Сигнализатор загрузки двигателя Советский патент 1986 года по МПК G01L23/08 

Изобретение относится к измери-. тельной технике и может быть использовано для контроля загрузки двигателей, преимущественно тракторных.

Цель изобретения - повышение точности определения загрузки двигателя.

Па фиг,1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 - принципиальная электрическая схема устройства,

В электрической схеме рассмотрен случай использования восьмиразрядного двоичного счетчика, имеющего разделительные входы прямого и обратного счета, отличающегося тем, что напряжение уровня логической единицы должно быть подано при прямом счете нг. вход обратного счета, а при обратном счете на вход прямого счета (интегральные микросхемы серий К155 и К555), В схеме предусмотрена индшсация трех уровней запопнения счетного элемента, соответствующих недогрузке двигателя, опт15мальной загрузке и перегрузке.

Устройство содержит электрокоп- тактный датчик 1, Задатчик 2 опорного напряжения, сумматор 3, формирователь 4 импульсов, реверсивный счетный элемент 5 и сигнализирующий индикатор 6, Су шатор 3 реализован резисторами 7 и 8, Формирователь 4 импульсов образован цепочкой включающей операционные усилители 9-11, резисторы 12-25, конденсаторы 26 и 27 диоды 28-32, стабилитроны 33-35. Счетный элемент 5 состоит из реверсивного счетчика 36, цепочки формирования сигналов уровня логической единицы на логических элементах 37-41 (соответственно ИЕ, два И и два ИШ1), резистора 42, Сигнализирующий индикатор 6 содержит логические элементы 43-45 (соответственно ИЛИ-НЕ, И и ИЛИ-НЕ и три сигнальные лампы, на которые подаются сигналы Uy,, Uj,nj.

Электроконтактный датчик состоит из двух контактов, один из которых установлен на рейке тонливных насосов , а другой - на ограничителе подачи, .причем один из контактов должен быть изолирован от корпуса. Выходной сигнал электроконтактного дачика Vfy Догокен иметь положитель

ную полярность и но величине должен быть на уровне логической единицы. Сигнал задатчика опорного напряжения UOPI должен иметь отрицательную

полярность и по абсолютной величине должен быть меньще Уд, Сумматор с целью упрощения должен, содержить одинаковые резисторы 7 и 8, По той же причине в формирователе импульсов следует использовать одинаковые резисторы 14 и 15, диоды 28-31, стабилитроны 33 и 34. Логические элементы сигнализирующего индикатора 43 и 44 подключены к выходам счетчика Q-1 - Qg в зависимости от требований по распределению общего количества состояний счетчика на сигнализируемые режимы загрузки двигателя. Число неиспользуемых выходов младших разрядов счетчика определяет количество состояний счетчика, выделенных на режим недогрузки двигателя. Режиму недогрузки двигателя соответствует четыре (2, где пока- затель степени равен числу неис- пользованных выходов) состояния счетчика (фиг,2), Число выходов младших ргзрядов счетчика, к которым не подключен элемент 44, определяет количество состояний счетчика, выделенных на режим перегрузки двигателя. Режиму перегрузки (фиг.2) дви- гателя соответствует 32 состояния (2 , где показатель степени равен

числу младших разрядов, к которым не подключен элемент 44). Соответственно режиму оптимальной загрузки соответствуют оставшиеся 220 состояний счетчика, В частном случае элементы 43 и 44 могут быть представлены совокупностями элементов с меньшим числом входов.

Усилитель 9 m-jeer коэффициент усиления

Kg

Rn

где R и RT - сопротивления ре- зисторов 12 и 7. Его выходной сигнал изменяется с запаздьшанием, характерным апериодическому звену. Это запаздывание обеспечивается конденсатором 26, Постоянная времени уси- лителя

Тд R,,2C26,

где Саб емкость конденсатора 26,

На усилителе 10 собран двухпоро- говый компаратор, напряжение питания которого и. Верхний порог срабатывания компаратора

и - 5l п iJe R

К,ц

Коэффициент усиления Kg должен быть достаточным для того, чтобы при разомкнутом электроконтактном датчике вькодной сигнал усилителя 9 достигал величины Ug. Разность напряжений верхнего и нижнего порогов срабатьюания компаратора определяется зависимостью

11 1Т -ТТ / 3- -Rl44/ К. .

u8-un-u« -R;:- R TR7- R,

R,j, , R,,HR,3,

R

18

где Ujj - напряжение стабилитронов 33 и 34;

сопротивления резисторов соответственно 13, 14, 17 и 19;

сопротивление потенциометра 18. Стабилизаторы 33 и 34 служат для ограничения выходного напряжения компаратора. Один из них ограничивает положительный потенциал, а другой - отрицательный. Резистор 19 предотвращает возможность подачи нулевого потенциала на вход усилителя 10 при регулировке потенциометра 18. Потенциометром 18 регулируется величина диапазона между порогами срабатывания компаратора.

Усилитель 11 усиливает напряжение и зз с коэффициентом усиления

КцНг

к

го

где R 2.1 и R7o сопротивления резисторов 22 и 20. Вькодное напряжение усилителя 11 и имеет полярность, противоположную знаку алгебраической суммы напряжений ид и Uon так как усилители инвертируют сигналы. Коэффициент усиления К, должен быть достаточным, чтобы выходное напряжение усилителя II, умноженное на отношение сопротивлений резисторов 7 и 23, превьшало по абсолютной величине алгебраическую сумму напряжений UA и Uon ПР замкнутом электроконтактном датчике. Превышение рекомендуется в 1,5-2,0 раза. Резистор 23 лое5

предиазначен для алгебраического суммирования напряжений Ид и Uon с вы-1 ходньм сигналом ус11пнтеля 1 1 .

Резисторы 21 и 24 служат для 5 уменьшения влияния входных токов на работу усилителей 9 и П. Их сопротивления приблизительно равны сопротивлениям параллельных соединений соответственно резисторов 7, 12

0 и 20, 22.

Элементы 27, 35, 32 и 25 представляют собой дифференцирующую цепочку, которая формир ует единичньш сигнал при нарастании положительного сигна5 ла и уменьшении отрицательного. Стабилитрон 35 ограничивает величину выходного сигнала. Резистор 25 устанавл тает нулевой потенциал после прекращения изменения сигнала

0 на входе диф(1)еренцирующей цепочки. Диод 32 обеспеч1шает получение положительных импульсов на выходе цепоч- кп.

Резистор 42 служит для установки нулевого потенциала при размыкании электроконтактиого датчика.

Устройство работает следующим образом .

При замыкании электроконтакт0 пого датчика алгебраическая сумма потенциалов Ид и Uon я выходе сумматора становится больше нуля. Усилитель 9 усиливает этот снгнал с запаздыванием до верхнего порога сраба- тьшания компаратора. Срабатьшает компаратор, п его выходное напряжение достигает потенциала Озз- Усилитель I 1 усиливает это напряжение до величины, которая KOMnencHpyeTf сигнал СУ1-1МЫ напряжений UA и Uon Это, п свою очередь, приводит к , уменьшению напряжения па выходе усилителя 9 до нижнего порога срабатьша- ния компаратора. Выходное напряжение

5 компаратора становится равным нулю и соответственно уменьшается до нуля выходной сигнал усилителя 11. Это вызьшает повторное увеличение напряжения на выходе усилителя 9. Бозни0 кают импульсы, длительность которых складьшается из времени нарастания напряжения на выходе усилителя 9 от шжнего порога срабатывания компаратора к верхнему и времени уменьшенмя напряжения до нижнего порога срабатывания компаратора. Считая закон изменения напряжения апериодичес- KiiM, можно записать зaвиcи ocть для

5

0

расчета длительности одного импульса

tn T,

Гр /, 1 в-ин1 (.UonlKj

-tnhIUB-UH

R

|U.|i,-|UA-U.nl

Rz3

где R - сопротивление резистора 23

Потенциометром 18 регулируется .; длительность импульсов и тем сймым изменяется быстродействие устройства. Чем выше устанавливается быстродействие устройства, тем меньшим оказьшается стабильность показаний сигнализирующего индикатора на ие- устапопившихся режимах работы двигателя .

Гак как импульсы на выходе компаратора являются положительньми, их нарастание вызьшает единичные сигналы на выходе дифференцирующей цепочки. Напряжение Ид та1сже находится на уровне логической единицы. В этом случае элементы 3.8 и 40 пропускают импульсы на вход прямого счета счетчика +1, а на вход обратного счета -1 подается сигнал уровня логической единицы. Этот сигнал формируется элементом 4..

При замьшании электроконтактного датчика импульсы формируются аналогичным образом. Однако на выходе комнаратора импульсы становятся от рицательными. Поэтому на выходе дифференцирующей цепочки возникают единичные сигналы при уменьшении выходных сигналов компаратора. Это означает, что, как при замкнутом, так и при разомкпутом электроконтактном датчике формируются импульсы, которые могут различаться только частотой следования. В это же время напря жение ид находится на уровне логического нуля. Поэ.тому элементы 39 и 41 пропускают импульсы на вход обратного счета, а на вход прямого счета элементом 40 подается сигнал уровня логической единицы.

Если заполнение счетчика составляет менее двух разрядов, то на выходах QI - Q в сигналы равны нулю. Выходной сигнал элемента 44 тоже равен нулю, а выходной сигнал элемента 43 - единице. На первую сигнальную лампу поступает сигнал

0

5

о недогрузке двигателя. Если заполняются шестой, седьмой и восьмой разряды (при этом возможно и даль5 нейшее заполнение счетчика путем заполнения первого-нятого разрядов ), на выходе элемента 44 возникает единичный сигнал и на третью сигнальную лампу поступает сигнал

о перегрузке двигателя. Сигнал об оптимальной загрузке поступает на вторую сигнальную лампу, когда сигналы на выходе элементов 43 и 44 равны нулю, т.е. когда заполнен

хотя бы один из третьего восьмого разрядов и в то же время не заполнены одновременно шестой-восьмой разряды.

В связи с тем, что оптимальная загрузка двигателя возн1жает при кратковременных выходах рейки топ- лршньгх Насосов на ограничитель, т.е. когда время замкнутого состояния электроконтактного датчика меньше времени разомкнутого состояния, устройство должно иметь большую скорость заполнения счетчика, чем опорожнения. Поэтому опорное напряжение задатчика 2 должно быть по аб0 солютпой величине меньше половшкы выходного сигнала электроконтактно- , го датчика 1. Чем меньше устанавливается опорное напряжение, тем более кратковременные выходы рейки топ5 ливных насосов на ограничитель будут вызьшать включение сигнальных ламп опт1-1мальной загрузки и перегрузки двигателя.

0 Формула изобретения

Сигнализатор загрузки двигателя, содержащий злектроконтактный датчик конечного положения рейки топливно5 Гр насоса, соединенный через электронную измерительную схему с индикатором, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности определения загрузки, в него вве0 дены задатчик опорного напряжения, сумматор, формирователь импульсов и реверсивный счетчик, при этом выход электроконтактного датчика соединен с первьм входом сумматора, с

5 вторым входом которого соединен вы- ход задатчика опорного напряжения, а выход сумматора подключен к входу формирователя импульсов, соединенного выходом со счетным входом реверсивного счетчика, управляющий вход реверса которого соединен с перЛвым входом сумматора, при этом выход реверсивного счетчика подключен к индикатору.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля загрузки двигателей, преимуп ественно тракторных. Для этого в электрической схеме рассмотрен случай использования восьмиразрядного двоичного счетчнка, имеющего раздельные входы ирямого и обратного счета, напряжение уровня логической единзнш должно быть подано при прямом счете на вход обратного счета, а при обратном счете на вход прямого счета. В схеме предусмотрена индикация трех уровней занолнения счетного элемента, соответствующих нагрузке двигателя, оптимальной загрузке и перегрузке. Устройство содержит задатчик 2 опорного напряжения, сумматор 3, формирователь 4 импульсов и реверсивный счетный элемент 5, связанные между собой таким образом, что это позволяет повысить точность определения загрузки двигателя. 2 ил. сл о 05 00 00

-А

,2S

LcS

гя zi П

tr У

13

S

.

М К1

1

.

гг зг

го -cz

zi

fr D |.. 5S3

SZ

31

г

гг зг

.. 5

S3

SZ

Редактор Т.Кугрьшева

Техред С .Мигунова

Заказ 996/53Тираж 778

ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, уп.Проектная, 4

Корректор В.Бутяга Подписное