СПОСОБ ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛЯ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ ТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК G01R35/00 G01R31/01 

Группа изобретений допускового контроля магнитоэлектрического измерителя тока относится к области электроизмерительной техники и может быть использована при производстве щитовых приборов магнитоэлектрической системы.

Известен способ автоматической поверки измерительных приборов, заключающийся в том, что поверку осуществляют за два цикла, причем в одном цикле подают на поверяемый прибор изменяющийся по линейному закону входной сигнал, определяют моменты совмещения указателя с поверяемыми отметками шкалы, измеряют соответствующие этим моментам значения входного сигнала, а во вспомогательном меняют параметры входного сигнала и повторяют основной цикл (см. а.с. СССР N 1599818, кл. G 01 R 35/00, БИ N 38, 1990).

Недостатком известного способа является сложность считывания показаний со шкалы поверяемого прибора.

Известно устройство автоматической поверки стрелочных измерительных приборов, содержащее передающее телевизионную камеру, поверяемый прибор, блок (Б) обработки и управления, Б формирования калиброванных сигналов, Б программно-управляемого сканирования, оптическую систему, (см. а.с. СССР N 1383242, кл. G 01 R 35/00, БИ N 11, 1988).

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в нем для считывания показаний приборов используется телевизионная камера, следствием чего является большая сложность и громоздкость.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу в группе изобретений по совокупности признаков является способ поверки измерительных приборов, который основан на использовании основной и дополнительной меры, подключаемых к входу прибора, на выходе основной меры устанавливают калиброванные уровни физической величины, соответствующие поверяемым отметкам, затем с помощью дополнительной меры эти калиброванные уровни изменяют на величину, равную величине допустимой абсолютной погрешности соответствующего класса поверяемого прибора, в сторону увеличения (уменьшения), если показания поверяемого прибора оказываются меньше (больше) требуемого уровня измеряемой физической величины, и если при изменении калиброванных уровней физической величины показания прибора проходят через соответствующие поверяемые отметки, то прибор считают соответствующим установленному классу точности (см. а.с. СССР N 911396, кл. G 01 R 35/00, БИ N 9, 1982), принятый за прототип.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является большая сложность считывания показаний со шкалы поверяемого прибора.

Наиболее близким устройством, того же назначения, к заявленному устройству в группе изобретений является устройство для допускового контроля стрелочных приборов, содержащее генератор тактовых импульсов, реверсивный счетчик, делитель частоты, триггер индикации, датчик регистрации положения стрелки, датчик регистрации положения отметок шкалы, поверяемый прибор, блок управления, логические элементы И (см. а. с. СССР N 1597811, кл. G 01 R 35/00, БИ N 37, 1990), принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании устройства, принятого за прототип, относится то, что в нем используются датчики регистрации положения стрелки, что делает данное устройство достаточно сложным для реализации.

Сущность изобретения заключается в наличии двух независимых электрических цепей: калибратор тока - контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока и контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока - масштабный усилитель, включаемых поочередно. В известных устройствах допускового контроля магнитоэлектрических измерителей тока калибратор тока и масштабный усилитель подключены к контролируемому магнитоэлектрическому измерителю тока в течение всего процесса контроля. Существенным является формирование максимального значения падения опорного напряжения с помощью масштабного резистора, включенного в цепь калибратор тока - контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока. В известных устройствах максимальное значение падения опорного напряжение создается специальным источником.

Технический результат - упрощение способа допускового контроля магнитоэлектрического измерителя тока и устройства его осуществления.

Указанный технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способу достигается тем, что в известном способе подают на контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока калиброванный ток, соответствующий номиналу первой контрольной точки шкалы, определяют и запоминают максимальное падение напряжения на масштабном резисторе при протекании калиброванного тока, затем прекращают подачу калиброванного тока и определяют и запоминают максимальное значение падения напряжения, наводимого в контролируемом магнитоэлектрическом измерителе тока после прекращения подачи калиброванного тока, определяют разницу между максимальным падением напряжения на контролируемом магнитоэлектрическом измерителе тока и напряжением на масштабном резисторе и сравнивают ее с полем допуска, после чего повторяют процесс контроля во второй точке шкалы, причем время одного такта превышает время успокоения контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока и определяют годность контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройству достигается тем, что в известном устройстве содержится устройство микропрограммного управления, калибратор тока и масштабный усилитель, подключенные к клеммам контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока, масштабный резистор, амплитудные детекторы, блок вычитания, к выходу которого подключено устройство регистрации и сравнения с полем допуска.

Особенность устройства заключается в том, что к клеммам контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока через поляризованное трехпозиционное реле подключены калибратор тока и масштабный усилитель, образующие при замкнутых контактах поляризованного трехпозиционного реле две различные электрические цепи: калибратор тока - контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока и контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока - масштабный усилитель, которые при нейтральном положении якоря поляризованного трехпозиционного реле разомкнуты; при этом в цепь калибратор тока - контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока последовательно включен масштабный резистор, на который замкнут вход первого амплитудного детектора, выход которого подключен к одному из входов блока вычитания, к другому входу блока вычитания подключен второй амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом масштабного усилителя, выход блока вычитания соединен с входом устройства регистрации и сравнения с полем допуска, в качестве которого использован обычный магнитоэлектрический измеритель тока с нулем посередине и отмеченным на шкале полем до пуска, причем устройство микропрограммного управления вырабатывает сигналы, определяющие состояние калибратора тока, поляризованного трехпозиционного реле, амплитудных детекторов и блока вычитания и переключает их.

На чертеже изображена структурная схема автоматического устройства допускового контроля магнитоэлектрического измерителя тока. Устройство содержит калибратор тока 1, масштабный усилитель 2, поляризованное трехпозиционное реле 3, контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока 4, масштабный резистор R, амплитудные детекторы 5, 7, блок вычитания 6, устройство регистрации и сравнения с полем допуска 8, устройство микропрограммного управления 9, вырабатывающее сигналы, определяющие состояние блоков 1, 3, 5, 7 и 6 и последовательность работы всего устройства контроля. Цепи управляющих сигналов показаны на рисунке штриховыми линиями.

Заявленный способ допускового контроля магнитоэлектрического измерителя тока реализуется на устройстве следующим образом.

По команде устройства микропрограммного управления 9 с помощью поляризованного трехпозиционного реле 3 подключают к контролируемому магнитоэлектрическому измерителю тока 4 калибратор тока 1. В этом случае контакты поляризованного трехпозиционного реле 3 из положения 1_р переходят в положения 2_з. Калибратор тока 1 подает на контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока 4 калиброванный ток, соответствующий контролируемым отметкам шкалы, при этом с помощью амплитудного детектора 5 определяют и запоминают максимальное значение падение опорного напряжения на масштабном резисторе R при протекании калиброванного тока, соответствующего контролируемым отметкам шкалы. После этого, по команде устройства микропрограммного управления 9, поляризованное трехпозиционное реле 3 переключает контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока 4 на масштабный усилитель 2, при этом якорь поляризованного трехпозиционного реле переходит из положения 2_з, в положение 3_з, и размыкает цепь калибратор тока - контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока. После отключения калибратора тока 1 подвижная часть контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока возвращается в нулевое положение, при этом в контролируемом магнитоэлектрическом измерителе тока наводится напряжение, максимум которого зависит от угла поворота подвижной части и поэтому используется в предлагаемом устройстве для отсчета показаний контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока. Наведенное напряжение усиливают масштабным усилителем 2, определяют и запоминают его максимальное значение на амплитудном детекторе 7. Затем по команде устройства микропрограммного управления 9 поляризованное трехпозиционное реле 3 переводит якорь в нейтральное положение 1_р, при котором цепи контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока - калибратор тока и контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока - масштабный усилитель разомкнуты, и одновременно на блоке вычитания 6 происходит вычитание максимальных значений падений напряжений с амплитудных детекторов 5 и 7, в результате чего определяют разницу между показаниями контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока 4 (максимальное значение падения напряжения с амплитудного детектора 7) и максимальным значением падения опорного напряжения на масштабном резисторе R. Полученное разностное максимальное значение падений напряжений подают на устройство регистрации и сравнения с полем допуска 8 и определяют годность контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока 4 на соответствующей контролируемой отметке шкалы. После этого устройство микропрограммного управления 9 аналогично повторяет процесс контроля на следующей контролируемой отметке шкалы, предварительно установив на нуль амплитудные детекторы 5 и 7. Время одного такта работы устройства микропрограммного управления 9 должно превышать время успокоения контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока 4, для того, чтобы его подвижная часть при включении калибратора тока успевала установиться, и поэтому составляет 3-4 секунды.

Устройство микропрограммного управления 9 содержит микроконтроллер DD1 (1816ве51), постоянное запоминающее устройство класса FLASH объемом 64 килобайт с электрической перепрограмируемостью (до 100000 раз) DD3 (28F512), регистры DD2, DD7- DD11 (555ИР22), мультиплексор DD5 (561КП2), аналого-цифровой преобразователь DD6 (МАХ 176), логические элементы ИЛИ DD4 (555LE5), DD12 (К155ЛН1), DD13 (555LLI), резисторы, конденсаторы, транзисторы. Устройство микропрограммного управления 9 работает следующим образом. Порты P0 и P2 микроконтроллера DD1 используются в качестве шин адреса/данных, при этом через порт P0 в режиме временного мультиплексирования сначала выводится младший байт адреса, сопровождаемый сигналом ALE, затем выдается или принимается байт данных. Через порт P2 выводится старший байт адреса. Младший байт адреса записывается во внешний регистр DD2 по срезу сигнала ALE. Для фиксации адреса используется регистр-защелка DD2 с записью по срезу, но при этом требуется предварительная инверсия сигнала ALE. В памяти данных и памяти программ имеется логическое разделение. Выборка команд из ПЗУ производится по сигналу PSEN, а чтение данных производится по сигналу RD. Объем ПЗУ определяется объемом программного обеспечения для инициализации аппаратуры и управления обменом с IBM. В микропроцессоре DD1 производится обработка данных по алгоритмам, заложенным в виде программы в интегральную микросхему постоянной памяти DD3. Управляющий сигнал с порта P1.7 микроконтроллера DD1 подается на блок 3. С помощью данных, выставляемых на выходах порта P1.4-P1.6 микроконтроллера DD1, выбирается канал мультиплексора. С выхода мультиплексора сигнал с одного из амплитудных детекторов 5, 7 или блока вычитания 6 подается на вход АЦП DD6. Преобразованный в последовательный цифровой код сигнал с выхода АЦП подается на вход RXD микроконтроллера DD1. Для защиты DD6 от перегрузки, в схему вводится резистор с сопротивлением 2 кОм. Для организации работы калибратора тока П320 вводятся регистры DD7- DD11. Выбор состояния калибратора тока 1 управляется микроконтроллером DD1 с помощью данных, выставляемых на выходах порта P1.0-P1.3 микроконтроллера. Для связи с ПЭВМ используется последовательный интерфейс, то есть информация передается по двум проводникам последовательно бит за битом. Сигнал с устройства сопряжения с персональной вычислительной машиной передается на вход TXD DD1. Устройство сопряжения представляет собой гальваническую развязку, для которой используются оптроны.

Особенностью устройства допускового контроля магнитоэлектрического измерителя тока является формирование максимального значения падений напряжений, используемого при нахождении разницы в блоке вычитания 6, с помощью масштабного резистора R, включенного в цепь контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока - калибратор тока. Для выбора величины масштабного резистора R предлагается следующий способ его настройки. В устройство вместо контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока 4 устанавливают образцовый магнитоэлектрический измеритель тока, однотипный с контролируемым магнитоэлектрическим измерителем тока, но имеющий значительно меньшую погрешность, и проводят допусковой контроль, при этом масштабный резистор R настраивают так, чтобы разностное значение напряжения на выходе блока вычитания 6 равнялось нулю.

При использовании заявленной группы изобретений выполнена следующая совокупность условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно при производстве стрелочных измерительных приборов;
для заявленной группы изобретений в том виде, как она охарактеризована в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств и методов.

Следовательно, заявленная группа изобретений соответствует условию "Промышленная применимость".

Предлагаемая группа изобретений - способ допускового контроля магнитоэлектрического измерителя тока и устройство для его осуществления, значительно проще по своей реализации по сравнению с известными группами изобретений, содержащими оптоэлектронные считывающие устройства с механическим перемещением преобразователя вдоль шкалы. Существенным также является значительное уменьшение габаритов и массы устройства, входящего в состав группы изобретений. Оно может быть выполнено автономным и поэтому может использоваться для допускового контроля широко распространенных магнитоэлектрических измерителей тока непосредственно в местах их эксплуатации.

Использование: при производстве щитовых приборов магнитоэлектрической системы. Технический результат заключается в упрощении допускового контроля магнитоэлектрического измерителя тока. Согласно изобретению на контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока подают калиброванный ток, соответствующий номиналу первой контрольной точки шкалы. Определяют и запоминают максимальное падение напряжения на масштабном резисторе при протекании калиброванного тока. Затем прекращают подачу калиброванного тока, определяют и запоминают максимальное падение напряжения, наводимого в контролируемом магнитоэлектрическом измерителе после прекращения подачи калиброванного тока. Определяют разницу между указанным максимальным падением напряжения и напряжением на масштабном резисторе и сравнивают ее с полем допуска. Повторяют процесс контроля во второй точке контрольной шкалы. При этом время одного такта превышает время успокоения контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока. 2 c.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ допускового контроля магнитоэлектрического измерителя тока, согласно которому подают на контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока калиброванный ток, соответствующий номиналу первой контрольной точки шкалы, определяют и запоминают максимальное падение напряжения на масштабном резисторе при протекании калиброванного тока, затем прекращают подачу калиброванного тока, определяют и запоминают максимальное значение падения напряжения, наводимого в контролируемом магнитоэлектрическом измерителе тока после прекращения подачи калиброванного тока, определяют разницу между максимальным падением напряжения на контролируемом магнитоэлектрическом измерителе тока и напряжением на масштабном резисторе и сравнивают ее с полем допуска, после чего повторяют процесс контроля во второй точке шкалы, причем время одного такта превышает время успокоения контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока и определяют годность контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока. 2. Устройство допускового контроля магнитоэлектрического измерителя тока, содержащее устройство микропрограммного управления, калибратор тока и масштабный усилитель, подключенные к клеммам контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока, блок вычитания, к выходу которого подключено устройство регистрации и сравнения с полем допуска, отличающееся тем, что к клеммам контролируемого магнитоэлектрического измерителя тока через поляризованное трехпозиционное реле подключены калибратор тока и масштабный усилитель, образующие при замкнутых контактах поляризованного трехпозиционного реле две различные электрические цепи: калибратор тока - контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока и контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока - масштабный усилитель, которые при нейтральном положении якоря поляризованного трехпозиционного реле разомкнуты, при этом в цепь калибратор тока - контролируемый магнитоэлектрический измеритель тока последовательно включен масштабный резистор, на который замкнут вход первого амплитудного детектора, выход которого подключен к одному из входов блока вычитания, к другому входу блока вычитания подключен второй амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом масштабного усилителя, причем устройство микропрограммного управления вырабатывает сигналы, определяющие состояние калибратора тока, поляризованного трехпозиционного реле, амплитудных детекторов и блока вычитания и переключает их.