УСТРОЙСТВО ИНДИКАЦИИ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для бесконтактного контроля высоковольтного импульсного напряжения в высоковольтных проводах, соединяющих отдельные узлы электронных установок
Такая задача возникает при условии значительной удаленности собственно источника высоковольтного импульсного напряжения от потребителя. Дистанционный контроль этого параметра позволяет следить за работоспособностью всей системы и своевременно реагировать на ее отказ (выход из строя).
Так, например, в дератизационных системах (патент РФ №2165698), которые в основном применяются в складских, подвальных и подобных помещениях, устройство, вырабатывающее высоковольтные импульсы, обычно располагается в районе силовых щитов, а защищаемые объекты (двери, окна, проходы) находятся на значительном расстоянии, и к ним с помощью высоковольтного кабеля подводится высоковольтное (25-30 кВ) импульсное напряжение на "электролизируемый барьер" (нагрузка). Большое количество электрических соединений, а также недостаточная надежность высоковольтных трансформаторов, относительная низкая надежность питающих сетей, условия эксплуатации (периодическая уборка помещений, транспортировка грузов) могут приводить к нарушению электрических соединений, а, следовательно, к отказу в работе тех или иных узлов охранной (дератизационной) системы.
Своевременная информация о работоспособности узлов системы позволяет обслуживающему персоналу принять меры по устранению сбоев системы.
Известно устройство сигнализации наличия высоковольтного напряжения, содержащее электрическую цепь, подключенную между высоковольтным проводом и землей (патент РФ №2114438). Недостатком данного устройства является наличие электрического контакта с высоковольтным проводом, что усложняет условия монтажа и эксплуатации подобного устройства и повышает требования по технике безопасности к обслуживающему персоналу.
Наиболее близким по решению технической задачи является «Сигнализатор опасного приближения к высоковольтным установкам» (патент РФ №2496202). Устройство содержит приемник электромагнитного поля - антенну, выпрямитель, пороговый элемент с S-образной вольтамперной характеристикой и пьезоэлектрический преобразователь в качестве индикатора.
Недостатком данного устройства является использование в качестве приемника электромагнитной энергии широкополосной ненастраиваемой антенны, что значительно снижает помехоустойчивость «сигнализатора», отсутствие возможности регулирования порога срабатывания и применение в качестве индикатора пьезоэлектрического преобразователя, что сужает технические возможности по использованию «сигнализатора».
Задача создания полезной модели состояла в разработке малогабаритного устройства индикации высоковольтного импульсного напряжения повышенной помехоустойчивости и надежности, обеспечивающего бесконтактный и легкий монтаж.
Технический результат состоит в расширении арсенала средств бесконтактного контроля высоковольтного импульсного напряжения.
Технический результат достигается тем, что устройство индикации высоковольтного импульсного напряжения, содержащее приемник электромагнитной энергии, индикатор напряжения, снабжено последовательно соединенными усилителем напряжения, фильтром низких частот, схемой привязки к "0", интегрирующим устройством, регулируемым усилителем напряжения и пороговым устройством, при этом приемник электромагнитной энергии выполнен в виде настраиваемого контура. Усилитель напряжения выполнен на операционном усилителе, например, К140УД20А или КР140УД8А или транзисторе типа КТ3102 или КТ3107. Фильтр низких частот, выполнен в виде многослойного керамического конденсатора, например типа К10-17Б, а постоянная времени фильтра выбирается из условия нарастания сигнала до максимальной величины за время прохождения 8-10 информационных импульсов. Схема привязки к "0" выполнена в виде последовательно - параллельно соединенных диодов Dn и Dn+1 типа PVT412b, обеспечивающих повышение чувствительности устройства. Интегрирующее устройство выполнено на многослойном керамическом конденсаторе, например, типа К10-17Б. Регулируемый усилитель напряжения выполнен на операционном усилителе, например, К140УД20А или КР140УД8А с использованием потенциометра типа 3266-1-103 с возможностью регулирования амплитуды выходного сигнала. Пороговое устройство выполнено в виде твердотельного реле, "сухие контакты" которого выполнены с возможностью подключения любого индикаторного устройства (звукового, светового, и т.п.), включая ПК.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства.
к+1
Устройство индикации высоковольтного импульсного напряжения содержит последовательно соединенные настраиваемый приемник электромагнитной энергии (входной контур) 1, настроенной на частоту высоковольтных импульсов, усилитель напряжения 2, выполненный на усилителе, например, операционном К140УД20А, КР140УД8А, или на транзисторе, например. КТ3102, КТ3107, фильтр низких частот 3, выполненный в виде многослойного керамического конденсатора Ск, например, типа К10-17Б, схема привязки к "0" 4, выполненная на последовательно-параллельно соединенных диодах Dn и Dn+1, типа PVT412b, интегрирующее устройство 5, выполненное на емкости C, например, типа К10-17Б, и резисторе Кт, например, типа С2-23-0,25, регулируемый усилитель напряжения 6, пороговое устройство 7.
Интегрирующее устройство 5 совместно с регулируемым усилителем напряжения 6 обеспечивает появление ступенчатого напряжения, что в свою очередь защищает устройство от отдельных импульсных помех. Схема привязки к «0» 4 на входе каскада регулируемого усиления повышает его чувствительность, а сам каскад осуществляет регулировку усиления с целью обеспечения срабатывания порогового устройства 7 на заданном уровне (амплитуде) высоковольтных импульсов.
Регулируемый усилитель напряжения 6, выполнен на операционном усилителе, например, К140УД20А или КР140УД8А с использованием потенциометра типа 3266-1-103 и обеспечивает возможность регулирования амплитуды выходного сигнала.
Пороговое устройство - 7 обеспечивает срабатывание на заданном уровне индицирования высоковольтного импульсного напряжения за счет регулирования амплитуды выходного сигнала.
Пороговое устройство 7 выполнено в виде твердотельного реле, "сухие контакты" которого обеспечивают подключение любого индикаторного устройства (звукового, светового, и т.п.), включая ПК. Это позволяет использовать устройство индикации высоковольтного импульсного напряжения в сложных информационных схемах.
Собственно пороговое устройство 7 выполнено на твердотельном реле типа PVT412 или аналогичном и позволяет подключить любое индикаторное устройство, в том числе, и ПК.
Устройство индикации высоковольтного импульсного напряжения на подводящих проводах конструктивно выполнено следующим образом. Все элементы электронной схемы установлены на печатной плате и размещены в герметичном пластмассовом корпусе. Входной контур расположен непосредственно возле торцевой стенки корпуса, на ней закреплены пластиковые клипсы, с помощью которых прибор фиксируется на высоковольтном проводе. Такое крепление обеспечивает идентичность получения информации при серийном изготовлении приборов.
Устройство работает следующим образом: корпус прибора с помощью пластиковых клипс устанавливается на высоковольтном проводе. Электромагнитная энергия, излучаемая высоковольтным проводом, соединяющим источник высоковольтного импульсного напряжения с нагрузкой, принимается входным контуром 1, выполняющим роль "антенны-приемника". Входной контур 1 настроен на частоту измеряемых высоковольтных импульсов. Полученный сигнал поступает на вход операционного усилителя напряжения 2, который обеспечивает усиление импульсного сигнала до единиц вольт.
Далее сигнал поступает на фильтр низких частот 3, за счет чего происходит нарастание сигнала до максимальной величины за 8-10 импульсов. Экспериментально было установлено, что такого количества импульсов достаточно для получения максимального сигнала и снижения влияния импульсных помех.
Для повышения чувствительности усилителя входной двухсторонний сигнал на входе усилителя привязывается к «0» и интегрируется с постоянной времени, соответствующей частоте поступающих импульсов. Полученный таким образом сигнал поступает на вход регулируемого усилителя 6, обеспечивающего усиление сигнала по мощности и регулирование выходного сигнала в зависимости от требований по индикации величины импульсного напряжения. Усилители напряжения могут быть выполнены на базе двухканального однокорпусного операционного усилителя, например, КР140УД20 или аналогичных.
Обработанный таким образом сигнал поступает на вход твердотельного реле 7, являющегося пороговым элементом. "Сухие контакты" твердотельного реле позволяют подключить любое (световое, звуковое и т.п.) индикаторное устройство, а также ПК, который может работать в системе централизованного контроля параметров информационного комплекса.
Таким образом, создан новый надежный компактный, безопасный в эксплуатации прибор индикации высоковольтного импульсного напряжения в сети для осуществления непрерывного контроля за безопасным состоянием охранной (дератизационной) системы. При этом устройство создано на стандартной российской радиоэлектронной элементной базе, что позволяет осуществлять его производство независимо от зарубежных комплектующих.
На основании вышеизложенного было разработано устройство индикации высоковольтного импульсного напряжения, изготовлено более сотни опытных образцов, которые успешно прошили испытания и рекомендованы для производства.