УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПРОБОЯ ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ Российский патент 2002 года по МПК G01R31/14 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для испытания электрической прочности изоляции жидких диэлектрических материалов.

Известно устройство для испытания электрической прочности изоляции (а.с. СССР 1647476, М.кл. G 01 R 31/14, 1991 г.). содержащее задающий генератор, счетчик, регистр заданного значения напряжения, блок автоматики, узел формирования испытательного напряжения, преобразователь испытательного напряжения в цифровой код, подключенный к регистру и индикатору текущего значения испытательного напряжения, схему сравнения заданного и текущего значений напряжения, схему защиты, индикатор времени пробоя.

Недостатком данного устройства является низкий уровень автоматизации контроля, а именно отсутствие возможности автоматической регистрации результатов измерения, что ограничивает также его применение для испытаний жидких диэлектриков, при проведении которых в соответствии с ГОСТ 6581-75 необходимо проведение не менее шести измерений для одной пробы материала с последующим вычислением среднего арифметического значения. Кроме того, желательно регистрировать помимо величины напряжения пробоя также номер измерения.

Известно устройство для определения качества изделий по электрической прочности изоляции (а. с. СССР 1746335, М. кл. G 01 R 31/14, 1992 г.), содержащее генератор тактовых импульсов, задатчик начального кода, счетчик, управляемый источник питания, датчик предельного кода, блок фиксации, блок индикации напряжения пробоя, дешифраторы кодов, блок управления.

Недостатком данного устройства является низкий уровень автоматизации, ограниченная область применения, отсутствие регистрации и индикации номера измерения.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для испытаний диэлектрических пленок (а.с. СССР 1525635, М. кл. G 01 R 31/14, 1989 г.), содержащее блок регулирования напряжения, блок формирования сигнала пробоя, состоящий из последовательно соединенных формирователя тока пробоя, регистратора, усилителя, счетчик и индикатор номера пробоя, блок управления.

Недостатком данного устройства является низкий уровень автоматизации, ограниченная область применения в отношении жидких диэлектриков, отсутствие индикации напряжения пробоя. В процессе работы необходимо постоянное присутствие оператора для регистрации показаний.

Задачей изобретения является повышение уровня автоматизации контроля путем обеспечения автоматической регистрации и хранения результатов контроля и исключения, таким образом, необходимости постоянного присутствия оператора, а также расширение области применения устройства по отношении к жидким диэлектрикам и введение индикации величины напряжения пробоя.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для испытания диэлектрических пленок, содержащем регистратор сигнала пробоя, выход которого через усилитель подключен к первому входу блока управления, счетчик номера пробоя, соединенный выходом с индикатором номера пробоя, блок регулирования напряжения пробоя, выход которого является первым выходом устройстве, а первый и второй входы связаны соответственно с первым и вторым выходами блока управления, причем блок регулирования напряжения содержит последовательно связанные генератор, счетчик и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом блока регулирования напряжения, первый вход которого является входом блокировки генератора, а второй вход является входом сброса счетчика, блок регулирования напряжения имеет цифровой выход, блок управления имеет дополнительно пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы и второй вход, а в устройство дополнительно введены вентильный узел, узел памяти, индикатор напряжения и регистр, вход данных которого связан с цифровым выходом блока регулирования напряжения, выход данных - с входом индикатора напряжения и с шиной данных узла памяти, адресный вход которого связан с выходом счетчика номера пробоя, инкрементирующий и декрементирующий входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления, пятый и шестой выходы которого связаны соответственно с входами загрузки регистра и узла памяти, вход чтения которого связан с входом установки в третье состояние регистра и с седьмым выходом блока управления, восьмой и девятый выходы которого соответственно подключены к первому и второму входам вентильного узла, логический выход которого связан с вторым входом блока управления, а первый и второй силовые выходы являются вторым и третьим выходами устройства и подключены к клапанам "Налив" и "Слив" гидросистемы, причем выход счетчика блока регулирования напряжения является цифровым выходом последнего. Блок управления содержит клавиатуру, контроллер клавиатуры, триггер, счетчик циклов, одновибратор, распределитель импульсов, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, причем клавиши "Измерение/Просмотр", "Цикл/Автоматик", "Пуск", "Стоп", "Сброс", "Чтение -->", "Чтение <--", "Очистка памяти" клавиатуры подключены соответственно к первому - восьмому входам контроллера клавиатуры, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй выход связан с первым входом первого элемента ИЛИ, а третий выход подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого связан с выходом счетчика циклов и входом сброса триггера, а выход второго элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого является восьмым выходом блока управления, второй вход которого является входом установки триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого связан с выходом одновибратора, а выход является первым выходом блока управления, седьмой, четвертый и девятый выходы которого являются соответственно четвертым, пятым и шестым выходами контроллера клавиатуры, седьмой выход которого связан с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого является третьим входом блока управления, а второй вход связан с первым выходом распределителя импульсов, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами одновибратора и счетчика циклов, а четвертый, пятый и шестой выходы являются соответственно вторым, пятым и шестым выходами блока управления, первый вход которого является входом распределителя импульсов. Вентильный узел содержит элемент ИЛИ, счетчик, одновибратор, коммутатор, дешифратор, первый и второй выходы которого являются силовыми выходами "Налив" и "Слив" вентильного узла, а первый и второй его входы связаны соответственно с первым и вторым выходами счетчика, третий выход которого соединен с входом управления коммутатора, а выход переноса является логическим выходом вентильного узла и подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого связан с шиной "Сброс" устройства, а выход связан с входом загрузки счетчика, декрементирующий вход которого подключен к выходу коммутатора и входу одновибратора, выход которого подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого является входом вентильного узла.

Такое выполнение устройства обеспечивает повышение уровня автоматизации контроля путем обеспечения автоматической регистрации и хранения результатов контроля и исключения, таким образом, необходимости постоянного присутствия оператора, а также расширение области применения устройства по отношении к жидким диэлектрикам, и введение индикации величины напряжения пробоя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов и связей, в именно вентильного узла, регистра, индикатора напряжения, узла памяти, а также иным исполнением блока управления. Из чего сделан вывод о соответствии заявляемого устройства критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с аналогичными техническими решениями показало, что отдельные существенные признаки присутствуют в отдельности в других технических решениях, например, блок регулирования напряжения, счетчики, индикаторы напряжения и номера пробоя, регистратор сигнала пробоя, блок управления, регистр. Однако не в той совокупности, которая представлена в заявляемом решении. Кроме того, присутствие в заявляемом решении новых существенных признаков, не обнаруженных в других технических решениях, а именно вентильного узла, узла памяти, а также новой совокупности элементов и связей блока управления, позволило получить новое качество. В связи с этим был сделан вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

Устройство (Фиг. 1) содержит регистратор сигнала пробоя 1, усилитель 2, блок управления 3, счетчик номера пробоя 4, индикатор номера пробоя 5, блок регулирования напряжения 6, вентильный узел 7, узел памяти 8, индикатор напряжения 9, регистр 10. Блок регулирования напряжения 6 состоит из последовательно соединенных генератора 11, счетчика 12, цифроаналогового преобразователя 13.

Регистратор сигнала пробоя 1 связан своим входом с входом устройства, а выходом через усилитель 2 - с первым входом блока управления 3, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам блока регулирования напряжения 6. Третий и четвертый выходы блока управления 3 подключены соответственно к инкрементирующему и декрементирующему входам счетчика номера пробоя 4, пятый и шестой выходы - соответственно к входам загрузки регистра 10 и узла памяти 8, седьмой выход - к входу "Чтение" узла памяти 8 и входу установки регистра 10 в третье состояние, а восьмой и девятый выходы - соответственно к первому и второму входам вентильного узла 7, логический выход которого подключен к второму входу блока управления 3, а силовые выходы "Налив" и "Слив" являются вторым и третьим выходами устройства, первый выход которого является аналоговым выходом блока регулирования напряжения 6, цифровой выход которого подключен к входу данных регистра 10, выход данных которого связан с входом индикатора напряжения 9 и шиной данных узла памяти 8, адресный вход которого связан с выходом счетчика номера пробоя 4 и входом индикатора номера пробоя 5. Блок регулирования напряжения 6 содержит последовательно соединенные генератор 11, счетчик 12, цифроаналоговый преобразователь 13. Вход блокировки генератора 11 является первым входом блока регулирования напряжения 6, второй вход которого является входом счетчика 12, выход которого связан с входом цифроаналогового преобразователя 13 и является цифровым выходом блока регулирования напряжения 6.

Блок управления 3 (Фиг.2) содержит клавиатуру 14, контроллер клавиатуры 15, триггер 16, счетчик циклов 17, одновибратор 13, распределитель импульсов 19, первый и второй элементы ИЛИ соответственно 20 и 21, первый и второй элементы И соответственно 22 и 23, причем клавиши "Измерение/Просмотр", "Цикл/Автомат", "Пуск", "Стоп", " Сброс", "Чтение -->", "Чтение <--", "Очистка памяти" клавиатуры 14 подключены соответственно к первому - восьмому входам контроллера клавиатуры 15, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И 22, второй выход связан с первым входом первого элемента ИЛИ 20, а третий выход подключен к первому входу второго элемента И 23, второй вход которого связан с выходом счетчика циклов 17 и входом сброса триггера 16, а выход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 20, выход которого является восьмым выходом блока управления 3, второй вход которого является входом установки триггера 16, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 22, третий вход которого связан с выходом одновибратора 18, а выход является первым выходом блока управления 3, седьмой, четвертый и девятый выходы которого являются соответственно четвертым, пятым и шестым выходами контроллера клавиатуры 15, седьмой выход которого связан с первым входом второго элемента ИЛИ 21, выход которого является третьим входом блока управления 3, а второй вход связан с первым выходом распределителя импульсов 19, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами одновибратора 18 и счетчика циклов 17, а четвертый, пятый и шестой выходы являются соответственно вторым, пятым и шестым выходами блока управления 3, первый вход которого является входом распределителя импульсов 19.

Вентильный узел 7 (Фиг. 3) содержит элемент ИЛИ 24, счетчик 25, одновибратор 26, коммутатор 27, дешифратор 28, первый и второй выходы которого являются силовыми выходами "Налив" и "Слив" вентильного узла 7, а первый и второй его входы связаны соответственно с первым и вторым выходами счетчика 25, третий выход которого соединен с входом управления коммутатора 27, а выход переноса является логическим выходом вентильного узла 7 и подключен к первому входу элемента ИЛИ 24, второй вход которого связан с шиной "Сброс" устройства, а выход связан с входом загрузки счетчика 25, декрементирующий вход которого подключен к выходу коммутатора 27 и входу одновибратора 26, выход которого подключен к первому входу коммутатора 27, второй вход которого является входом вентильного узла 7.

Функционирование устройства определяется режимом его работы. В режиме "Изменение" может быть два подрежима: "Цикл" или "Автомат". В подрежиме "Цикл" обеспечивается серия из шести измерений с последующим остановом. Число измерений в серии может варьироваться. В подрежиме "Автомат" измерение осуществляется непрерывно до момента принудительного останова кнопками "Стоп" либо "Сброс".

В режиме "Просмотр" обеспечивается возможность чтения на цифровых индикаторах 9 и 5 значений напряжения и номера пробоя, записанных в узел памяти 8 в ходе измерения. Чтение осуществляется перебором адреса узла памяти 8 кнопками "Чтение -->", "Чтение <--". Кнопка "Очистка памяти" запускает внутренний генератор и осуществляется загрузка во все ячейки узла памяти 8 нулевого кода.

Кнопка "Стоп", в отличие от кнопки "Сброс", приостанавливает процесс измерения, который может быть возобновлен нажатием кнопки "Пуск".

При включении питания по внутренней шине "Сброс", которая для упрощения описания на фиг.1-3 не показана, формируется сигнал, устанавливающий все элементы устройства в исходное состояние. При этом блокируется работа генератора 11 блока регулирования напряжения 6, выходы которого сбрасываются в нулевое состояние. На цифровых индикаторах 9 и 5 устанавливаются нулевые показания. Счетчик 25 (Фиг.3) по девятому выходу блока управления 3, на котором формируется сигнал сброса, устанавливается по входу предустановки в состояние 100. При этом дешифратор 28 запирает клапаны "Налив" и "Слив" гидросистемы. Коммутатор 27 устанавливается в состояние, при котором декрементирующий вход счетчика 25 и вход одновибратора 26 подключены к восьмому выходу блока управления 3, на котором формируется сигнал "Пуск".

Работа устройства в режиме "Цикл" происходит следующим образом. После нажатия кнопки "Пуск" на втором выходе контроллера клавиатуры 15 появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 20 и коммутатор 27 (Фиг.3) запускает одновибратор 26 и изменяет состояние счетчика 25. В результате установки нового кода 011 на выходе счетчика 25 коммутатор 27 подключается к выходу одновибратора 26, который был запущен импульсом "Пуск". Дешифратор 28 отпирает клапан "Налив" и запирает клапан "Слив". В течение паузы, определяемой одновибратором 26, происходит наполнение диэлектриком измерительной ячейки. Возврат одновибратора 26 в исходное состояние вызывает изменение кода счетчика 25 на новое, при котором клапан "Налив" запирается, клапан "Слив" открывается. Одновибратор 26 вновь запускается. Происходит слив диэлектрика. Возврат одновибратора 26 вновь меняет код счетчика 25, при котором клапан "Налив" открывается, клапан "Слив" запирается и запускается одновибратор 26, возврат которого переводит счетчик 25 в состояние 000, оба клапана запираются, импульс с выхода переноса счетчика 25 загружает в счетчик 25 исходный код 100 и опрокидывает триггер 16 (Фиг.2) в единичное состояние. Одновибратор 18 (Фиг.2) в исходном состоянии имеет высокий выходной уровень, а на первом выходе контроллера клавиатуры 15 низкий уровень устанавливается только при нажатом состоянии клавиши "Стоп". Поэтому на выходе первого элемента И 22 при установке триггера 16 в единичное состояние возникает сигнал разрешения работы генератора 11 (Фиг.1) блока регулирования напряжения 6. Напряжение на аналоговом выходе и код на цифровом выходе блока регулирования напряжения 6 начинают возрастать. Показания индикаторов 9 и 5 при этом не меняются. В момент возникновения пробоя регистратором 1 и усилителем 2 (Фиг. 1) формируется импульс, поступающий на вход распределителя импульсов 19 (Фиг.2), который формирует из сигнала пробоя управляющие сигналы с необходимыми временными сдвигами, в результате действия которых запускается одновибратор 18, низкий уровень на выходе которого через элемент И 21 блокирует генератор 11 (Фиг.1). В узел памяти 8 загружаются цифровой эквивалент напряжения пробоя и его порядковый номер, которые высвечиваются на индикаторах 9 и 5 соответственно, после чего сбрасывается счетчик 12, а в регистр 10 загружается нулевой код. Аналогично, выход блока регулирования напряжения 6 устанавливается в "0", декрементируется состояние счетчика циклов 17 (Фиг.2) и в течение паузы, определяемой одновибратором 18 (Фиг.2), состояние элементов устройства не меняется.

После возврата одновибратора 18 в исходное состояние вновь разрешается работа генератора 11 (Фиг.1). Описанные процессы повторяются до достижения количества пробоев, загруженных первоначально в счетчик циклов 17, после чего сигнал с выхода последнего сбрасывает триггер 16 (Фиг.2) и в случае работы устройства в режиме "Цикл" дальнейшая работа устройства блокируется сигналом на третьем выходе контроллера клавиатуры 15. Если же установлен режим "Автомат", то импульс с выхода счетчика циклов 17 проходит через второй элемент И 23 и первый элемент ИЛИ 20 и поступает на первый вход вентильного узла 7. Порция диэлектрика, прошедшая серию испытаний, заменяется на новую.

Для просмотра результатов измерений, хранящихся в узле памяти 8, необходимо нажать клавишу "Измерение/Просмотр". С помощью клавиши "Чтение -->", "Чтение <--" перебираются адреса узла памяти 8, и на индикаторах 9 и 5 индицируются в цифровой форме значение и номер напряжения пробоя. Устройство, реализованное по заявляемому техническому решению, имеет объем памяти 672 измерения, увеличение которого не представляется целесообразным, т.к. при необходимости регистрации большего числа измерений целесообразно дополнить устройство узлом сопряжения с внешним носителем информации. Для очистки памяти в режиме "Просмотр" нажимается кнопка "Очистка памяти", в результате чего запускается внутренний генератор контроллера клавиатуры 15 (Фиг.2), что приводит к последовательному перебору адресов узла памяти 8 и загрузке во все ячейки памяти нулевого кода.

Использование: для испытания электрической прочности изоляции жидких диэлектрических материалов. Технический результат заключается в обеспечении автоматической регистрации и хранения результатов контроля и исключении постоянного присутствия оператора. Устройство для автоматического контроля напряжения пробоя жидких диэлектриков содержит регистратор сигнала пробоя, усилитель, блок управления, счетчик номера пробоя, индикатор номера пробоя, блок регулирования напряжения, вентильный узел, узел памяти, индикатор напряжения, регистр. Блок регулирования напряжения состоит из последовательно соединенных генератора, счетчика, цифроаналогового преобразователя. В устройстве реализованы два режима работы: "Измерение" и "Просмотр". В режиме "Измерение" есть два подрежима: "Цикл" и "Автомат". В подрежиме "Цикл" обеспечивается серия измерений для одной порции диэлектрика. В подрежиме "Автомат" обеспечено непрерывное повторение серий измерений до принудительного останова внешним воздействием оператора. В режиме "Просмотр" обеспечивается поочередное чтение на цифровых индикаторах хранящихся в памяти результатов измерений. Воздействием на клапаны "Налив" и "Слив" гидросистемы обеспечивается автоматическое выполнение операций по промывке измерительной ячейки, ее наполнении и смене испытуемого материала. 3 ил.

Устройство для автоматического контроля напряжения пробоя жидких диэлектриков, содержащее регистратор сигнала пробоя, выход которого через усилитель подключен к первому входу блока управления, счетчик номера пробоя, соединенный выходом с индикатором номера пробоя, блок регулирования напряжения пробоя, выход которого является первым выходом устройства, а первый и второй входы связаны соответственно с первым и вторым выходами блока управления, причем блок регулирования напряжения содержит последовательно связанные генератор, счетчик и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом блока регулирования напряжения, первый выход которого является входом блокировки генератора, а второй вход - входом сброса счетчика, отличающееся тем, что блок регулирования напряжения имеет цифровой выход, блок управления имеет дополнительно пятый - девятый выходы и второй вход, а в устройство дополнительно введены вентильный узел, узел памяти, индикатор напряжения и регистр, вход данных которого связан с цифровым выходом блока регулирования напряжения, выход данных - с входом индикатора напряжения и с шиной данных узла памяти, адресный вход которого связан с выходом счетчика номера пробоя, инкрементирующий и декрементирующий входы которого соединены соответственно с третьим и четвертными выходами блока управления, пятый и шестой выходы которого связаны соответственно с входами загрузки регистра и узла памяти, вход чтения которого связан с входом установки в третье состояние регистра и с седьмым выходом блока управления, восьмой и девятый выходы которого соответственно подключены к первому и второму входам вентильного узла, логический выход которого связан с вторым входом блока управления, а первый и второй силовые выходы являются вторым и третьим выходами устройства и подключены к клапанам "Налив" и "Слив" гидросистемы, причем выход счетчика блока регулирования напряжения является цифровым выходом последнего, при этом блок управления содержит клавиатуру, контроллер клавиатуры, триггер, счетчик циклов, одновибратор, распределитель импульсов, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, причем клавиши "Измерение/Просмотр", "Цикл/Автомат", "Пуск", "Стоп", "Сброс", "Чтение -->", "Чтение <--", "Очистка памяти" клавиатуры подключены соответственно к первому - восьмому входам контроллера клавиатуры, первый выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй выход связан с первым входом первого элемента ИЛИ, а третий выход подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого связан с выходом счетчика циклов и входом сброса триггера, а выход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого является восьмым выходом блока управления, второй вход которого является входом установки триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого связан с выходом одновибратора, а выход является первым выходом блока управления, седьмой, четвертый и девятый выходы которого являются соответственно четвертым, пятым и шестым выходами контроллера клавиатуры, седьмой выход которого связан с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого является третьим входом блока управления, а второй вход связан с первым выходом распределителя импульсов, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами одновибратора и счетчика циклов, а четвертый, пятый и шестой выходы являются соответственно вторым, пятым и шестым выходами блока управления, первый вход которого является входом распределителя импульсов, причем вентильный узел содержит элемент ИЛИ, счетчик, одновибратор, коммутатор, дешифратор, первый и второй выходы которого являются силовыми выходами "Налив" и "Слив" вентильного узла, а первый и второй его входы связаны соответственно с первым и вторым выходами счетчика, третий выход которого соединен с входом управления коммутатора, а выход переноса является логическим выходом вентильного узла и подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого связан с шиной "Сброс" устройства, а выход связан с входом загрузки счетчика, декрементирующий вход которого подключен к выходу коммутатора и входу одновибратора, выход которого подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого является входом вентильного узла.