Устройство для измерения механических параметров электромагнитных аппаратов Советский патент 1984 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам измерения электрических величин с помощью электромагнитных и электронных устройств. . Известно устройство для измерения механических параметров электромагни ных аппаратов, содержащее блок питания, блок управления током, блок снятия импульса тока обмотки реле, усилитель, бесконтактное реле, измеритель времени и отсчетный прибор. Устройство фиксирует .момент остановки якоря, используя изменение формы кривой тока в обмотке реле, измеряет перемещение якоря (контакта) от момента замыкания контакта до остановки якоря 1 }.

Недостатками известного устройства являются, во-первых, ярко выраженная зависимость показаний отсчетного п-рибора от напряжения питания обмотки испытуемого аппарата, т.е. от скорости движения якоря, которая носит явно нелинейный характер, вовторых решение устройством узкой задачи - измерения провала и контактного давления только замыкающего контакта аппарата, тогда как в практике требуется измерение всех основных механических параметров аппарата провала и контактного давления размыкающего и замыкающего контактов, раствора контактов и рабочего хода якоря во всем его диапазоне. Кроме того, блок снятия импульса тока обмотки реле для контроля момент остановки якоря не будет работать, если испытуемое реле является медленнодействующим, имеющим, например, на сердечниках медные гильзы. Это связано с тем, что кривая тока в обмотке такого реле не имеет характерного для обычного реле завала послё трогания якоря.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее измерительный преобразователь, предназначенный для восприятия изменения положения якоря испытуемого реле, запоминающие ячейки, регистратор момента остановки якоря, триггеры, пороговые элементы 2J.

Однако указанноег устройство не обеспечивает измерения высоты штифта отлипания якоря. Высота штифта отлипания якоря реле оказывает, как известно, сугцественное влияние на коэффициент возврата, электрические и другие параметры реле,. Измерение высоты штифта отлипания сейчас проводится вручную с по (ощью шупоп. Подобный метод отличает, невысокой точностью измерения, мaJ,,)пpoизвoдителен и требует от оператора утомительного зрительного контроля за результатом.

Цель изобретения - повышение точности и автоматизация процесса измерения высоты штифта отлипания якоря электромагнитных аппаратов,

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения механических параметров электромагнитных аппаратов(Содержащее измерительный преобразователь, предназначенный для восприятия изменения положения якоря испытуемого реле, кнопку пуска, триггер, предназначенный для включения измерительного преобразователя, регистратор момента остановки якоря и ключ измерительного преобразователя, введены ругой триггер со счетным входом, две дифференцирующие цепи, элемент задержки, трехвходовой сумматор

аналоговых сигналов, источник эталонного напряжения, запоминающая ячейка, другой ключ, третий триггер и цифровой измерительный прибор, выход ключа измерительного преобразователя соединен с входом регистратора момента остановки якоря, с одним из входов другого ключа, которьгй другим входом связан с выходом третьего триггера, а также с одним

из входов сумматора аналоговых сигналов, другой вход сумматора аналоговых сигналов подключен к выходу запоминающей ячейки, вход которой связан с выходом другого ключа,

а третий вход сумматора аналоговых сигналов подсоединен к выходу источника эталонного напряжения, выход сумматора аналоговых сигналов связан с одним из входов цифрового

измерительного прибора, другой вход которого подключен к одному из выходов элемента задержки, другой выход элемента задержки соединен с входом одной дифференцирующей цепи,

|Выход которой связан с установочными входами указанного другого триггера со счетным входом и третьего триггера, а вход элемента задержки подсоединен к выходу другой дифференцирующей цепи, подключенной своим входом к вымду указанного другого триггера со рчетным входом, счетный вход которогю связан с выходом триггера, предназначенного для включения измерительного преобразователя.

На фиг. 1 изображена функциональная блок-схема предлагаемого устройства j на фиг. 2 - временная диаграмма изменения напряжений на выходах соответствующих элементов схемы при работе устройства измерения высоты штифта отлипания якоря.

Измерение высоты штифта отлипания производится в два этапа. На первом этапе фиксируется рабочий зазор между полюсным наконечником и штифтом отлипания, на втором этапе зазор между наконечником и якорем при установленном между якорем и полюсным наконечником щупе- с калиброванной толщиной. Сравнением полученных результатов измеряется высота штифта отлипания.

Устройство для измерения наконических параметров электромагнитных аппаратов содержит кнопку 1 пуска, предназначенную для подключения испытуемого реле 2. Испытуемое реле 2 связано с измерительным преобразователем 3, преобразующим перемещение якоря реле в напряжение, пропорциональное перемещению якоря. Измерительный преобразователь 3 через ключ 4 измерительного преобразователя соединен с регистратором 5 момента остановки якоря. Управление работой ключа 4 производит триггер 6, предназначенный для включения измерительного преобразователя. Регистратор 5 момента остановки якоря связан с триггером 7, управлянмцим работой ключа 8, который соединяет выход ключа 4 измерительного преобразователя с входом запоминающей ячейки 9. Триггер 6 соединен со счетным входом счетного триггера 10, который через дифференцирующую цепь 11 подключен к элементу 12 задержки, а один выход последней связан с входом дифференцирующей цепи 13. Дифференцирующая цепь 13 соединена с установочными входами счетного триггера 10 и триггера 7. Сумматор 14 аналоговых сигналов одним входом подключен к выходу ключа 4, другим входом - к выходу запоминающей ячейки 9 и третьим входом - к источнику

15 эталонного напряжения. Выход сумматора 14 аналоговых сигналов соединен с цифровым измерительным прибором 16.

Устройство работает следующим образом.

Первый этап. При нажатии кнопки 1 (позиция 1 фиг.. 2) срабатывает испытуемое реле 2. Одновременно с этим

с входа R, триггера 6 включения измерительного преобразователя снимается, а на вход 5 подается нулевой потенциал, триггер переключается в единичное состояние (позиция 6

5 фиг. 2) и уровнем логической единицы с прямого выхода открывает ключ 4 измерительного преобразователя, а уровнем логического нуля с инверсного выхода по счетному входу переключает триггер со счетным входом 10 в состояние единицы (позиция 10 фиг. 2). Напряжение измерительного преобразователя 3 через открытый ключ 4 измерительного преобразователя

поступает на первый вход трехвходового сумматора 14 аналоговых сигналов на вход .регистратора 5 момента остановки якоря и через нормально открытый ключ 8 - на вход запоминаю0 щей ячейки 9, выполненной, например, по схеме интегрирующего усилителя с резисторно-емкостной обратной связью. По мере движения и до остановки якоря реле напряжение на вы5 ходе ключа 4 измерительного преобразователя (ИП) (4 позиция фиг. 2, функция U(t) фиг. 1, б) возрастает. В момент остановки якоря, т.е. при соприкосновении штифта отлипания

0 с полюсным наконечником реле, срабатьшает регистратор 5 момента остановки якоря и импульс с его выхода (позиция 5 фиг. 2) переключает триггер 7 в состояние единицы. В резуль5 тате этого ключ 8 закрывается, отключает выход ключа 1 ИП от входа запоминающей ячейки 9 и на ее выходе устанавливается напряжение (ХГ позиция 9 фиг. 2), соответствую0 щее рабочему зазору (полюсный наконечник реле-штифт отлипания).

Напряжение V с выхода запоминающей ячейки 9 поступает на второй вход трехвходового сумматора 14 аналоговых сигналов и вызывает появление на его выходе напряжения Uz На третий вход сумматора 14 аналоговых сигналов подается напряжение Uj.

от источника 15 эталонного напряжения. Затем кнопка 1 отпускается, триггер 6 включения измерительного преобразователя переключается в исходное нулевое состояние, ключ 4 измер ительного преобразователя закрывается и, спустя время замедления, реле отпускает якорь. На этом первый этап измерения, основной задачей которого бьша запись напряжения Ц , пропорционального высоте штифта отлипания якоря в запоминающую ячейку 9, заканчивается. На выходе сумматора 14 аналоговых сигналов пребывает напряжение Uy i-U , где CTj - эталонное напряжение, соответствует зазору, например 0,5 мм, равному толщине контрольного (эталонного) щупа. Напряжение t с выхода сумматора поступает на вход цифрового измерительного прибора 16 (например Ф-203), которое не реагирует на него, поскольку на первом этапе измерения элемент 12 задержки, управляющий пуском цифрового измерительного прибора 16, в работе не участвует (фиг. 2, позиция 12).

Измерительный преобразователь 3 содерзкит датчик (фиг. 1, а) представлен в виде катушки являющейся элементом LC -контура, задакщего генератора ИП, и блок преобразования измеряемой величины зазора реле в эквивалентньй электрический сигнал. Принцип действия ИП основан на вихретоковом эффекте. Магнитный поток датчика, устанавливаемого на кронштейне вблизи якоря реле, наводит в якоре ЭДС и вихревые токи, которые в свою очередь, воздействуют на колебательный контур генератора ИП, внося в него дополнительные потери. Перемещение якоря влияет на уровень потерь в контуре, а следовательно, и на величину выходного напряжения генератора. Уменьшение напряжения генератора функционально связано с величиной зазора между датчиком и якорем. После усиления, детектирования и линзаризации изменяемой части напряжения генератора на выходе ИП получается линейная зависимость напряжения (сГ) , где if - зазор между датчиком ИИ- якорем реле. Установка на нуль напряжения на выходе ИП п зависимости от (Л позволяет Получить на выходе ИП напряжение, пропорциональное только ходу якоря.

Измйнение во времени напряжения на выходе ИП происходит нелинейно, так как скорость движении якоря не остается постоянной. На риг. 1,6 это напряжение показано |а виде функции Wt) Время движения якоря определяется регистратором момента остановки как время, в течение которого, производная V(i) превышает некоторое пороговое значение Д (фиг. 1, б) т.е. tд6 t, .

В момент остановки якоря выходе регистратора 5 формируется короткий импульс (позиция 5, фиг. 2). Второй этап. Перед началом второго зтапа измерений между якорем и полюсным наконечником реле помещается контрольный щуп толщиной большей, чем высота штифта отлипания. После этого повторно нажимается кнопка 1. Реле 2 притягивает якорь до упора в эталонньй щуп. При этом триггер 6 включения измерительного преобразователя изменяет состояние с нулевого на единичное, открывается ключ 4 измерительного преобразователя и напряжение с выхода ИП поступает на первы вход сумматора 14 аналоговых сигналов и вход регистратора 5 момента остановки якоря отмеченным вьш1е порядком. Триггер 7 свое состояние не изменяет, поскольку на его входе 5 в момент остановки якоря возникает повторный за цикл измерения (позиция 5 фиг. 2) импульс напряжения. Поэтому ключ 8 остается закрытым, а в запоминающей ячейке 9 сохраняется записанное ранее напряжение Ц,.

В момент остановки якорь реле, упершись в эталонный щуп, не доходит до крайнего положения, по сравнению с его ходом на первом этапе, на разность между толщиной щупа и искомой высотой штифта отлипания; напряжение Ц. на первом входе сумматора 14 аналоговых сигналов при этом достигает значения, соответствующего ходу якоря, уменьшенному на величину, пропорциональную разности толщины щупа и высоты штифта отлипания. Напряжение на выходе сумматора составит

1/4 -tUj - Ц, 1i 1

и будет соот1Г,

ветствовать искомой высоте штифта отлипания li . Действительно, если обозначить f зазор в отпавшем состоянии якоря реле без учета высоты

штифта отлипания, а толщину контрольногг щупа.-61 и подставить в формулу для Уд вместо напряжений их механические эквиваленты, то получим тождество Ьг(Г-с1)(Г-Ъ)г(1. После повторного срабатывания три гера 6 включения измерительного преобразователя триггер 10 со счетным входом также переключится в исходное нулевое состояние. Перепадом уровня логического нуля в логическую единицу с инверсного выхода триггера 10 через дифференцирующую цепь 11 запускается элемент 12 задержки (например, одновибратор, формирующий импульс длительностью Т ( Г t. QPJ ), которым включаются цифровой измерительный прибор 16 (фиг. 2, позиция 12). Цифровой измерительный прибор 16 отсчитывает искомую величину h , так как напряжение и на выходе сумматора 14 аналоговых сигналов пропорционально высоте штифта отлипания. На этом заканчивается цикл измерения. Триггер 7 и, для надежности, триггер 10 со счетным входом возвращаются в исходное состояние импульсом напряжения, возникающим на выходе дифференцирующей цепи 13 в момент окончания импульса на выходе элемента 12 задержки, в результате ключ 8 открывается и записанное ранее в запоминающую ячейку напряжение стирается. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с заданной точностью произвести измерение высоты штифта отлипания якоря электромагнитного аппарата и в 1,5-2 раза ускоряет измерение.

I

I t

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ АППАРАТОВ, содержащее измерительный преобразователь, предназначенный для восприятия изменения положения якоря испытуемого реле, кнопку пуска, триггер, предназначенный для включения измерительного преобразователя, регистратор момента остановки якоря и ключ измерительного преобразования, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и автоматизации процесса измерения высоты штифта отлипания якоря, в , него введены другой триггер со счетным входом, две дифференцирующие цепи, элемент задержки, трехвходовой сумматор аналоговых сигналов, источник эталонного напряжения, запоминающая ячейка, другой ключ, третий триггер и цифровой измерительный прибор, выход ключа измерительного преобразователя соединен с входом регистратора момента остановки якоря, с одним из входов другого ключа, который другим входом связан с выходом третьего триггера, а также с одним из входов сумматора аналоговых сигналов, другой вход сумматора аналоговых сигналов подключен к выходу запоминающей ячейки, вход которой связан с выходом другого ключа, а третий вход сумматора аналоговых сигналов подсоединен к выходу источника эталонного напряжения, выход сумматора аналоговых сигналов связан с одним (Л из входов цифрового измерительного с прибора, другой вход которого подключен к одному из выходов элемента задерж1 и, другой выход элемента задержки соединен с входом одной дифференцирующей цепи, выход которой связан с установочными входами указан о ного другого триггера со счетным входом и третьего триггера, а вход элемента задержки подсоединен к выtc м ходу другой дифференцирующей цепи, подключенной своим входом к выходу указанного другого триггера со счетным входом, счетный вход которого связан с выходом триггера, предназначенного для включения измерительного преобразователя.

«N

V Va QC

P

tj

Q I.