Устройство для контроля электромагнита Советский патент 1987 года по МПК G05B23/02 

10

J5

11290266

Изобретение относится к контроль, но-измерительной те снике и может быть использовано для контроля параметров электромагнитов постоянного тока, не имеющих собственных контактных групп.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и повышение достоверности контроля путем обеспечения контроля предельного быстродействия возвратного механизма электромагнита в автоматическом режиме.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит блок Гпитания, выключатель 2, второй; ключ 3, генератор 4 импульсов, третью входную клемму 5, первую входную клемму 6, датчик 7 тока, дифференцирующий усилитель 8, усилитель-ограничитель 9, первый RS-триггер 0, амплитудный детектор I), диод 12, конденсатор 13, повторитель 14 напряжения, первый дифференциальный уси- литель 15, третий ключ 16, первый ключ 17, первую выходную клемму 18, блок вычитания 19, второй дифференциальный усилитель 20, первый входной резистор 21, первый согласующий резистор 22, второй согласующий резистор 23, резистор 24 обратной свя20

25

ни эт кл ве ли на вы ва об эл пу ну пу Кр са мы то ли то ст вы та же

ра че ус же

хо . ма

т ч г ми п п и т м ч э в и п (

30

зи, пороговый блок 25, третий дифференциальный усилитель 26, третий 27 и четвертый 28 согласующие резисторы, выходной резистор 29, второй RS-триггер 30, элемент ЗШ, одновиб- ратор 32, элемент 33 запрета, второй счетчик импульсов 34, второй элемент 35ИЛИ, вторую входную клемму 36, пер вый элемент 37 ИЛИ, дифференцирующий элемент 38, первый счетчик импульсов 39, первый 40 и второй 41 счетные триггеры, ждущий мультивибратор 42, элемент 43 индикации, второй входной резистор 44, источник 45 опорного

напряжения, вторую выходную клемму 46 1

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

Перед началом проверки к входным клеммам 5 и 6 устройства подключают обмотку электромагнита, а на входную клемму 36 подают короткий импульс (фиг. 2а) для установки устройства в исходное состояние. При этом задним фронтом этого импульса триггер 10 устанавливается в единичное состоя-

5

0

5

ние по прямому выходу. Сигналом с этого выхода триггера 10 замыкается ключ 17 (фиг. 2(), а сигналом с инверсного выхода, триггера 10 устанавливается логический ноль (фиг. 2н) на вход элемента 31 И, на инверсном выходе триггера 30 также устанавливается логический ноль (фиг. 2л() и обнуляется счетчик 34. Пройдя через элемент 37 ИЛИ, установочный импульс поступает на вход установки в нулевое состояние счетчика 39 импульсов и обнуляет его (фиг. 2г). Кроме того, на время действия импульса установки исходного состояния замыкается ключ 16, разрежая конденсатор 13 (фиг. 2с-), тем самым устанавливая на выходе амплитудного детек- тора II и выходной клемме 18 устройства нулевой уровень напряжения. На выходе блока 19 вычитания также ус- тан-авливается нулевой уровень напряжения ( фиг. 2к),

Режимы работы блока 25 и одновиб- ратора 32 выбраны так, что при подаче питания н-а схему на их выходах устанавливается отрицательное напряжение (фиг. 2д,п).

В таком состоянии устройство находится до начала проверок электро- . магнита..

Дпя начала проверок электромагнита включают выключатель 2. При этом через ключ 3 запускается управляемый генератор 4 импульсов, который формирует прямоугольные импульсы (фиг. 25-е) с изменяняцейся паузой, которые поступают на входную клемму 5, а . пройдя через обмотку электромагнита (не покг1зана) - на входную клемму 6 и датчик 7 тока. Ток в обмотке электромагнита нарастает по определенному закону. Падение напряжения на датчике 7 тока (фиг. 2.) от величины U,) до Uj, пропорциональное току, через электромагнит дифференцируется по времени дифференцирующим усилителем 8. Усилитель-ограничитель 9 вьщеляет и усиливает импульс отрицательной полярности (фиг. 2и), задним фронтом которого триггер 10 по прямому выходу устанавливается в нулевое состояние, размыкая тем самым ключ 17 (фиг. 2 X).

0

5

0

5

5

Конденсатор 13 заряжается до амплитудного значения напряжения, соответствующего току срабатывания электромагнита (фиг. 2с). :Это напряжение

31

поступает на выходную клемму 18 и на вход блока 19 вычитания, на дру гой вход которого поступает напряжение с датчика 7 тока. При этом на выходе блока 19 вычитания устанавливается напряжение, равное разности напряжений, соответствующих началу (и ) и окончанию (U-) движения якоря электромагнита (фиг. 2ж) при его срабатывании. Это напряжение с выхода блока 19 вычитания поступает на прямой вход порогового блока 25. При этом, если разность напряжений определяющая ход якоря электромагнита, превышает напряжение опорной ши

ны и р (фиг. 2 к), выбранное по минимально допустимой величине хода якоря , при которой электромагнит функционирует нормально, то на выходе порогового блока 25 формируется импульс положительной полярности (фиг. 2л), по заднему фронту которого триггер 30 по инверсному выходу устанавливается в единичное состояние (фиг. 2м), и этот сигнал поступает на вход элемента 31И, на второй вход которого также единичный сигнал (фиг. 2н) поступает с инверсного выхода триггера 0, который установился в единичное состояние по заднему фронту импульса с выхода усилителя- ограничителя 9 (фиг. 2 и). При наличии единичных сигналов на обоих входах элемента 31И срабатывает и передним фронтом импульса с его выхода 35 формируется второй импульс обну- запускается одновибратор 32, который ления (фиг. 2р), который записываетформирует импульс (фиг. 2п), поступающий на первый вход элемента 33 запрета, на втором (запр ещающем) вхо де которого присутствует импульс с выхода генератора 4 импульсов, по переднему фронту которого на время его действия подается сигнал, запрещающий срабатывание элемента 33 запся в счетчик 34 импульсов.

Третий импульс с выхода генератора 4 (фиг. 2 г) поступает с уменьшен- 40 ной паузой между импульсами по сравнению с паузой между первым и вторым импульсами генератора 4. Под действием третьего импульса процессы в схеме также повторяются и третий имрета, а также формируется дифферен- 45 пульс (фиг. 2р) записывается в счет- цирующим элементом 38 импульс (фиг.2), чик 34. который поступает на счетный вход счетчика 39 импульсов и записывает единицу в его младший разряд. Счет50

Таким образом, при длительности паузы, равной паузе между вторым (фиг. 2Ь) и третьим (фиг. 2г) импульсами, наступает предельное быстродействие возвратного механизма электромагнита, так как при поступлении четвертого импульса (фиг. 2) возвратный механизм электромагнита

чи к 39 устанавливается в нулевое состояние каждый раз, когда на выходе усилителя-ограничителя 9 формируется импульс (фиг. 2ч), обусловленный движением якоря электромагнита, который через элемент 37 ИЛИ поступает 55 успевает сработать и вернуться в на вход установки счетчика 39 импуль- первоначальное положение. При этом сов в нулевое состояние.импульс обнуления (фиг. 2о) не форгг ,

По окончании импульса с выхода мируется и в счетчик 34 больше им- генератора 4 импульсов (фиг. .Б) сни- пульсов не записывается. По передне

мается сигнал запрета с соответству- юп1его входа элемента 33 запрета, д другой вход которого после срабатывания электромагнита поступил импульс с выхода одновибратора 32 (фиг. 2п). При этом на выходе элемента 33 запрета формируется импульс (фиг. .р), который поступает на счетный вход счетчика 34 и на вход элемента 35 ИЛИ, пройдя через который этот импульс задним фронтом устанавливает триггер 0 по прямому выходу в единичное состояние, и сигналом с его выхода снова замыкается ключ 17

5 (фиг. 2х). По инверсному выходу триггера 10 устанавливается логический ноль (фиг. 2н), также как и по ин- версному выходу триггера 30 (фиг. 2м). На время действия импульса с выхода

0 элемента 35 ИЛИ замыкается ключ 16 и разряжается конденсатор 13 (фиг. 2с) амплитудного детектора 11, а сам импульс с выхода элемента 33 запрета записывается в счетчик 34 импульсов.

5 Если быстродействие возвратного механизма контролируемого электромагнита не достигло предельного значения или параметры его срабатывания по быстродействию достигли предель0 ного значения, то при поступлении второго импульса с выхода генератора 4 импульсов (фиг. 2Ь) процессы в схеме повторяются аналогично действию первого импульса (фиг. 2Si), такся в счетчик 34 импульсов.

Третий импульс с выхода генератора 4 (фиг. 2 г) поступает с уменьшен- ной паузой между импульсами по сравнению с паузой между первым и вторым импульсами генератора 4. Под действием третьего импульса процессы в схеме также повторяются и третий импульс (фиг. 2р) записывается в счет- чик 34.

Таким образом, при длительности паузы, равной паузе между вторым (фиг. 2Ь) и третьим (фиг. 2г) импульсами, наступает предельное быстродействие возвратного механизма электромагнита, так как при поступлении четвертого импульса (фиг. 2) возвратный механизм электромагнита

успевает сработать и вернуться в первоначальное положение. При этом импульс обнуления (фиг. 2о) не форгг ,

му фронту четвертого импульса с выхода генератора (фиг. 2а) формируется импульс (фиг. 2), который поступает на счетный вход счетчика 39 и записывает единицу в его младший разряд.

Если возвратный механизм электромагнита не успевает за время паузы между импульсами (фиг. 2г,а),вернуться в пepвoнaчaлiзнoe состояние, т.е. частота следования импульсов с выхода генератора 4 превышает предельное быстродействие возвратного механизма электромагнита, то импульс на выходе усилителя-ограничителя 9 не формируется и на вход установки в нулевое состояние счетчика 39 не поступает (фиг. 2 U).

В этом случае счетчик 39 не устанавливается в нулевое состояние и в первом разряде счетчика остается логическая единица, которая записал-ась по переднему фронту ч етвертого импульса генератора (фиг. 2а). При

fO

12902666

MOM генераторе 4 импульсов. В данном случае это длительность паузы между вторым и третьим импульсами генератора 4 (фиг. 2&, г).

. Если возвратный механизм электромагнита не обеспечивает необходимого быстродействия, то счетчик 39 не зап- полняется, а заполняется счетчик 39 и после записи в его старший разряд единицы отключается вход генератора 4 от блока 1 питания и производится включение элемента 43, что свидетель- ствует об негодности электромагнита по быстродействию возвратного меха- низма.

Амплитудный детектор 11 с помощью дифференциального усилителя 15, повторителя 14, диода 12 и конденсатора 13 обеспечивает измерение и запоминание в течение указанного интервала времени значения напряжения U.

Блок 19 вычитания с noMOnjbm операционного усилителя, выполненного на дифференциальном усилителе 20,

20

этом не формируется импульс и на вы- резисторе 24 обратной связи и согла- ходе блока 25 (фиг. 2л)так как ход сующих резисторах 22 и 23, определя- якоря электромагнита не достигает ет разность значений U,-U2. своего минимального значения (фиг.2к), Пороговый блок 25 с помощью диф- а также не размыкается ключ 17 ференциапьного усилителя 26 и согла- (фиг. 2х) и конденсатор 13 амплитуд- - сующих резисторов 27, 28 и 29 опре- ного детектора 11 заряжается до амп- деляет превышение значения U, -U по литудного значения напряжения, соот- .опорным значениям, заданным источником 45.

Устройство позволяет осуществлять 35 визуальный контроль каждого полного срабатывания электромагнита, для чеветствующего установившемуся току после срабатывания электромагнита (фи1. 2с).

При поступлении пятого импульса с выхода генератора 4 (фиг. 2е) по его переднему фронту формируется импульс (фиг. 2), от которого на выходе старшего разряда счетчика 39 появляется логическая единица (фиг. 2т), под действием которой размыкается ключ 3 (фиг. 2ср) и отключается вход генератора 4 от блока 1 питания, вследствие чего прекращается формирование импульсов с выхода генератора (фиг. 2е).

Одновременно запускается ждущий мультивибратор 42 (фиг. 2и), выход- 50 и проверку стабильности работы элекго достаточно к первому выходу триггера 30 подключить светодиодный индикатор, погасание которого оповеща40 ет о полном срабатывании электромагнита.

Для измерения фактического тока срабатывания электромагнита в процессе контроля на выходной клемме 18

45 измеряют напряжение вольтметром,

шкалу которого в этом случае целесообразно проградуировать в единицах тока.

Устройство позволяет проводить

ным импульсом которого включается элемент 43 индикации, который оповещает об окончании определения предельного быстродействия электромагнитромагнита. при предельных значениях быстродействия возвратного механизма электромагнита, для чего генератор 4 импульсов включают в режим работы на

та, которое равно длительности паузы фиксированной частоте. Предлагаемое

между предпоследний и последним им-устройство имеет более широкие функпульсами, записанными в счетчик 34,циональные возможности, так как позкоторая известна и задается с требу-воляет контролировать не только ток

емой точностью измерения в управляе-срабатывания и работу возвратного

и проверку стабильности работы элекго достаточно к первому выходу триггера 30 подключить светодиодный иникатор, погасание которого оповещает о полном срабатывании электромагнита.

Для измерения фактического тока срабатывания электромагнита в процессе контроля на выходной клемме 18

измеряют напряжение вольтметром,

шкалу которого в этом случае целесообразно проградуировать в единицах тока.

Устройство позволяет проводить

тромагнита. при предельных значениях быстродействия возвратного механизма электромагнита, для чего генератор 4 импульсов включают в режим работы на

механизма, но и обеспечивает в автоматическом режиме контроль быстродействия возвратного механизма электромагнита за счет определения минимального времени возврата возвратного механизма электромагнита при срабатывании с эдновременным повьшением достоверности контроля за счет фиксирования срабатывания электромагнита лишь при достаточной величине хода якоря.

Кроме того, устройство позволяет производить многократное измерение тока срабатывания при необходимой величине хода якоря электромагнита, что также расширяет его функциональные возможности.

Формула изобретения

Устройство для контроля электромагнита, содержащее последовательно соединенные дифференцирующий усилитель и усилитель-ограничитель, подключенный выходом к R-входу первого RS-триггера, S-вход которого соединен с управляющим входом амплитудного детектора, прямой выход - с управляющим входом первого ключа, соединенного выходом с сигнальным входом амплитудного детектора, вход первого ключа является первой входной клеммо устройства и соединен с первым выходом датчика тока и входом дифференцирующего усилителя, последовательно соединенные ждущий мультивибратор и элемент индикации, а также блок питания, подключенный выходом к первому выводу выключателя, генератор импульсов, соединенный выходом через дифференцирующий элемент со счетным входом первого счетчика импульсов, выход старшего разряда которого подключен к входу ждущего мультивибратора, а вход установки в нулевое состояние - к выходу первого элемента ИЛИ подключенного первым входом к выходу усилителя-ограничителя, а второй вход первого.элемента ИЛИ является второй входной клеммой устройства, а также

5

0

5

второй элемент ИЛИ и третью входную клемму, выход амплитудного детектора является первой выходной клеммой устройства, второй вывод датчика то- 5 ка соединен с общей шиной устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства и повышения достоверности контроля путем обеспе- 0 чения контроля предельного быстродействия возвратного механизма электромагнита в автоматическом режиме, в устройство введены элемент И, одно- вибратор, элемент запрета, второй счетчик импульсов, второй ключ, второй RS-триггер, пороговый блок и блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, второй вход - с первым выводом датчика тока, а выход - с входом порогового блока, выход которого соединен с R-входом второго RP-триггера, S-вход которого соединен с S-входом первого RS-триггера и с выходом второго элемента ИЛИ, инверсный выход второго RS-триггера соединен с первым -входом элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого RS-триггера, выход элемента И соединен через одновибратор с первым входом элемента запрета, второй инвертирующий вход которого соединен с выходом генератора импуль- . сов, выход элемента запрета соединен 5 со счетным входом второго счетчика импульсов и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с второй входной клеммой устройства и входом установки в ну- 0 левое состояние второго счетчика импульсов, выход старшего разряда первого счетчика импульсов соединен с управляющим входом второго ключа, вход которого соединен с вторым вы- 5 водом выключателя, а выход - с входом генератора импульсов, выход которого соединен с третьей входной клеммой устройства, второй выходной клеммой которого; является прямой выход 0 второго RS-триггера,

0

gyuff.l

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля параметров электромагнитов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и повьшение достоверности контроля за счет контроля предельного быстродействия возвратного механизма электромагнита в автоматическом режиме. Устройство содержит блок питания, выключатель, два ключа, генератор импульсов, входные и выходные клеммы, датчик тока, дифференцирующий усилитель, усилитель ограничитель, два RS-триггера, амплитудный детектор, блок вычитания, пороговый блок, элемент И, одновибра- тор, элемент запрета, два счетчика, два элемента ИЛИ, ждущий мультивибратор и элемент индикации. За счет введения блока вычитания, порогового блока, второго счетчика, второго RS- триггера, элементами, элемента запрета и одновибратора обеспечивается контроль предельного быстродействия возвратного механизма электромагнита в автоматическом режиме, что расширяет функциональные возможности устройства и повышает достоверность контроля. 2 ил. (Л to со О (О а Од