Способ измерения временных параметров электромагнитных реле Советский патент 1986 года по МПК G05B23/02 H01H49/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам измерения временных параметров электромагнитных реле в процессе их изготовления .

Цель изобретения - повышение точности измерения временных параметров электромагнитных реле.

Согласно предлагаемому способу измерения временных параметров электромагнитных реле, заключающемуся в том, что на катушку испытуемого ре-; ле через коммутационный элемент подают напряжение, определяют время сраг батывания коммутационного элемента, и время от момента коммутации напряжения, подаваемого на катушку испытуемого реле, до момента изменения состояния контакта испытуемого реле, дополнительно в момент срабатьюания коммутационного элемен-. та производят модуляцию и демодуля- |цию сигнала несущей частоты, в MOW ент изменения состояния контакта испытуемого реле также производят модуляцию и демодуляцию сигнала несущей частоты, измеряемый временной параметр реле определяют, как временной интервал между полученными де-, модулированными сигналами.

Предложенный способ позволяет повысить точность измерения вследствие существенного уменьшения погрешности, связанной с неодновременностью коммутации тока питания реле, коммутации его контактов, а также моментов запуска и остановки измерителя временных интервалов.

На (5)иг. 1 показана схема устройства, реализующего предложенный способ измерения временных параметров реле с использованием амплитудной модуляции и амплитудной демодуляции сигнала несущей частоты; на фиг. 2 - схема амплитудного модулятора; на фиг. 3 - временные диаграммы, характеризующие предложенный способ измерения при использовании амплитудной м одуляции и амплитудной демодуляции сигнала несущей частоты; на фиг. 4 - схема устройства, реализующего предложенный способ измерения временных параметров реле с использованием частотной модуляции и частотной демодуляции сигнала несущей частоты; на фиг. 5 - схема частотного модулятора; на фиг. 6 - временные диаграммы, характеризующие предложенный спо

соб измерения при использовании частотной модуляции и частотной демодуляции сигналов несущей частоты.

Устройство для реализации предложенного способа состоит из испытуемого реле с обмоткой 1 и контактом 2, источника 3 питания, пускового ключа 4, фильтра 5, модуляторов 6 и 7, генератора 8 несущей частоты, демодуляторов 9 и 10 и измерителя 11 вре- менньк интервалов.

Обмотка испытуемого реле одним из выводов подключена к первому выводу пускового ключа 4 и первому выводу

5 управляющего входа (клемма 12) модулятора 6. Второй вывод обмотки 1 через источник 3 питания и фильтр 5 соединен вторым выводом пускового ключа 4 и вторым вьшодом управляющего вхо0 да (клемма 13) модулятора 6.

Контакт 2 испытуемого реле подключен к управляющему входу (клеммы 14 и 15) модулятора 7, входы 16 и 17 модуляторов 6 и 7 - к выходу генера

тора 8 несущей частоты, выходы 18 ,и 19 модуляторов 6 и 7 - соответственно к входам демодуляторов 9 и 10, выход демодулятора 9 - к входу 20 (Пуск) измерителя 11, а выход демодулятора 10 - к входу 21 (Стоп) измерителя 11.

В качестве источника питания 3 может быть использован стандартный источник с регулируемым выходным напряжением, в качестве пускового ключа 4 - стандартный ключ типа тумблер, пускатель, реле с ртутным контактом.

Фильтр 5 может быть выполнен в виде катушки индуктивности, параллель но которой включен конденсатор. Параметры катушки индуктивности и ем-- кость конденсатора должны быть выбраны так, чтобы несущая частота (частота генератора 8) не проникала с уп равдяющего входа (12, 13) модулятора 6 в цепь обмотки 1 реле, т.е. сопротивление фильтра: 5 должно быть вели-- ко для сигнала генератора 8, но мало для напряжения источника 3 питания.

На фиг. 2 представлены модуляторы 6 и 7, которые могут быть выполнены в виде амплитудных модуляторов по одной из стандартных схем. В этом случае модулятор 6 (7) состоит из пье5 зоэлектрического трансформатора, содержащего пьезоэлектрическую пластину 22, на которой нанесены входные электроды 23 и 24, управляющие элект0

5

3 .12544

роды 25 и 26 и выходные электроды 27 и 28. Входные электроды 23 и 24 соединены с клеммами 16, причем электрод 24 соединен через разделительные элементы - конденсатор 29 5 и резистор 30. Клеммы 16 служат входом модуляторг 6. Управляющие электроды 25 и 26 соединены с клеммами 12 и 13, причем электрод 25 соединен через разделительный конденсатор 31. Ю Клеммы 12 и 13 служат управляющим входом модулятора 6. Электроды 27 и 28 соединены с клеммами 18, служащими выходом модулятора 6.

Демодулятор 9 (10) может быть вы- 15 полнен в виде амплитудного демодулятора по одной из стандартных схем, в простейшем случае в виде амплитудного детектора на полупроводниковом диоде с нагрузкой - конденсатором. 20

Генератор 8 несущей частоты может быть выполнен в виде автоколебательного генератора синусоидальных колебаний по одной из стандартных схем.

t25

В качестве измерителя 11 временных интерват.ов может быть использован стандартный частотомер типа 43- 35, :включенньш в режим измерения интервалов времени.

На фиг. 4 представлено устройство для реализации предложенного способа измерения при использовании частотной модуляции и демодуляции сигнала несущей частоты.

Устройство состоит из испытуемого 35 реле с обмоткой 1 и контактом 2, источника 3 питания, пускового ключа А, фильтра 5, модуляторов 6 и 7, демодуляторов 9 и 10 и измерителя 11 временных интервалов.40

Обмотка 1 испытуемого реле одним из выводов подключена к первому контакту пускового ключа 4 и первому выводу 12 управляющего входа модулятора 6, второй вывод обмотки 1 через 45 источник питания 3 и фильтр 5 - к второму контакту пускового ключа 4 и второму выводу 13 управляющего входа модулятора 6, контакт 2 испытуемого реле - к выводам 14 и 15 управля- 50 ющего входа модулятора 7, выходы 18 и 19 модуляторов 6 и 7 - к входам демодуляторов 9 и 10 соответственно, выходы демодуляторов 9 и 10 - к вхо- дам 20 (Пуск) и 21 (Стоп) изме- 55 рителя 11.

На фиг. 5 показан модулятор 6 (7), который может быть выпо.штен по одной

394

из стандартных схем частотного модулятора. В этом случае модулятор 6 (7) состоит из резистора 32 (см. фиг. 5), имеющего отвод от части сопротивления, автогенератора 33, выход которого служит выходом 18 (19) модулятора 6 (7), и разделительных конденсаторов 34 и 35. Выводы 36 и 3-7 резистора 32 подключены к входам автогенератора 33, выводы 37 и 38 резистора 32 через разделительные конденсаторы 34 и 35 соединены с выводами 12 (14) и 13 (15) модулятора 6 (7) и служат управляющим входом модулятора 6 (7).

Демодулятор 9 (10) вьшолнен по стандартной схеме частотного демодулятора.

В схеме по фиг. 4 функции генератора несущей частоты вьтолняют автогенераторы, входящие в состав модуляторов 6 и 7.

По предложенному способу процесс измерения временных параметров реле осуществляют следующим образом.

Для измерения времени срабатывания реле пусковой ключ 4 устанавливают в разомкнутое состояние ( фиг. 1), измеритель 11 переводят в режим, при котором запускающим и останавливающим сигналами на входах 20 и 21 являются отрицательные перепады сигналов. Кнопкой Сброс измерителя 11 устанавливают нулевые показания измерителя 11.

Коммутируют (замыкают) ключ 4, при этом по обмотке 1 реле начинает протекать ток от источника 3 питания Одновременно ключом 4 производят модуляцию сигнала несущей частоты, поступающего от генератора 8 на вход 16 модулятора 6. Замыкание ключа 4 вызывает замыкание управляющих электродов 25 и 26 пьезотрансформатора 22 (фиг. 2), при этом добротность пьезотрансформатора резко падает и выходной сигнал несущей частоты на клеммах 18 высокого уровня меняется на сигнал низкого уровня.

Производят амплитудную демодуляцию сигнала несущей частоты демодулятором 9, при этом в момент коммутации ключа 4 сигнал высокого уровня на выходе демодулятора 9 меняется на сигнал низкого уровня (отрицательный .перепад), что приводит к запуску измерителя 11.

Через промежуток времени, определ ляемый временем срабатывания испытуемого реле, его контакт 2 замыкается, этим контактом производят модуля цию второго сигнала несущей частоты, поступающего от генератора 8 на ., вход 17 модулятора,, при этом на выходе 18 модулятора 7 сигнал высокого уровня несущей частоты меняется на сигнал низковго уровня. Демоггу дулируют этот второй сигнал несущей частоты демодулятором 10, при этом в .момент замыкания контакта 2 испытуемого реле сигнал высокого уровня на выходе демодулятора 10 (на входе 21 измерителя 11) меняется на сигнал низкого уровня (отрицательный перепад) J поэтому в момент замыкания контакта 2 испытуемого реле измеритель 11 фиксирует результат измерения .

Измерение времени отпускания реле, по предложенному способу осуществляют аналогичным образом. В исходном состоянии устанавливают пусковой ключ 4 в замкнутое состояние, при этом по обмотке 1 реле протекает ток от источника 3 питания, контакт 2 реле замкнут. Устанавливают измеритель. 11 в режим измерения, при котором запускающим и останавливающим сигналами являются положительные перепады сигналов на входах 20 и 21. Кнопкой Сброс устанавливают нулевые Показания измерителя 11.

Коммутируют (размыкают) ключ 4, при этом прекращается прохождение тока по обмотке 1 испытуемого реле. Одновременно ключом 4 производят модуляцию сигнала несущей частоты, поступагацего от генератора 8 на вход 16 модулятора 6. Размыкание ключа 4 вызьшает размыкание управляющих электродов 25 и 26 пьезотранс- форматора 21, при этом добротность пьезотрансформатора резко возрастает и выходной сигнал несущей частоты на клеммах 18 изменяется с низкого уровня на высокий. Производят демодуляцию сигнала несущей частоты демоду лятором 9, при этом в момент коммутации ключа 4 сигнал низкого уровня на выходе демодулятора 9 меняется на сигнал высокого уровня (положительный перепад), что приводит к запус- ку измерителя 11.

Через промежуток времени, опреде- деляемый временем отпускания реле.

0

его контакт 2 размыкается, этим контактом производят модуляцию второго сигнала несущей частоты, поступающего от генератора 8 на вход 17 5 модулятора 7. В момент размыкания контакта 2 испытуемого реле сигнал низкого уровня несущей частоты на , выходе 19 модулятора 7 меняется на сигнал высокого уровня. Демодули- руют этот второй сигнал несущей частоты демодулятором 10, при этом в момент размыкания контакта 2 испытуемого реле сигнал низкого уровня на выходе демодулятора 10 изменяет5 ся на сигнал высокого уровня (положительный перепад), поэтому в момент размыкания контакта 2 испытуемого реле измеритель 11 фиксирует результат измерения (время отпус0 кания ).

Рассмотренные процессы иллюстрируются временньми диаграммами, показанными на фиг. 3. Кривые а и б показывают изменение состояния пус5 кового ключа 4 и изменение состояния контакта 2 испытуемого реле; кривые в и г - модулированные сигналы 1на выходах 18 и 19 модуляторов 6 и |7 соответственно, отражающие результаты модуляции контактами 4 и 2 сигналов несущей частоты генератора 8; кривые д и е - результат- демоду в

ляции сигналов в и г (сигналы

на выходах демодуляторов 9 и 10 соответственно) .

Разностный демодулированный сигнал, соответствующий интервалу времени между отрицательными перепадами демодулированных сигналов д , и е, представляет собой время срабатывания испытуемого реле, а разностный демодулированный сигнал, соответствующий интервалу времени между-положительными перепадами демодулированных сигналов д и е - время отпускания реле.

По предложенному способу процесс измерения времени срабатывания реле при использовании частотной модуляции и демодуляции осуществляют следующим образом.

В исходном состоянии устанавлива-. .ют пусковой ключ 4 (фиг. 4) в разомкнутое состояние, переключают измеритель 11 в режим, при котором запускающим и останавливающим сигнз лом на входах 20 и 21 являются отрицательные перепады напряжения.

нопкой Сброс измерителя 11 устаавливают нулевые показания измериеля 11.

Коммутируют ток питания испытуе ого реле, для чего переводят пускоой ключ 4 в замкнутое состояние. дновременно пусковым ключом 4 осуествляют частотную модуляцию сигнаа несущей частоты. Замыкание конактов ключа 4 вызывает замыкание по высокой частоте части сопротивления резистора 32 (фиг. 4 и фиг. 5). В результате этого в момент замыкания ключа 4 частота автогенератора 33 уменьшается.

Затем осуществляют частотную демодуляцию сигнала с помощью частотного демодулятора 6. Уменьшение частоты сигнала на выходе 18 модулятора 6 приводит к пропорциональному уменьшению амплитуды сигнала на выходе частотного демодулятора 9, поэтому на входе 20 измерителя 11 появляется отрицательный перепад, что приводит к запуску измерителя 11,

Через промежуток времени, определяемый временем срабатывания испытуемого реле, его контакт 2 .. мыкается. Осуществляют частотную модуляцию второго сигнала несущей частоты контактом 2. Замыкание контакта 2 вызывает изменение(уменьшение) частоты сигнала на выходе 19 модулятора 7. Производят демодуляцию этого второго сигнала несущей частоты частотным демодулятором 10. Уменьшение частоты сигнала на выходе 19 модулятора 7 приводит к уменьшению напряжения демодулированного сигнала на выходе демодулятора 10, что формирует отрицательный перепад на входе 21 измерителя 11, т.е. формируется сигнал Стоп, измеритель 11

фиксирует время срабатывания испытуемого реле.

Рассмотренные процессы иллюстрируются временными диаграммами, приведенными на фиг. 6.

Кривые а и б характеризуют процессы замыкания и размыкания пус-. кового ключа 4 и контакта 2 испытуемого реле соответственно, кривые в и г - процессы частотной модуляции сигналов а и б соответственно; кривые д и е - результат демодуляции сигналов в и г соответственно.

544398

Разностный демодулированный сигнал (разность сигналов д и е) характеризует время срабатывания и время отпускания испытуемого реле. 5 Для осуществления предложенного способа может быть использована также фазовая модуляция и фазовая демодуляция сигналов несущей частоты контактами пускового ключа и контакта- 0 ми испытуемого реле. При этом модуляторы 6 и 7 и демодуляторы 9 и 10 должны быть вьтолнены соответственно в виде фазовых модуляторов и фазовых демодуляторов.

15 В предложенном способе неодновременность замьпсания цепи обмотки испытуемого реле и появления сигнала Пуск на измерителе 11 определяется неопределенностью момента замыкания

20 (размыкания) пускового ключа 4 относительно сигнала несущей частоты генератора 8 (фиг. 1). Если моменту размыкания ключа 4 соответствует переход через нуль сигнала несущей

частоты (фиг. 3), сигнал на выходе демодулятора может измениться не ранее,чем через 1/4 периода следования сигнала несущейчастоты.Соответственно неодновременность моментов замыкания

0 (размыкания) контакта 2 и изменения : демодулированного сигнала достигает также 1/4 периода следования сигнала несущей частоты. Таким образом, максимальная погрешность от неоднород5 ности моментов изменения состояния пускового ключа (или контакта испытуемого реле) и моментов запуска (ос- .тановки) измерителя временных интервалов составляет 1/2 периода несу0 щей частоты. Если выбрать частоту несущего сигнала равной 100 кГц, то его период равен 10 мкс, а половина периода 5 мкс, т.е. погрешность измерения интервала времени в 1 мс

5 уменьшится до 0,5%. При более высо- кой частоте несущего сигнала указанная погрешность соответственно меньше.

При использовании частотной модуляции существенно повьшается помехоустойчивость .

По предлагаемому способу информативным (полезным) сигналом может быть изменение частоты несущего сиг нала, этот частотный сигнал может быть передан на значительное расстояние к измерителю временных интервалов, непосредственно у входов кото9

рого можно установить частотные демодуляторы. Паразитные наводки, вызванные коммутационными выбросами в цепи испытуемого реле, имеют амплитудный характер, поэтому не предаются по линиям связи и не искажают результат измерения. Аналогичные преимущества возникают и при использовании фазовой модуляции и демодуляции.

Формула изобретения

1. Способ измерения временных параметров электромагнитных реле, заключающийся в том, что на катушку испытуемого реле через коммутационный элемент подают напряжение, определяют время от момента коммутации напряжения, подаваемого на катушку испытуемого реле, до момента изменения состояния контакта испытуемого i реле, отличающийся тем.

10

что, с целью повышения точности, в момент срабатывания коммутационного элемента производят модуляцию и де- ,чодуляцию сигнала несущей частоты, в момент изменения состояния контакта испытуемого реле также производят модуляцию и демодуляцию сигнала несущей частоты, измеряемый временной параметр реле определяют как временной интервал между полученными демодулированными сигналами.

2.Способ до п. 1, отличающийся тем, что используют частотную модуляцию и демодуляцию сигналов несущей частоты.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют фазовую модуляцию и демодуляцию сигнала несущей частоты.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют амплитудную модуляцию и амплитудную демодуляцию сигналов несущей частоты.

Фиг./

фи9.2

контакт If разамк- нут(Р)

Кон т акт 2 Вы ход 18

Выход 15

Выход ScffO- дулятораЗ

Выходдено- Иуяяторап

Воемя срада- тыбания

Фиг.З

мя отпускания

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам измерения, временных параметров электромагнитных реле в процессе их изготовления. Цель изобретения - повышение точности измерения. На катушку испытуемого реле через коммутационный элемент подают напряжение, определяют время от момента коммутации напряжения, подаваемого на катушку испытуемого реле, до момента изменения состояния контакта испытуемого реле. дополнительно в момент срабатывания коммутационного элемента производят модуляцию и демодуляцию сигнала несущей частоты, в момент изменения состояния контакта испытуемого реле также производят модуляцию и демодуляцию сигнала несущей частоты, измеряемый временной параметр реле определяют как временной интервал между полученными демодулированными сигналами. Информативным сигналом может быть изменение частоты несущего сигна ла. Этот частотный сигнал может быть передан на значительное расстояние к измерителю временных интервалов, непосредственно у входов которого можно установить частотные демодуля - торы. Паразитные наводки, вызванные коммутационными выбросами в цепи испытуемого реле, имеют амплитудный характер, поэтому не передаются по линиям связи и не искажают результат та измерений. Аналогичные преимущест ва возникают и при использовании фазовой момУляции и демодуляции. 3 з.п. ф-лы, 6 ил. б (Л to СП ( оо со

jn

гЗ

I-U

3V

33

18

фиг. 5

Контакт

Контокт2

Вы ход П

Вы ход 13

Вшоддемо- ОдлятораЗ

Выхо 9емО ддлятораю

Вйемясро- уоть/да- ния

Редактор Л.Пчелинская

Отпускания, фиг.6

Составитель НеМалахова

Техред М.Ходанич КорректорМ.Демчик

/

UOifl&aHocn

Заказ 4718/50 Тираж 836Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4