×
20.11.2017
217.015.ef50

Результат интеллектуальной деятельности: Управляемый коммутатор элементов электрической сети

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002628994
Дата охранного документа
23.08.2017
Аннотация: Изобретение относится к вычислительной технике, информационно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике. Технический результат – обеспечено получение нулевого значения остаточного напряжения управляемого коммутатора элементов электрической цепи, а также нулевое значение его прямого сопротивления. Предложено схемное решение управляемого коммутатора, в которое введены стабилизатор напряжения и делитель напряжения. Вход стабилизатора напряжения соединён с общим выводом первого источника постоянного напряжения и первого электронного управляемого ключа, а выход – с входом делителя напряжения. Выход последнего подключён к неинвертирующему входу операционного усилителя. Общие шины заземлены в каждом из двух введенных последних блоков. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике, информационно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике. Оно может быть использовано, в частности, для коммутации резисторов в цифроаналоговых преобразователях и в мостовых цепях для определения параметров двухполюсников и параметров схем замещения датчиков.

Известна схема компенсированного ключа (Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника. – М.: Высшая школа, 2004, рис. 7.16, в, стр. 558), содержащая последовательно соединённые источник входного напряжения, резистор и два транзистора, а также трансформатор, один из выводов вторичной обмотки которого соединён с общим выводом коллекторов двух транзисторов, другой вывод её через резистор соединён с базой первого транзистора, а также этот вывод через другой резистор соединён с базой второго транзистора.

Недостатком его является отсутствие возможности поддержания транзисторного ключа в замкнутом состоянии продолжительное время. Это связано с наличием трансформатора в цепи управления транзисторами. Трансформатор не трансформирует напряжения постоянного тока. А трансформация длительных напряжений приводит к таким большим габаритным размерам и весу трансформатора, что он становится конструктивно несовместим с остальной схемой и элементами изделия.

Известна измерительная схема моста узкого диапазона (Малиновский В.Н. Цифровые мосты. – М.: Энергия, 1976, рис. 3-7, стр. 106), содержащая электрический четырёхплечий мост, две клеммы для подключения формирователя питающего напряжения моста, две клеммы выходного напряжения моста и требующееся число параллельно включённых цепей из последовательно соединённых резистора и ключа, эти цепи включаются параллельно резистору плеча с уравновешивающими элементами мостовой цепи.

Недостатком его является понижение точности измерения из-за составляющих погрешности от реального прямого сопротивления ключа (сопротивление ключа в замкнутом состоянии), от реального обратного сопротивления ключа (сопротивление ключа в разомкнутом состоянии) и от остаточного напряжения ключа (напряжение на ключе в замкнутом состоянии).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа управляемый коммутатор элементов цепи (Патент РФ № 2510571, H03K 17/16. Управляемый коммутатор элементов цепи. /Г.И. Передельский – опубл. в Бюл., 2014, № 9), содержащий коммутируемую электрическую цепь, формирователь питающего её напряжения, операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключён коммутируемый элемент, два источника постоянного напряжения положительной и отрицательной полярности, которые через два управляемых электронных ключа питают операционный усилитель, формирователь управляющих напряжений для электронных ключей, на который подаются входные сигналы.

Недостатком его является то, что, в принципе, не удаётся получить идеальное (нулевое) значение прямого сопротивления ключа и идеальное (нулевое) значение его остаточного напряжения. Имеется возможность реально получать названные значения приведённых двух параметров.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в обеспечении возможности получать нулевое значение остаточного напряжения управляемого коммутатора элементов электрической цепи, а также в обеспечении возможности получать нулевое значение его прямого сопротивления.

Это достигается тем, что в управляемый коммутатор элементов электрической цепи, содержащий электрическую цепь с коммутируемым элементом, формирователь питающего электрическую цепь напряжения, операционный усилитель, два источника питающих постоянных напряжений положительной и отрицательной полярности, два электронных управляемых ключа, формирователь управляющих напряжений для этих ключей и входной (управляющий) сигнал для последнего формирователя, электрическая цепь состоит из последовательно соединённых первого и второго резисторов, к их общему выводу подключён третий резистор, свободный вывод которого соединён с «землёй», свободный вывод первого резистора подключён к формирователю питающего электрическую цепь напряжения, общая шина которого заземлена, свободный вывод второго резистора соединён с инвертирующим входом операционного усилителя, между выходом его и общим выводом инвертирующего входа и второго резистора включён четвёртый резистор, первый вывод операционного усилителя для отрицательного постоянного напряжения через первый электронный управляемый ключ соединён с первым выводом напряжения отрицательной полярности первого источника постоянного напряжения, второй вывод операционного усилителя для положительного постоянного напряжения через второй электронный управляемый ключ соединён с первым выводом положительной полярности второго источника постоянного напряжения, вторые выводы первого и второго источников постоянного напряжения для питания операционного усилителя заземлены, вход управления первого электронного управляемого ключа соединён с первым выводом формирователя управляющих напряжений для электронных ключей, второй выход этого формирователя соединён с входом управления второго электронного управляемого ключа, общая шина формирователя управляющих напряжений для электронных ключей заземлена, а на вход его подаётся входной управляющий сигнал, введены стабилизатор напряжения и делитель напряжения, вход стабилизатора напряжения соединён с общим выводом первого источника постоянного напряжения и первого электронного управляемого ключа, а выход – с входом делителя напряжения, выход последнего подключён к неинвертирующему входу операционного усилителя, общие шины заземлены в каждом из двух последних введенных блоков: стабилизатор напряжения и делитель напряжения.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1).

Управляемый коммутатор элементов электрической цепи содержит коммутируемую электрическую цепь из последовательно соединённых первого 1 и второго 2 резисторов, к общему выводу которых подключён резистор 3, свободный вывод последнего заземлён. Свободный вывод резистора 1 соединён с выходом формирователя 4 питающего электрическую цепь напряжения, общая шина которого заземлена. Свободный вывод резистора 2 подключён к инвертирующему входу операционного усилителя 5. Между этим инвертирующим входом и выходом операционного усилителя 5 включен резистор 6. Вывод операционного усилителя 5 для отрицательного постоянного питающего напряжения через первый электронный управляемый ключ 7 соединён с выходом напряжения отрицательной полярности первого источника 8 постоянного напряжения, общая шина которого заземлена. Вывод операционного усилителя 5 для положительного постоянного питающего напряжения через второй электронный управляемый ключ 9 соединён с выходом напряжения положительной полярности второго источника 10 постоянного напряжения, общая шина которого заземлена. Вход управления электронного ключа 7 соединён с первым выходом относительно «земли» формирователя 11 управляющих напряжений для электронных ключей. Второй выход относительно «земли» этого формирователя соединён со входом управления электронного управляемого ключа 9. Общая шина формирователя 11 управляющих напряжений для электронных ключей заземлена. На вход этого формирователя подаётся входной управляющий сигнал . Общий вывод источника 8 постоянного напряжения и электронного ключа 7 соединён с входом стабилизатора 12 напряжения, общая шина его заземлена. Выход стабилизатора 12 подключён к входу делителя 13 напряжения, общая шина которого тоже заземлена. Выход делителя 13 соединён с неинвертирующим входом операционного усилителя 5.

При отсутствии входного сигналаформирователя 11 управляющих напряжений на каждом из двух его выходов напряжение отсутствует и оба управляемых ключа 7, 9 находятся в разомкнутом состоянии. Это - исходное состояние схемы (фиг. 1).

Управляемый коммутатор элементов электрической цепи работает следующим образом.

Вначале приведён вариант работы для выходного напряжения положительной полярности формирователя 4 питающего электрическую цепь напряжения и напряжения отрицательной полярности малого значения по абсолютной величине с выхода делителя 13 напряжения. При воздействии входного сигнала на формирователь 11 управляющих напряжений с обоих выходов его управляющие напряжения переводят электронные управляемые ключи 7 и 9 в проводящие (замкнутые) состояния и на операционный усилитель 5 через них подаются питающие постоянные напряжения отрицательной и положительной полярности с выходов двух источников 8 и 10 постоянного напряжения. Напряжение отрицательной полярности с выхода источника 8 постоянного напряжения дополнительно стабилизируется стабилизатором 12 напряжения, уменьшается посредством делителя 13 напряжения и подаётся на неинвертирующий вход операционного усилителя 5. Общие шины и стабилизатора 12, и делителя 13 заземлены.

Если неинвертирующий вход операционного усилителя 5 соединён с «землёй», то источник 4 положительного по полярности напряжения создаёт на инвертирующем входе положительное напряжение относительно «земли». Оно инвертируется операционным усилителем, усиливается и на выходе получается отрицательное напряжение, которое через резистор 6 подключается к инвертирующему входу. В результате сила электрического тока через резистор 2 возрастает, а напряжение на инвертирующем входе уменьшается. Но оно, в принципе, не может принять нулевое значение, т.к. тогда напряжение на выходе операционного усилителя 5 тоже примет нулевое значение. Это - взаимно исключающие друг друга обстоятельства и не имеют места быть.

Но если неинвертирующий вход операционного усилителя 5 соединён с выходом делителя 13 напряжения, то его входное отрицательное напряжение создаёт на выходе операционного усилителя тоже отрицательное напряжение, в том числе и при нулевом напряжении относительно «земли» на инвертирующем входе. Для обеспечения последнего положения напряжение на неинвертирующем входе должно определяться формулой

(1)

где – напряжение на выходе делителя 13, − напряжение на выходе формирователя и – резистивные сопротивления резисторов 1, 2, 3 и 6, − коэффициент усиления операционного усилителя 5.

Остаточным напряжением (фиг. 1) по сути является напряжение между инвертирующим входом операционного усилителя 5 и «землёй». При выполнении (1) значение его равно нулю.

(2)

Оно соответствует тому, что значения напряжений между инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя 5 и напряжение на выходе делителя 13 равны по абсолютной величине и противоположны по знаку (по полярности). В сложившемся понимании прямое сопротивление в рассматриваемой схеме управляемого коммутатора отсутствует. Косвенно с учётом (2) его можно определить как

(3)

где – сила электрического тока через сопротивление.

Для варианта работы управляемого коммутатора элементов электрической цепи, соответствующего напряжению отрицательной полярности с выхода формирователя 4, напряжение с выхода делителя 13 должно быть положительной полярности. В этом случае вход стабилизатора 12 напряжения следует соединять с выходом источника 10 напряжения положительной полярности, точнее с общим выводом этого источника и электронного управляемого ключа 9. Остальные положения аналогичны прежним, которые приведены выше.

После окончания входного сигнала управляемые ключи 7 и 9 переходят в непроводящее (разомкнутое) состояние и операционный усилитель отключён от питающих источников 8 и 10. Тогда коммутируемый резистор 2 отключён от «земли» и отделяется от «земли» несколькими p-n-переходами транзисторов операционного усилителя в непроводящем электрический ток состоянии. Для увеличения значения обратного сопротивления управляемого коммутатора можно выбрать операционный усилитель с полевыми транзисторами на входе. В общем случае значения обратных сопротивлений в прототипе и в рассматриваемой схеме сопоставимы между собой.

Таким образом, управляемый коммутатор элементов электрической цепи по сравнению с приведёнными аналогами и прототипом позволяет получать нулевое (идеальное) значение остаточного напряжения и нулевое (идеальное) значение прямого сопротивления.

Управляемый коммутатор элементов электрической цепи, содержащий электрическую цепь с коммутируемым элементом, формирователь питающего электрическую цепь напряжения, операционный усилитель, два источника питающих постоянных напряжений положительной и отрицательной полярности, два электронных управляемых ключа, формирователь управляющих напряжений для этих ключей и входной (управляющий) сигнал для последнего формирователя, электрическая цепь состоит из последовательно соединённых первого и второго резисторов, к их общему выводу подключён третий резистор, свободный вывод которого соединён с «землёй», свободный вывод первого резистора подключён к формирователю питающего электрическую цепь напряжения, общая шина которого заземлена, свободный вывод второго резистора соединён с инвертирующим входом операционного усилителя, между выходом его и общим выводом инвертирующего входа и второго резистора включён четвёртый резистор, первый вывод операционного усилителя для отрицательного постоянного напряжения через первый электронный управляемый ключ соединён с первым выводом напряжения отрицательной полярности первого источника постоянного напряжения, второй вывод операционного усилителя для положительного постоянного напряжения через второй электронный управляемый ключ соединён с первым выводом положительной полярности второго источника постоянного напряжения, вторые выводы первого и второго источников постоянного напряжения для питания операционного усилителя заземлены, вход управления первого электронного управляемого ключа соединён с первым выводом формирователя управляющих напряжений для электронных ключей, второй выход этого формирователя соединён с входом управления второго электронного управляемого ключа, общая шина формирователя управляющих напряжений для электронных ключей заземлена, а на вход его подаётся входной управляющий сигнал, отличающийся тем, что в него введены стабилизатор напряжения и делитель напряжения, вход стабилизатора напряжения соединён с общим выводом первого источника постоянного напряжения и первого электронного управляемого ключа, а выход – с входом делителя напряжения, выход последнего подключён к неинвертирующему входу операционного усилителя, общие шины заземлены в каждом из двух последних введенных блоков: стабилизатор напряжения и делитель напряжения.
Управляемый коммутатор элементов электрической сети
Управляемый коммутатор элементов электрической сети
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 111-120 of 356 items.
26.08.2017
№217.015.d7a9

Походная гелиотермоэлектростанция

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для утилизации возобновляемых, вторичных тепловых энергоресурсов и тепловой энергии природных источников. Походная гелиотермоэлектростанция включает ковер, собранный из прямоугольных секций, каждая из которых представляет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622495
Дата охранного документа: 15.06.2017
26.08.2017
№217.015.de44

Насадочный абсорбер осушки газа

Изобретение относится к осушке и/или очистке газов в химической, металлургической или других областях народного хозяйства. Насадочный абсорбер осушки газа содержит корпус с патрубками подвода газа, отвода осушенного газа, подвода и отвода абсорбента и расположенные в корпусе входную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624701
Дата охранного документа: 05.07.2017
26.08.2017
№217.015.e98a

Надувная башенная градирня

Изобретение относится к теплоэнергетике. Надувная башенная градирня содержит металлический каркас, водоуловитель, кольцевой водораспределитель, снабженный разбрызгивателями, ороситель, опорное кольцо, воздуховпускные окна, в которых установлены на вертикальных осях заслонки, причем оболочка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627751
Дата охранного документа: 11.08.2017
26.08.2017
№217.015.e99b

Устройство для очистки и утилизации дымовых газов крышной котельной

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для очистки дымовых газов крышных котельных от вредных примесей и утилизации их тепла и конденсата водяных паров. Технический результат: повышение надежности и эффективности устройства. Устройство для очистки и утилизации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627808
Дата охранного документа: 11.08.2017
26.08.2017
№217.015.eace

Аппарат для обработки газа

Изобретение относится к массообменным устройствам роторной конструкции и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности для обработки газа жидкостью. Аппарат для обработки газа содержит корпус со штуцерами входа и выхода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627887
Дата охранного документа: 14.08.2017
26.08.2017
№217.015.eb09

Аппарат для обработки газа

Изобретение относится к массообменным устройствам роторной конструкции и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности для обработки газа жидкостью. Аппарат для обработки газа содержит корпус со штуцерами входа и выхода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627898
Дата охранного документа: 14.08.2017
26.08.2017
№217.015.ebd5

Сорбент для очистки водных сред от ионов мышьяка и способ его получения

Изобретение относится к области сорбционной очистки вод. Предложен сорбент для очистки водных сред от мышьяка. Сорбент содержит 98-99 вес.% наночастиц железа и крахмал. Для получения сорбента сернокислое железо и крахмал растворяют в воде с образованием комплекса ионов железа с крахмалом, через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628396
Дата охранного документа: 16.08.2017
26.08.2017
№217.015.ebf0

Биогазовая установка для переработки навоза

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для переработки навоза. Биогазовая установка содержит биореактор с последовательно сообщающимися емкостями с переливными перегородками, снабженный трубопроводами для подачи навозного субстрата и отвода сброженной массы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628425
Дата охранного документа: 16.08.2017
26.08.2017
№217.015.ebf9

Способ извлечения пектиновых веществ из отходов свекловичного производства

Изобретение относится к переработке отходов свекловичного производства. Способ извлечения пектиновых веществ включает мойку сырья водой, измельчение, обработку ультразвуком, гидролиз и экстрагирование, осаждение пектиновых веществ и их очистку из пектинсодержащего экстракта этиловым спиртом....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628435
Дата охранного документа: 16.08.2017
26.08.2017
№217.015.ec1a

Способ регенерации скважин на воду

Изобретение относится к эксплуатации водозаборов подземных вод, вертикальных дренажей для защиты территорий от подтопления, систем для пополнения запасов подземных вод через закрытые инфильтрационные сооружения, в частности регенерации скважин на воду при механической и биологической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628428
Дата охранного документа: 16.08.2017
Showing 111-120 of 192 items.
19.01.2018
№218.016.0341

Способ получения бензоата олова (ii)

Изобретение относится к способу получения бензоата олова (II) путем прямого взаимодействия оксида олова (II) с карбоновой кислотой в условиях интенсивного механического перемешивания и использования перетирающего агента, объемной фазы на основе органического растворителя и трибохимического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630310
Дата охранного документа: 07.09.2017
19.01.2018
№218.016.0357

Воздухоочиститель

Изобретение относится к энергетике, а именно к кондиционированию воздуха и, в частности, к устройствам для очистки воздуха помещений от вредных компонентов (например, СО и водяных паров), выделяющихся при дыхании людей и животных, а также производственных загрязнений. Воздухоочиститель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630446
Дата охранного документа: 07.09.2017
19.01.2018
№218.016.03c7

Теплотрубная гелиотермоэлектростанция

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для прямой трансформации тепловой энергии в электрическую. Теплотрубная гелиотермоэлектростанция включает поддон с отверстием в днище, закрытый сверху крышкой, покрытой фотоэлементами, внутренняя сторона которой покрыта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630363
Дата охранного документа: 07.09.2017
19.01.2018
№218.016.03cf

Способ и устройство для обезвреживания и утилизации массива бытовых отходов

Способ для обезвреживания и утилизации массива бытовых отходов содержит бурение скважин в толще массива и установку в них вертикальных перфорированных отводящих труб, солнечный нагрев и увлажнение массива, размещенного под пирамидальными прозрачными колпаками, атмосферными осадками и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630456
Дата охранного документа: 08.09.2017
19.01.2018
№218.016.03dc

Забивная антикоррозийная сейсмостойкая свая

Изобретение относится к области строительства. Технический результат - повышение надежности сваи. Забивная сейсмостойкая свая включает ствол с раздвигающейся нижней частью и размещенным внутри последней клиновидным элементом, очертания которого повторяют внутренние очертания нижней части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630463
Дата охранного документа: 08.09.2017
19.01.2018
№218.016.03dd

Устройство для проветривания глубоких карьеров

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к устройству для проветривания глубоких карьеров. Технический результат заключается в уменьшении интенсивности коррозийного разрушения поверхностей крыла крыльчатки и ветроколеса. Устройство включает эластичную вытяжную трубу с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630465
Дата охранного документа: 08.09.2017
19.01.2018
№218.016.0560

Надувной теплоизоляционный купол

Изобретение относится военной технике. Надувной теплоизоляционный купол включает ограждение, составленное из соединенных между собой изогнутого покрытия и двух торцевых стенок, выполненных из гибкого, упругого материала, при этом изогнутое покрытие состоит из двух горизонтальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630842
Дата охранного документа: 13.09.2017
19.01.2018
№218.016.0596

Панель для дополнительной теплоизоляции стен

Изобретение относится к области разработки конструкций дополнительной теплоизоляции стен при строительстве и ремонте зданий, предназначенных для уменьшения поступления теплоты из помещения в толщу стены при установке теплоизоляционных панелей внутри помещения или для защиты стен от воздействия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630932
Дата охранного документа: 14.09.2017
19.01.2018
№218.016.05c5

Система гелиотеплохладоснабжения

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для поддержания комфортных параметров воздуха в малоэтажных зданиях, преимущественно на животноводческих фермах. Технический результат по снижению энергозатрат достигается тем, что система гелиотеплохладоснабжения имеет автоматизированную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631040
Дата охранного документа: 15.09.2017
19.01.2018
№218.016.061d

Защитная одежда от теплового воздействия

Изобретение относится к производству зашитой одежды и может быть использовано пожарными и работниками профессий, где необходима защита от теплового воздействия или открытого пламени. Технический результат достигается тем, что защитная одежда от теплового излучения, включающая по меньшей мере...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631039
Дата охранного документа: 15.09.2017
+ добавить свой РИД