Устройство для контроля параметров срабатывания электромагнита Советский патент 1986 года по МПК G05B23/02 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для контроля электромагнитов постоянного тока, не имеющих собственных контактных групп.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет определения параметров быстродействия возвратного механизма электромагнита.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2-4-диагра ммы„ поясняющие принцип работы устройства.

Устройство содержит блок 1 питания, первый в ыключатель 2, первый элемент ИЛИ 3, первую 4 и вторую 5 входные клеммы, датчик 6 тока, диф- ференцируюший усилитель 7, усилитель ограничитель 8, первый 9 триггер, шину 10 установки в исходное состояние устройства, амплитудный детектор 11, состоящий из третьего диода 12, конденсатора 3, повторителя 14 напряжения , компаратора 15 и шунтирующего ключа 16, а также ключ 17, второй выключатель 18, генератор 19 импульсов, первый элемент И 20, блок 21 изменения периода следования импульсов, четвертый 22 и третий 23 элементы И, первый 24 и второй 25 счетчики импульсов, узел 26 поразрядного сравнения, элемент НЕ 27, второй диод 28 третий счетчик 29 импульсов, .дифференцирующий элемент 30, двухразряд- ный счетчик 31 импульсов, состоящий из триггеров первого 32 и второго (старшего) 33 разрядов, ждущий мультивибратор 34, элемент 35 индикации второй элемент ИЛИ 36, второй элемент И 37, второй триггер 38, первый диод 39, третий 40 и четвертый 41 выключатели .

Устройство работает следзлощим образом. .

Перед началом проверки к входным клеммам 4 и 5 устройства подключают контролируемый объект (обмотку электромагнита) , а на шину 10 подают короткий импульс (фиг.2а) для установки устройства в исходное состояние. Задним фронтом этого импульса триггер 9 устанавливается в единичное состояние (фиг.2д), а сигналом с выходу этого триггера замыкается аналоговый ключ 17, подключая вход детектора 11 к датчику 6 тока. Кроме того, на время действия импульса ус

5

тановки исходного состояния замыкается ключ 16, разряжая конденсатор 13, устанавливается в нулевое состояние счетчик 29, триггер 38 устанавливается в единичное состояние Сфиг.Зж), а с его выхода уровень логической единицы поступает на второй вход элемента И 20, подготавливая его открытие. Пройдя через элемент ИЛИ 36 и развязьгоающий диод 39, указанный импульс устанавливает в нулевое состояние счетчик 31 (фиг.3м) и счетчик 24 блока 21 соответственно. Развязывающий диод 28 в блоке 21 не пропус5 кает импульс установки в исходное состояние схемы на вход счетчика 25. Устройство контроля обеспечивает работу схемы в трех режимах: первый режим проверки величины тока сраба0 тывания электромагнита; второй режим- установление момента достижения предельного значения параметров срабатывания (быстродействияj возвратного механизма электромагнита; тре-; тий режим - проверка стабильности работы электромагнита при предельных значениях параметров срабатывания (быстродействия) его возвратного механизма i

В первом режиме при проверке величины тока срабатьшания электромагнита включают выключатель 18 (фиг.2, момент времени 42), и напряжение с выхода блока 1 питания через элемент ИЛИ 3 поступает на входную клемму 4 устройства и через обмотку электромагнита (не показана) - на входную клемму 5 устройства и датчик 6 тока. Ток в обмотке электромагнита нарастает по определенному закону (фиг.26). Падение напряжения на датчике 6 тока, пропорциональное току, дифференцируется во времени дифференцирующим усилителем 7 (фиг.2вХ Усилитель-ограничитель 8 выделяет и усиливает импульс отрицательной полярности (фиг,2г), задним фронтом которого триггер 9 устанавливается в нулевое состояние (фиг.2д), размыкая тем самым ключ 17 (фиг.2, момент „ времени 43).

Ко1оденсатор 13 заряжается до амплитудного значения напряжения, соответствующего току срабатьгоания элек5 тромагнита (фиг.2б, 1, ) , При дальнейшем нарастании тока после срабатывания электромагнита напряжение на конденсаторе 13 не изменяется,

0

5

0

5

так как ключ 17 в момент времени 43 (фиг.2) размыкается, отключая вход детектора I1. Постоянное напряжение на выходе повторителя 14 (фиг.2е) пропорционально току срабатывания электромагнита, так как

где Uflt,,( - -напряжение на выходе

амплитудного детектора, соответствзтощее максимальному току на участке 42-43. (фиг.2);

RC - сопротивление датчика ь ,.

6 тока.

Во втором режиме для установления момента достижения и определения предельного значения параметров срабатывания (быстродействия) возвратного механизма электромагнита после установки схемы в исходное состояние во все разряды счетчика 25 блока 21 зап сываются единицы, затем замыкаются выключатели 2 и 40, а выключатель 18 раз- .мыкается. Р1мпульсы с выхода генератора 19 (фиг.За) через элемент И 20 поступают на вход блока 21 и через элемент И 22 на вход счетчика 24. После прохождения () импульсов все разряды счетчика 24 устанавливаются в единицу (Т1-ЧИСЛО разрядов счетчика 24 импульсов). При заполнении счетчика 24 на выходе узла 26 устанавливается уровень логической единицы, которьй открывает элемент И 23, а элемент И 22 закрьшает, так как на егд вход сигнал с выхода бло35 усилителя-ограничителя 8 снимается импульс (фиг.3л), обусловленный наличием падающего участка в токе электромагнита, возникающего при движении подвижной системы электромагнита

ка 26 поступает через элемент НЕ 27, Задним фронтом первого импульса, про- 40 при его срабатьшании. Импульс с вышедшего через элемент. И 23, счетчик хода усилителя-ограничителя 8 через 24 через развязывающий -диод 28 устанавливается в нулевое состояние, а число, записанное в счётчик 25, .. уменьшается на единицу. Вследствие 45 этого на выходе блока 26 вновь устанавливается уровень логического нуля , а с выхода блока 21 снимается импульс (фиг.Зи) длительностью, равной периоду следования импульсов с выхо- 50 да генератора 19. Схема блока 21 устанавливается в первоначальное состояние, когда элемент и 22 открыт, а элемент И 23 закрыт, при этом число, записанное в счетчике 25, уменьшено 55 управления импульсов с выхода блока на единицу. После прохождения через 21 вьше предельного значения пара- элемент И 22 () импульсов числа, метров срабатывания (быстродействия) записанные в счетчиках 24 и 25, ста- возвратного механизма электромагниэлемент ИЛИ 36 поступает на вход установки счетчика 31 в нулевое состояние и устанавливает его в нулевое состояние,Вследствие этого на -выходе старшего разряда счетчика 31 сохраняется уровень логического нуля. Кроме того, импульс с выхода блока 21 запйсьтается в счетчик 29.

Если возвратньй механизм электромагнита не успевает за время паузы между импульсами, управляющими работой электромагнита, вернуться в первоначальное состояние, т.е, частота

- 10

15

49489.4

нут равными, в результате чего на выходе узла 26 вновь устанавливается уровень логической единицы и формируется второй импульс через интервал, 5 равный (2 -2) периодам следования импульсов генератора. Далее процессы- повторяются аналогично. При этом интервал между следующими импульсами . будет на период следования импульсов генератора меньше предьщущего И1 тер-- вала (фиг.Зи). Развязывающий диод 39 не пропускает импульсы установки в нулевое состояние счетчика 24 на шину 10 установки устройства в исходное состояние во время формирования импульсов с выхода блока 21.

По переднему фронту каждого импульса с выхода блока 2I дифференци- рующкм элементом 30 формируются ко-, роткие импульсы (фиг.Зк), которые поступают на счетный вход счетчика 31. Одновременно импульс с выхода блока 21 через элемент ИЛИ 3 поступает на входную клемму 4, а пройдя

25 через обмотку электромагнита - на входнзто клемму 5 и датчик 6 тока.

Если возвратный механизм электромагнита работает ритмично, а его быстродействие не достигло предельного

30 значения параметров срабатывания или параметры его срабатывания в настоящий момент времени достигли предельного значения, то после каждого срабатывания электромагнита с выхода

35 усилителя-ограничителя 8 снимается импульс (фиг.3л), обусловленный наличием падающего участка в токе электромагнита, возникающего при движении подвижной системы электромагнита

20

40 при его срабатьшании. Импульс с выхода усилителя-ограничителя 8 через 45 50 55 управления импульсов с выхода блока 21 вьше предельного значения пара- метров срабатывания (быстродействия) возвратного механизма электромагнипри его срабатьшании. Импульс с выхода усилителя-ограничителя 8 через управления импульсов с выхода блока 21 вьше предельного значения пара- метров срабатывания (быстродействия) возвратного механизма электромагниэлемент ИЛИ 36 поступает на вход установки счетчика 31 в нулевое состояние и устанавливает его в нулевое состояние,Вследствие этого на -выходе старшего разряда счетчика 31 сохраняется уровень логического нуля. Кроме того, импульс с выхода блока 21 запйсьтается в счетчик 29.

Если возвратньй механизм электромагнита не успевает за время паузы между импульсами, управляющими работой электромагнита, вернуться в первоначальное состояние, т.е, частота

та, то импульс на вход установки в нулевое состояние счетчика 31 не поступает (фиг,3л, момент времени 44). В этом случае счетчик 31 не устанавливается в нулевое состояние и р первом разряде счетчика остает- ся логическая 1, которая записалась по переднему фронту очередного импульс.а с выхода блока 21 (фиг.Зк). По приходу следующего импульса (фиг.Зи, момент времени 45) на выходе старшего разряда счетчика 31 появляется логическая 1 (фиг.3м), которая поступает на в торой вход элеме;нта И 37 и подготавливает его к открытию, а также запускается ждущий мультивибратор 34 (фиг.Зн). При этом очередной импульс с выхода .генератора -(фиг.Зэ, момент времени 46) поступает на первый вход элемента И 37 и открывает его. Пройдя через элемент И 37, этот импульс (фиг,Зп)I задним фронтом устанавливает триггер 38 в нулевое состояние (фиг.Зж). Вследствие этого элемент И 20 закрьшается, прерывая тем самым поступление импульсов на вход блока 21 и формирование импульсов с выхода блока 21. При этом в счетчике 29 за- письтается количество импульсов, сформированных блоком 21 за цикл, проверки, а выходным импульсом ждущего мультивибратора 34 (фиг.Зн) . включается элемент 35 индикации, ко- торый оповещает об окончании цикла проверок по определению предельного значения параметров срабатывания .(быстродействия) возвратного механизма электромагнита. По окончании про- верки размыкаются. выключатели 2 и 40.

Последний импульс, от которого электромагнит еще сработал, будет т-2, где 2 - это число импульсов, записанных в счетчик 31, а m - число импульсов, записанных в счетчик 29. Предельное значение быстродействия возвратного механизма электромагнита будет определяться длительность паузы между двумя предыдущими импульсами с выхода блока 21, в которую ук ладывается определенное количество импульсов с выхода генератора 19 с заданным периодом следования.

В третьем режиме для проверки стабильности работы электромагнита при предельных значениях параметров срабатывания (быстродействия) его возвратного механизма замыкаются выключатели 2 и 41, а выключатели 18 и 40 размьшаются, Генератор 19 начинает формировать прямоугольные импульсы. (фиг.4р), которые через элемент ИЛИ поступают на входную клемму 4, а пройдя через обмотку электромагнита на входную клемму 5 и датчик 6 тока. Параметры импульсов генератора выбраны исходя из условий максимального быстродействия возвратного механизма электромагнита, т.е. за время действия импульса исправный электромагнит успевает срабатывать, а за время паузы - вернуться в первоначальное состояние с минимальным временем возврата.

. По переднему фронту каждого импульса генератора 19 дифференцирующи элементом 30 формируются короткие импульсы (фиг..4с), которые поступают на счетный вход счетчика 31.

Если электромагнит исправлен и работает стабильно (без сбоев) при максимальном быстродействии его возвратного механизма, то после каждого импульса, поступившего на счетный вход счетчика 31, на его вход установки в нулевое состояние с выхода усилителя-ограничителя 8 через элемент ИЛИ 36 поступает импульс (фиг.4т), обусловленный наличием падающего участка в токе электромагнита, возникающего при движении подвижной системы электромагнита при его сра;батьюания. Вследствие этого на выходе старшего разряда счетчика 31 сохраняется напряжение логического нуля.

При возникновении сбоя в работе возвратного механизма электромагнита импульс на вход установки в нулевое состояние счетчика 31 не поступает (фиг.4т, момент времени 47):. В этом случае счетчик 31 не устанавливается в нулевое состояние и в первом разряде счетчика остается логическая 1, которая записалась по переднему фронту импульса генератора (фиг.4с). По приходу следующего импульса с выходи генератора 19 на счетньй вход счетчика 31 (фиг.4с, момент времени 48) на выходе старшего разряда счетчнра 3J. появляется логическая 1 (фиг.4у), которой запускается ждущий мультивибратор 34 (фиг.4ф). Выходным импульсом ждущего мультивибратора включается элемент 35 индикации, который оповещает о нарушенни работы возвратного механизма контро- лируемого электромагнита.

При срабатывании электромагнита (фиг.4т, момент времени 49) счетчик 31 вновь устанавливается в нулевое состояние и после окончания импульса ждущего мультивибратора 34 схема возвращается в исходное состояние и проверка продолжается, как описано выше. При размыкании выключателей 2 и 41 проверка заканчивается.

Формула изобретения

1 Устройство для контроля параметров срабатывания электромагнита, содержащее блок питания, соединенный выходом через первый выключатель с управляющим входом генератора импульсов , а через второй выключатель с первым входом первого элемента ИЛИ, подключенного выходом к первому входу устройства, последовательно соединенные дифференцирующий усилитель и усилитель-ограничитель, подключенный выходом к первому входу второго элемента ИЛИ и к, входу уста- новки в нулевое состояние первого триггера, соединенного входом установки в единичное состояние с вто- :рым входом второго элемента ИЛИ, с 1шиной установки в исходное состояние устройства и с управляющим входом амплитудного детектора, подключенного информационным входом к первому информационному вьтоду ключа, соеди- венного управляющим вхрдом с прямым выходом первого триггера, а вторым информационным выводом с вторым входом устройства, входом дифференциру- кнцего усилителя и первым вьшрдом дат чика тока, подключенного вторым выводом к общей шине, дифференцирующи элемент, подключенный выходом к счетному входу двухразрядного счетчика импульсов, соединенного установочным входом с вьпсодом второго элемента ИЛИ, а выходом старшего разряда с входом ждущего мультивибратора, подключенного выходом к входу элемента индикации, отличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей за счет

определения параметров быстродействия возвратного механизма электромагнита, в него введены первый и второй элементы И, второй триггер, третий и четвертый выключатели и блок изменения-периода следования импульсов, соединенньй выходом с входом дифференцирующего элемента и вторым входом первого элемента ИЛИ, информационным входом с выходом первого элемента И, а входом установки в исходное состояние с шиной установки устройства в исходное состояние и входом уставов ки в единичное состояние второго триггера, подключенного прямым выходом к первому входу первого элемента И, а входом установки в нулевое состояние к выходу второго элемента И-, соединенного первым входом с выходом старшего разряда двухразрядного счетчика импульсов, а вторь и входом с выходом первого элемента И, подключен- -ного вторым входом к первому вьшоду третьего выключателя, подсоединенного вторым вьшодом к выходу генератора импульсов и к первому выводу четвертого выключателя, соединенного вторым вьшодом с вторым входом первого элемента ИЛИ,

2. Устройство по П.1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что блок изменения периода следования импульсов содержит третий и четвертый элементы И, элемент НЕ, .первый и второй диоды, первый, второй и третий счетчики импульсов и узел поразрядного сравнения, подключенный входами к выходам первого и второго счетчиком импульсов, а выходом к выходу блока и счетному входу третьего счетчика импульсов , соединенного установочным входом с входом установки блока в исходное состояние и анодом первого диода, подключенного катодом к установочно- му входу первого счетчика импульсов и к катоду второго диода, соединенного анодом со счетным входом второго счетчика импульсов и выходом третьего элемента И, подключенного первьтм входом к вькоду узла поразрядного сравнения и входу элемента НЕ, а вторым входом к инфopмaциoннqмy входу блока и первому входу четвертого элемента И, соединенного вторым входом с выходом элемента НЕ, а выходом со счетным входом первого счетчика,

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для конт роля электромагнитов постоянного тока, не имеющих- собственных контактных групп. Целью изобретения является расширение . функциональных возможностей устрой- ctBa за счет определения быстродействия возвратного механизма электромагнита. Устройство содержит блок питания, генератор импульсов, .первый и втйрой элементы ИЛИ, первый и второй триггеры, первый и второй эле- . менты И, датчик тока, к выходу которого через ключ подключен амплитудный детектор, блок изменения периода следования импульсов, первый, второй, третий и четвертый выключатели и последовательно соединенные дифференцирующий элемент, двухраз- рядный счетчик импульсов, ждущий мульт-ивибратор и элемент индикации. Устройство обеспечивает проверку тока срабатьшания электромагнита, установление момента достижения предельного значения быстродействия возвратного механизма электромагнита и проверку стабильности работы электромагнита при предельном быстродействии. 1 з.п.ф-лы, 4 ил. сл to 4 О « 00 о