КОНТРОЛЬНО-УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННЫМ СОСТОЯНИЕМ НЕРАЗРЕЗНОЙ БАЛКИ Российский патент 1998 года по МПК G01L1/00 

Изобретение относится к области измерения контрольных и управляющих устройство, используемых для систем управления конструкциями, их напряженно-деформированным состоянием.

Известны различные типы преобразователей механических величин в электрические: контактные, бесконтактные, тензопреобразователи, индукционные, электромагнитные, емкостные и другие. Наиболее простыми являются контактные преобразователи, в которых измеряемое механическое перемещение преобразуется в замкнутое или разомкнутое состояние контактов, управляющих электрической цепью. Такие контактные преобразователи в виде различных концевых выключателей используются в различных станках и механизмах в качестве ограничителей перемещения и для управления конструкциями не разрабатывались и не применялись. (Электрические измерения неэлектрических величин/под ред. Новицкого П. В. Энергия, Ленинградское отд. 1975, с. 258).

Далеким аналогом может быть также устройство для регулирования расхода рабочей среды, содержащее установленные на магистрали питания между источником давления и потребителем электромагнитный клапан с обмотками управления, аккумулятор и реле давления, переключатель, реле времени и управляющее реле, причем один из полюсов переключателя соединен с размыкающим контактом реле давления и через реле времени с обмоткой управляющего реле, замыкающий контакт которого параллельно источнику питания подключен к другому плюсу переключателя, первая и вторая обмотки управления электромагнитного клапана непосредственно и через размыкающий контакт управляющего реле подключены к одному из полюсов переключателя (авт.св. N 608127, Устройство для регулирования расхода). Однако данное устройство для целей управления не разрабатывалось и не применялось.

Ближайшим техническим решением, принятым за прототип, является устройство регулирования несущей способностью многопролетной неразрезной балки, содержащее исполнительный механизм для осуществления поперечного относительно оси балки смещения опор (Беленя Е.И. и др. Металлические конструкции, Спецкурс, М. Стройиздат, 1982, с. 7-8).

К недостаткам прототипа относятся отсутствие автоматического управления напряженно-деформированным состоянием балки как при помощи ЭВМ, так и при помощи других устройств.

Целью изобретения является возможность автоматическое управление конструкцией для обеспечения надежности ее работы.

Цель достигается тем, что контрольно-управляющее устройство для управления напряженно-деформированным состоянием многопролетной неразрезной балки, содержащее исполнительные механизмы для осуществления поперечного относительно оси балки смещения ее опор, причем в него введены концевые выключатели-датчики деформации, установленные в контролируемых точках многопролетной неразрезной балки и блок обработки сигналов, концевые выключатели-датчики деформации через блок обработки сигналов связаны с исполнительными механизмами, причем блок обработки сигналов содержит первый концевой выключатель-датчик деформации, соединенный с первым реле, второй концевой выключатель-датчик деформации включен параллельно с первым контактом второго реле и через второй контакт первого реле соединен со вторым реле, третий концевой выключатель-датчик деформации соединен с третьим реле, четвертый концевой выключатель-датчик деформации включен параллельно третьему контакту четвертого реле, а через четвертый контакт третьего реле соединен с четвертым реле, пятый контакт первого реле и шестой контакт третьего реле соединены с первой индикаторной лампой сигнального устройства, седьмой и восьмой контакты второго реле и четвертого реле соответственно соединены с второй индикаторной лампой сигнального устройства, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый контакты первого, второго, третьего, четвертого реле соответственно соединены с третьей индикаторной лампой, двигатель исполнительных механизмов подключен к источник постоянного тока четырнадцатым и пятнадцатым контактами четвертого реле и тринадцатым и шестнадцатым контактами второго реле причем первый, второй, третий, четвертый концевые выключатели-датчики деформации, пятый, седьмой, девятый, тринадцатый и пятнадцатый контакты соединены с положительным полюсом, а первое, второе, третье, четвертое реле и первая, вторая, третья индикаторные лампы сигнального устройства, четырнадцатый и шестнадцатый контакты соединены с отрицательным полюсом источника постоянного тока.

Введение в контрольно-управляющее устройство концевых выключателей-датчиков деформации и блока управления многопролетной неразрезной балки, причем концевые выключатели-датчики деформации через блок управления связаны с исполнительными механизмами, позволяет достичь цель изобретения - автоматически управлять напряженно-деформированным состоянием неразрезной балки, позволяет визуально наблюдать за счет индикаторных ламп (красной, желтой, зеленой) состояние балки и реагировать автоматически на различные ее состояния.

Контрольно-управляющее устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 - общая компоновка устройства в четырех точках балки; на фиг. 2 электрическая схема устройства.

Контрольно-управляющее устройство включает управляемую конструкцию - многопролетную неразрезную балку 1 на опоре 2 с исполнительными механизмами для осуществления поперечного по отношению к оси балки смещения опор (актуаторами), установленную на твердом фундаменте 3. На балке 1 установлены первый 4, второй 5, третий 6 и четвертый 7 концевые выключатели-датчики деформации, сигнальное устройство 8, которое включает первую 9 индикаторную лампу желтого цвета, вторую 10 индикаторную лампу красного цвета, третью 11 индикаторную лампу зеленого цвета. Блок управления содержит первое реле 12, второе реле 13, третье реле 14, четвертое реле 15, первый контакт 16 второго реле 13, второй контакт 17 первого реле 12, третий контакт 18 четвертого реле 15, четвертый контакт 19 первого реле 12, пятый контакт 20 первого реле 12, шестой контакт 21 третьего реле 1, седьмой контакт 22 второго реле 13, восьмой контакт 23 четвертого реле 15, девятый контакт 24 первого реле 12, десятый контакт 25 второго реле 13, одиннадцатый контакт 26 третьего реле 14, двенадцатый контакт 27 четвертого реле 15, тринадцатый контакт 28 второго реле 13, четырнадцатый контакт 29 четвертого реле 15, пятнадцатый контакт 30 четвертого реле 15, шестнадцатый контакт 31 второго реле 13, двигатель 32 актуатора.

Причем первый датчик деформации 4 соединен с первым реле 12, второй датчик деформации 5 включен параллельно с первым контактом 16 второго реле 13 и через второй контакт 17 первого реле 12, третий датчик деформации 6 соединен с третьим реле 14, четвертый датчик деформации 7 включен параллельно третьему контакту 18 четвертого реле 15, а через четвертый контакт 19 третьего реле 14 соединен с четвертым реле 15, пятый контакт 20 и шестой контакт 21 первого реле 12 и третьего реле 14 соответственно соединены с первой индикаторной лампой 9 желтого цвета сигнального устройства 8, седьмой 22 и восьмой 23 контакты второго реле 13 и четвертого реле 15 соответственно соединены с второй индикаторной лампой 10 красного цвета сигнального устройства 8. Девятый 24, десятый 25, одиннадцатый 26 и двенадцатый 27 контакты реле первого 12, второго 13, третьего 14 и четвертого 15 соответственно соединены с третьей индикаторной лампой 11 зеленого цвета.

Двигатель 32 исполнительного механизма подключен к положительному источнику постоянного тока 33 четырнадцатым 29, пятнадцатым 30 четвертого реле 15 и тринадцатым 29, шестнадцатым 31 контактами второго реле 13, причем первый 4, второй 5, третий 6; четвертый 7 датчики деформации, пятый 20, седьмой 22, девятый 24, тринадцатый 28 и пятнадцатый 30 контакты соединены с положительным полюсом, а первое, второе, третье и четвертое реле 12, 13, 14, 15 и первая 9, вторая 10, третья 11 индикаторные лампы сигнального устройства 8, четырнадцатый контакт 29 и шестнадцатый контакт 31 соединены с отрицательным полюсом источника постоянного тока.

Измерительные приборы, включая датчики деформации 4-7, контакты 11-31, реле 12-15, индикаторные лампы 9-11 сигнального устройства 8 и двигатель исполнительного механизма 32 на балке 1 могут располагаться на различных местах, где необходимо определить деформацию балки. На фиг. 2 показано расположение в четырех точках.

Работает контрольно-управляющее устройство следующим образом. Диапазон измерения управляющего параметра условно разделен на три зоны:
красный второй индикаторной лампой 10, желтый первой индикаторной лампой 9, зеленый третьей индикаторной лампой 11.

В нормативно-допустимом стоянии балки 1 контакты девятого 24, десятого 25, одиннадцатого 26, двенадцатого 27 реле замкнуты.

Благодаря подвижке датчиков деформаций 4, 5, 6, 7 по желанию управляющего лица (например, по допустимым перемещениям балки) осуществляется настройка управления балкой в эксплуатационный период, т.е. настраиваются диапазоны управления (зеленый, желтый, красный).

При небольшом прогибе балки 1 вверх срабатывает первый датчик деформации 4, который включает первое реле 12. Реле 12 пятым контактом 20 включает индикаторную лампу 9 желтого цвета, девятым контактом 24 выключает индикаторную лампу зеленого цвета 11 и вторым контактом 17 подготавливает цепь включения второго реле 13.

При дальнейшем нагружении срабатывает второй датчик деформации 5, включается второе реле 13, которое своим первым контактом 16 блокирует второй датчик деформации 5, седьмым контактом 22 включает индикаторную лампу красного цвета 10 и тринадцатым контактом 28 и шестнадцатым контактом 31 включает двигатель исполнительного механизма 32, который начинает возвращать балку 1 в исходное положение. При достижении исходного положения включается первый датчик деформации 4, который выключает первое реле 12, которое вторым контактом 17 выключает второе реле 13. Тринадцатый контакт 28 и шестнадцатый контакт 31 второго реле 13 размыкаются и выключают двигатель 32 исполнительного механизма. Девятый контакт 24, десятый контакт 25, одиннадцатый контакт 26, двенадцатый контакт 27 соответственно реле 12, 13, 14, 15 замыкаются и включают индикаторную лампу 11 зеленого цвета, что дает сигнал о нормальном положении балки 1.

Аналогично схема работает, когда балка прогибается вниз. При этом срабатывает третий датчик деформации 6, который включает третье реле 14. Третье реле 14 своим контактом шестым 21 включает индикаторную лампу 9 желтого цвета, одиннадцатым контактом 26 выключает индикаторную лампу 11 зеленого цвета и четвертым контактом 19 подготавливает цепь включения четвертого реле 15.

При дальнейшем нагружении срабатывает четвертый датчик деформации 7, включается четвертое реле 15, которое своим третьим контактом 18 блокирует четвертый датчик деформации 7, восьмым контактом 23 включает индикаторную лампу красного цвета 10 и четырнадцатым контактом 29 и пятнадцатым контактом 30 включает двигатель исполнительного механизма 32, который начинает возвращать балку 1 в исходное положение. При достижении исходного положения выключается третий датчик деформации 6, который выключает третье реле 14, которое четвертым контактом 19 выключает четвертое реле 15. Четырнадцатый 29 пятнадцатый 30 контакты реле 15 размыкаются и выключают двигатель исполнительного механизма 32.

Девятый 24, десятый 25, одиннадцатый 26 и двенадцатый 27 контакты реле первого 12, второго 13, третьего 14, четвертого 15 реле соответственно, замыкаются и включают индикаторную лампу 11 зеленого цвета, что сигнализирует о нормальном положении балки.

С помощью контрольно-управляющего прибора решаются разные задачи системы автоматического управления напряженно-деформируемым состоянием многорелейной неразрезной балки.

Использование: в системах управления конструкциями и их напряженно-деформированным состоянием. Сущность изобретения: устройство содержит исполнительные механизмы для поперечного относительно оси балки смещения ее опор, концевые выключатели-датчики деформации, установленные в контролируемых точках многопролетной неразрезной балки и блок обработки сигналов. Концевые выключатели через блок обработки сигналов связаны с исполнительными механизмами, причем блок обработки сигналов содержит первый концевой выключатель, соединенный с первым реле, второй концевой выключатель включен параллельно с первым контактом второго реле и через второй контакт первого реле соединен со вторым реле, четвертый концевой выключатель включен параллельно третьему контакту четвертого реле, а через четвертый контакт третьего реле соединен с четвертым реле, пятый контакт первого реле и шестой контакт третьего реле соединен с первой индикаторной лампой сигнального устройства, седьмой и восьмой контакты второго реле и четвертого реле соответственно соединены со второй индикаторной лампой сигнального устройства, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый контакты первого, второго третьего, четвертого реле соответственно соединены с третьей индикаторной лампой, двигатель исполнительных механизмов подключен к источнику постоянного тока четырнадцатым и пятнадцатым контактами четвертого реле и тринадцатым и шестнадцатым контактами второго реле, причем первый, второй, третий, четвертый концевые выключатели, пятый, седьмой, девятый, тринадцатый и пятнадцатый контакты соединены с положительным полюсом, а первое, второе, третье, четвертое реле и первая, вторая, третья индикаторные лампы сигнального устройства, четырнадцатый и шестнадцатый контакты соединены с отрицательным полюсом источника постоянного тока. 2 ил.

Контрольно-управляющее устройство для управления напряженно-деформированным состоянием многопролетной неразрезной балки, содержащее исполнительные механизмы для осуществления поперечного относительно оси балки смещения ее опор, отличающееся тем, что в него введены концевые выключатели датчики деформации, установленные в контролируемых точках многопролетной неразрезной балки и блок обработки сигналов, концевые выключатели-датчики деформации через блок обработки сигналов связаны с исполнительными механизмами, причем блок обработки сигналов содержит первый концевой выключатель-датчик деформации, соединенный с первым реле, второй концевой выключатель-датчик деформации включен параллельно с первым контактом второго реле и через второй контакт первого реле соединен с вторым реле, третий концевой выключатель-датчик деформации соединен с третьим реле, четвертый концевой выключатель-датчик деформации включен параллельно третьему контакту четвертого реле, а через четвертый контакт третьего реле соединен с четвертым реле, пятый контакт первого реле и шестой контакт третьего реле соединены с первой индикаторной лампой сигнального устройства, седьмой и восьмой контакты второго реле и четвертого реле соответственно соединены с второй индикаторной лампой сигнального устройства, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый контакты первого, второго, третьего, четвертого реле соответственно соединены с третьей индикаторной лампой, двигатель исполнительных механизмов подключен к источнику постоянного тока четырнадцатым и пятнадцатым контактами четвертого реле и тринадцатым и шестнадцатым контактами второго реле, причем первый, второй, третий и четвертый концевые выключатели-датчики деформации, пятый, седьмой, девятый, тринадцатый и пятнадцатый контакты соединены с положительным полюсом, а первое, второе, третье, четвертое реле и первая, вторая, третья индикаторные лампы сигнального устройства, четырнадцатый и шестнадцатый контакты соединены с отрицательным полюсом источника постоянного тока.