого інвертора і перший вхід четвертого логічного елемента І, до виходу другого інвертора напруги підключений перший вхід п'ятого логічного елемента І, другий вхід якого і другий вхід четвертого логічного елемента І під'єднані до виходу тригера, а до виходів четвертого і п'ятого логічних елементів І підключені бази першого і другого вихідних транзисторів. Додатково введені в пристрій для збудження в струмопровідних комунікаціях електромагнітного поля складної форми елементи широко використовуються в різних інформаційно-вимірювальних системах і спеціалізованих генераторах, але окремо вони не володіють властивостями, які забезпечили б вирішення поставленої задачі. Такими властивостями володіє лише їх запропонована сукупність, тобто, вступаючи у взаємодію, ознаки сукупності надають заявленому пристрою нову якість, яка відповідає критерію "суттєві відмінності". Суть винаходу пояснюється за допомогою креслень на Фіг.1 і Фіг.2. На Фіг.1 показана структурна схема заявленого генератора, а на Фіг.2 епюри сигналів у різних її точках. Пристрій для збудження в струмопровідних комунікаціях електромагнітного поля складної форми складається із задаючого кварцового генератора 1, першого, другого і третього подільників частоти 2, 3 і 4, першого і другого інверторів напруги 5 і 9, першого, другого, третього, четвертого і п'ятого логічних елементів І 6, 7, 8, 10 і 11, шунта 12, джерела опорної напруги 13, першого і другого вихідних транзисторів 14 і 15, першого і другого стабілітронів 17 і 18, індикатора вихідної потужності 19, елемента диференціювання 20, вихідного трансформатора 21, тригера 22, перемикача 23, шини нульового потенціалу 24, шини джерела постійної напруги 25, клеми "ПУСК" 26 і вихідних клем 27 і 28. До виходу задаючого кварцового генератора 1 приєднані входи подільників частоти 2 і 3. Вихід подільника частоти 2 з'єднаний з входом третього подільника частоти 4 і першим входом другого логічного елемента І 7. Входи першого логічного елемента І 6 підключені до виходів подільників частоти 3 і 4. До виходу подільника частоти 4 під'єднаний теж вхід першого інвертора напруги 5, вихід якого з'єднаний з другим входом логічного елемента І 7. Виходи логічних елементів І 6 і 7 під'єднані до входів логічного елемента І 8, до виходу якого підключений вхід інвертора 9 і перший вхід логічного елемента 110, другий вхід якого об'єднаний з аналогічним входом елемента 11 і підключений до виходу тригера 22. Вихід інвертора 9 з'єднаний з першим входом елемента 11. До виходів логічних елементів 10 і 11 підключені відповідно бази вихідних транзисторів 14 і 15. Один вивід шунта 12 приєднаний до шини 24, а до другого його виводу під'єднані емітери транзисторів 77004 6 14 і 15, аноди стабілітронів 17 і 18, один із входів компаратора 16 і вхід індикатора 19. Колектор транзистора 14 і катод стабілітрона 17 приєднані до першого виводу первинної обмотки вихідного трансформатора 21, до другого виводу якої підключені колектор транзистора 15 і катод стабілітрона 18. Середній вивід первинної обмотки вихідного трансформатора 21 підключений до шини джерела постійної напруги 25, вихід джерела опорної напруги 13 підключений до другого входу компаратора 16, вихід якого через елемент диференціювання 20 з'єднаний з входом установки в нуль тригера 22. Вхід установки в одиничний стан тригера 22 приєднаний до клеми "ПУСК" 26. Один вивід вторинної обмотки вихідного трансформатора 21 з'єднаний з клемою 28, решта виводів цієї обмотки - з нерухомими контактами перемикача 23, а рухомий контакт останнього приєднаний до клеми 27. Пристрій для збудження в струмопровідних комунікаціях електромагнітного поля складної форми виробляє змінну низькочастотну напругу типу "меандр" з високостабільною частотою, в якій періодично на заданому інтервалі часу виникає високочастотна складова, і працює наступним чином. Кварцовий генератор 1 виробляє на своєму виході імпульсну послідовність з високостабільною частотою f0 (діаграма 1 на Фіг.2), яка надходить на входи подільників частоти 2 і 3. В результаті на виході останніх утворюються нові послідовності з частотами f2 = k2f0 та f3= k3f0 де k2 і k3 - коефіцієнти ділення частоти подільників 2 і 3, причому k2 k3, тобто f2 f3. Епюри сигналів на виходах подільників 2 і 3 приведені відповідно на діаграмах 2 і 3 на Фіг.2. Сигнал з виходу подільника 2 подається на тактовий вхід подільника 4 і на перший вхід логічного елемента І 7. На виході подільника 4 утворюється сигнал, представлений на діаграмі 4 на Фіг.2, а на виході інвертора 5 виникає його інверсія (діаграма 5 на Фіг.2). Під дією сигналів з виходу подільника частоти 2 і інвертора 5 на виході логічного елемента І 7 утворюється сигнал, зображений на діаграмі 6 на Фіг.2, а на діаграмі 7 на Фіг.2 показано сигнал, що виникає на виході логічного елемента I 6 під дією на його входи імпульсних послідовностей з виходів подільників З і 4. Діаграма 8 на Фіг.2 ілюструє сигнал на виході логічного елемента І 8, а діаграма 9 - це епюри сигналу на виході інвертора 9. Сигнали з виходів логічного елемента І 8 та інвертора 9 надходять на перші входи логічних елементів І 10 і 11. При наявності на других входах цих елементів потенціалу логічної одиниці, що забезпечується подачею короткого додатного імпульсу на клему "ПУСК", імпульсні послідовності з виходів елементів 10 і 11 надходять на бази вихідних транзисторів 14 і 15, які під їх дією працюють у ключовому режимі. Стабілітрони 17 і 18 запобігають пробою транзисторів 14 і 15 високовольтними імпульсами електрорушійної сили самоіндукції трансформатора 21, які виникають в моменти запирання транзисторів 14 і 15. 7 Трансформатор 21 служить для узгодження вихідного каскаду з навантаженням за допомогою перемикача 23 та індикатора 19 по максимальній вихідній потужності. Якщо вихідна потужність перевищує задане значення, на шунті 12 утворюється постійна напруга uш = IшRш>ustu де Iш - струм у шунті, Rш - опір шунта, ustu - напруга на виході джерела опорної напруги 13. Внаслідок цього на виході компаратора 16 виникає додатний потенціал, який, пройшовши через елемент диференціювання 20, переводить тригер 22 в нульовий стан. Під дією потенціалу логічного нуля припиняється проходження через логічні елементи 10 та 11 імпульсних послідовностей з виходів елементів 10 і 11, тобто блокується робота заявленого пристрою. Для запуску заявленого пристрою при відсутності перенавантаження (uш