Устройство для контроля сопротивления изоляции проводников Советский патент 1987 года по МПК G01R31/02 G01R27/00 

контроля сопротивления изоляции проводников. Дня достижения поставленной цели в устройство введены дефференци- рующие элементы 13.1, 13.2, элемент ИЛИ 14, распределитель 11, задатчик 15 допускоБого числа повреждений изоляции; в блок 17 протяжки - блок 12 зачистки изоляции. Устройство также содержит генератор 1 синхроимпульсов, преобразователь 2, источник 3 образцового напряжения, блок 4 индикации, счетчик 5, электропривод 6 намотки, приемный каркас - изделие 7 с пластиной-проводником 7.1, RC-триггер 8,

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной аппаратуре и может быть использовано для аттестационного контроля эмалированных проводов, используемых в электротехнической промышленности.

Цель изобретения - повьш1ение достоверности контроля сопротивления изоляции проводников.

Б устройстве КС-триггер имеет при рритет S-входа, а преобразователь выполнен на базе двухфазной ЩП- структуры динамического типа.

Такое исполнение устройства повышает достоверность контроля за счет диагностики в цикле измерения, расширяет технологические возможности за счет того, что при помощи электропривода, к которому не предъявляется специальных требований и без устройств стабилизации скорости намотки на прямоугольные каркасы, возможно осуществлять изготовление изделий широкой номенклатуры с прямоугольными каркасами при уменьшенных диаметрах наматываемого провода.

Это оказывается возможным за счет специальной упрощенной кинематической схемы намотки с использованием одного элетропривода и за счет осреднения результатов диагности еского контроля автоматически защищенного от изоляции участка провода, намотанного на каркас в количестве ряда витков. Одновременно с этим увеличе- на надежность электрического контакт по отношению к шине Общий при тех

ионизационный датчик 9, дифференци- ;шьный усилитель 10, блок 16 сравнения кодов, бобина 18 с контролируемым проводом 19, направляющий ролик 20. Такое исполнение устройства позволяет за счет диагностики в цикле измерения повысить достоверность контроля. Расширяются технологические возможности, так как при помощи электропривода можно осуществлять изготовление изделий широкой номенклатуры с прямоугольными каркасами при уменьшенных диаметрах наматываемого провода. 8 ил.

5

35

0

5

0

нологичности наматываемого изделия, так как выхо;,ной контакт - полоска удобен для последующей пайки либо контактирования с клеммой изделия.

Разрешающая способность устройства повышена исполнением RS-тригге- ра с приоритетом, переключающегося по передним фронтам управляющих импульсов, и это исключает потерю информации о точечных повреждениях изоляции.

Помехоустойчивость повьш1ена за счет использования в составе преобразователя сопротивления изоляции в электрический сигнал логического ypOBiM двухфазного динамического элемента на базе МПД-транзисторной структуры. Лднамическое состояние определяет уменьшение периода управ- ле1шя в сравнении со статическим преобразователем и, следовательно, увеличение помехоустойчивости. Период возможного действия помех . уменьшен и это определено свойствами динамических элементов преобразования информации.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - устройство зачистки изоляции с блоком управле- ния-таймером; на фиг.З - принципиальные схемы преобразователя, дифференциального усилителя и элемента образцового напряжения; на фиг.4 - принципиальные схемы элементов формирования числового преобразования и процессорного управления; на

J

фиг. 5 - диаграммы импульсов, поясняющие принцип работы преобразователя и дифференциального усилителя, где Uc - дааграмма синхроимпуль сов; U-JJ, и , UQ - диаграммы импульсов в соответствующих точках принципиальной электрической схемы; на фиг.6 - диаграммы импульсов, поясняющие работу детектора единицы, где Ug, и - диаграммы импульсов на входах; Q, Q - диаграммы импульсов на выходах; на фиг. 7 - диаграммы импульсов, поясняющие работу устройства при протяжке зачищенного от изоляции участка провода; на фиг. 8 - структурная схема преобразователя.

Устройство для контроля сопротивления изоляции проводников содержит генератор 1 синхроимпульсов (фиг.1) преобразователь 2, источник 3 образцового напряжения, блок 4 индикации, счетчик 5, электропривод 6 намотки, приемный каркас-изделие 7 с пластиной-проводником 7.1, электрически связанной с общей шиной устройства, RS-триггер 8, ионизационный датчик 9, дифференциальный усилитель 10, распределитель 11 импульсов, блок 12 зачистки изоляции, два дифференцирующих элемента 13.1 и 13.2, элемент ИЛИ 14, задатчик 15 допускового числа повреждений изоляции, блок 16 сравнения кодов и блок 17 протяжки.

Бобина 18 (фиг.1) с контролируемым проводом 19 установлена по оси вращения вертикально с возможностью съема провода спирально-кольцами посредством направляющего ролика 20 при тянущем усилии со стороны приемного каркаса 7.

Блок 12 зачистки изоляции содержит (фиг.2) таймер 21 электропривода 22, механическую передачу, имеющую в составе ведомый шкив 23, несущий шарнирно соединенные с ним коромысла 24 и 25, фиксированные в исходном положении пружинами 26. Плечи коромысел снабжены абразивами 27 и 28,

Генератор 1 синхроимпульсов выходом соединён с входом распределителя 11, с вторым выходом преобразователя 2 и через первый дифференцирующий элемент J3.I - с вторым входом RS-триггера 8, первый вход которого через дифференциальный усилитель 10 соединен с первым выходом

25

91903

преобразователя 2, источник образцового напряжения первым выводом соединен с общей шиной устройства, а вторым выводом - с вторым входом 5 дифференциального усилителя 10, выход которого соединен с первым входом RS-траггера 8, выход которого соединен с первым входом счетчика 5 и с вторым входом задатчика 15 допус Р кового числа повреждений изоляции, nepBbrii вход которого соединен с первым входом элемента 1-ШИ 14, выход которого через второй дифференцирующий элемент 13,2 соединен с третьим

входом счетчика 5, второй вход которого соединен с первым выходом распределителя 11, второй выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 14, выход счетчика 5 соединен

с вторым входом блока 4 индикации и с вторым входом блока 16 сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика 15 допускового числа повреждений изоляции и третьим входом блока 4 ивдикации, первый вход которого соединен с выходом блока 16 сравнения, первый вход элемента ИЛИ 14 соединен с вторым выходом блока 17 протяжки, первый выход которого

соединен с входом преобразователя 2. В составе ионизационного датчика 9 сопротивления изоляции (фиг.З) использован высокочастотный генератор 29, ионизирующий пространство между

35 электродом ионизатора и контактом 30 в месте протяжки провода. Роль конденсатора 31, подключенного к контролируемому проводу, выполняет емкость монтажа, причем изолирующей об40 кладкой этой емкости является сопротивление изоляции проводника провода 19.

В состав блока 4 индикации (фиг,4) 45 входят дешифраторы 32 и 33, подключенные к цифровым индикаторам 34 и 35, и индикатор 36 брака, выполненный на светодиоде .

50 В составе источника 3 (фиг.З) опорного напряжения - нагрузочный резистор 37 и двуханодный стабилитрон 38.

В составе задатчика 15 (фиг.4) 55 кнопочный номеронабиратель (табло) 39, преобразователь 40 кодов и регистр 41 с параллельным и последовательным вводом информации и управляющим РЕ -входом Тсяктирования.

512

В составе преобразователя 2 (фиг.З) - двухфазная динаг-шческая структура на МДП-транзисторах 42 - 44, принципиальная схема которой дана на фиг.З, а структурная схема, формирующая тактируемый инвертор, подключенный к тактируемому элементу задержки, дана на фиг.8,

Верхняя обкладка конденсатора 31 (фиг.З) контактирует с шиной, электрически объединяющей затвор МДП-транзистора 43, стоком соединенного с шиной Общий, а истоком - с МДП-транзисторами 42 и 44, образующими с конденсатором 45 двухфазную динами.ческую структуру преобразователя 2, На затворы транзисторов 42 и 44 поступает последовательность синхроимпульсов генератора , а на затвор транзистора 43 передается заряд емкости 31 монтажа, если изоляция контролируемого провода 19 в месте контакта обеспечивает необходимую величину импеданса (сопротивления) . А при повреждении изоляции высокочастотные токи ионизированного пространства замыкаются через проводник провода 19 на шину Общий. В состоянии высокого импеданса изоляции на затворе МДП-транзистора 43 осуществляется детектирование высокочастотных импульсов ионизатора и транзистор переходит в проводящее состояние (фиг.З, диагр.и ).

Работа устройства для контроля сопротивления изоляции проводников происходит следующим образом.

С момента включения устройства электропривод 6 (фиг.1) осуществляет намотку закрепленного на приемном каркасе 7 контролируемого провода 19 Одновременно включается электропривод 22 (фиг,2) блока 12 зачистки изоляции и ведомый шкив 23 приводитс во вращение. Под действием центробежных сил больших масс коромысла 24 и 25, преодолевая сопротивления фик- сируюшзнх пружин 26, поджимают абразивы 27 и 28 к протягиваемому проводу 19. Осуществляется его зачистка от- изоляции. Участок Е зачистки (фиг.7) определяется таймером 21, формирующим период работы устройства зачистки изоляции, по истечении которого коромысла 24 и 25 с прекращение вращения шкива 23 возвращаются в исходное положение. Таким образом, на приемный каркас 7 (фиг.З), снабжен36

ный проводящей пластиной 7.1, электрически связанной с щиной Общий, окажется намотанным защищенный от изоляции провод 19 с обеспечением

надежного электрического контакта между его проводником и шиной Общий при намотке ряда витков провода. А протяжка зачищенного участка через ионизационный датчик 9 обеспечивает диагностический контроль работы устройства с записью числа квантующих импульсов (фиг.7, диaгp.Q) в задатчике 15 (фиг.4). Последующая протяжка провода с изоляцией обеспечивает выявле- кие дефектов изоляции с пониженным относительно нормы или с нулевым импедансом, причем запись числового преобразования этих дефектов осуществляется в счетчике 5, а сравнение числовой информации - в блоке 16 сравнения кодов с отображением сравниваемой числовой информации и результата сравнения в блоке 4 индикации (фиг. О.

Для разделения на категории качества в регистр 41 задатчика 15 (фиг.4) перед пуском устройства вводится дополнительное число в соответствии с ранее принятым табличным

значением категорий посредством кио- почного табло 39 и преобразователя 40 кодов, что обеспечивает возможность уменьшить емкость блока 16 сравнения кодов и счетчика 5, если число квантуюш 1х импульсов зачищенного участка изоляции при последовательном вводе числа в регистр 41 осуществляется в режиме вычитания.

Неравномерность скорости протяжки, связанная с намоткой на прямоугольный каркас изделия, не оказывает существенного влияния на точность контроля, так как намотка нескольких витков с зачищенной изоляцией осред- няет результаты преобразования в режиме диагностики, идентичном режиму измерения.

Рассмотрим процесс формирования 50 числовой информации при сниженном импедансе (дефекте) изоляции контролируемого провода.

При прохо;вдении дефектного участка в ионизированном пространстве 55 ионизационного датчика 9 высокочастотные токи замыкаются на шину Общий (фиг.З) и емкость 31 монтажа передает нулевой потенциал на затвор МДП-транзистора 43 и транзистор запирается (фиг.5, днагр. 1) ). При поступлении импульса синхронизации t от генератора 1 (фиг.5, диагр.и через бткрываю1ниеся транзисторы 42 и 44 конденсаторы 45 и 46 (последни емкость монтажа) заряжаются до высокого потенциала UQ U (диагр. U и UQ), По окончании синхроимпульса запираются транзисторы 42 и 44 и высокий потенциал U поддерживается на выходе в течение времени хране- кия tjjp , пока конденсатор 45 сохраняет достаточный заряд. Следующей синхроимпульс открывает транзисторы 42 и 44 и подзаряжает конденсаторы до уровня и (диагр.и ). Таким образом, при входном нулевом сигнале

о

и обеспечивается инверсное преобразование на выходе преобразователя 2 с разрешающей способностью менее периода Т синхроимпульсов генератора 1 (диагр. и ) при сравнительно малой разрядно-зарядной емкости (порядка пикофарад) на МДП-структу- ре динамического типа, отличающейся малой мощностью управления и повышенной помехоустойчивостью в сравнении со статическими преобразователями, так как сокращено время активного управления.

Выходной сигнал преобразователя воздействует на вход дифференциального усилителя 10, выполненного на базе МДП-структуры с перекрестными связями плеч и с возможностью уставки соответствующего порога срабатывания уставкой резистивного делителя, получающего питание от источника 3 образцового напряжения. Дифференциальные свойства усилителя 10 обеспечивают его нечувствительность по отношению к возмущающим факторам внешних воздействий, а МДП-структу- ра позволяет выполнить его совместно с преобразователем 2 на одном кристалле и по единой технологии и тем самым наряду с указанными положительными эффектами МДП- структур получить выигрыш по ряду параметров и по плотности упаковки элементов блока управления в сравнении с известным устройством.

Рассматриваемое квазисостояние дефекта изоляции обеспечивает логическую единицу преобразованного более высокого уровня на выходе дифференциального усилителя 10 и срабатывание RS-триггера 8 (фиг.4 и 6,

919038

диагр. U|j), переходящего в состояние р|-о(фиг.6, диагр.Q). Возврат его в исходное состояние осуществляется продифференцированным передш1М фрон- 5 том синхроимпульса генератора 1 (фиг,6, диагр. и) на элементе 13.1 и в счетчике 5 заг1ись вается единица, (Запись в регистре 41 запрещена, так как по окончании работы блока 12 заtO чистки изоляции с выхода таймера 21 на управляющий РЕ-вход регистра поступает сигнал, запрещающий тактирование) .

S-вход в RS-триггере 8 - приори15 тетный (микросхема 564 ТР2), поэтому если дефект изоляции не точечный, а распределен на некоторой длине t (фиг.7), то и при наличии уровня логической единицы на R-входе триг20 гера (фиг.7, днагр. U) будет осуществляться квантова1ше с частотой синхроимпульсов генератора 1. Счетчик 5 суммирует каждый импульс изменений состояния RS-триггера 8

(фиг. 7, диагр.Q) в периоде разрешения на РЕ-входе импульсов с выхода распределителя 1 импульсов, причем этот период t „ выбирают в зависимости от конкретных требований и при нятой емкости счетчика 5. Импульсы t j разрешения чередуются с импульсами обнуления- счетчика 5 по R-входу и повторяются циклически. Элемент ИЛИ 14 обеспечивает развязку импуль35 сов обнуления счетчика 5 с выхода распределителя 11 импульсов и с выхода таймера 21, причем на R-вход поступает строб-импульс, формируемый дифференцирующим элементом 13,2.

40 Таким образом, числовая информация, накапливаемая в счетчике 5 для сравнения в блоке 16 сравнения кодов, периодически обновляется. Обеспечивается 100%-ный контроль изоляции

45 провода при изготовлении изделия с возможностью визуального разграни- че1тя по категориям качества в периодах измерений по показаниям цифровых индикаторов 34 и 35, а также от50 бракбвки по показанию индикатора 36, Брак, Обеспечена возможность записи результатов на цифропечать с последующей машиной отбраковкой.

55 Формула изобретения

Устройство для контроля сопротивления изоляции проводников, содержащее блок протяжки, состоящий из

электропривода с приемным каркасом н ионизационного датчика, генератор

, -

синхроимпульсов, преобразователь, источник образцового напряжения, дифференциалыйй усилитель, RS-триг i-ep, счетчик, блок сравнения, блок индикации, первый выход блока протяжки соединен с входом преобразователя, первый выход которого через дифференциальный усилитель соединен с первым входом RS-триггера, выход которого соединен с первым входом счетчика, выход блока сравнения соединен с первым входом блока индикации, первый вывод блока образцового напряжения соединен с общей шиной устройства, отличающееся тем, что, с целью повьппения достоверности контроля, в устройство введены первый и второй дифференци- рующие элементы, элемент ИЛИ, распределитель, задатчик допускового числа повреждений изоляции, а в бло протяжки введен блок зачистки изоляции, механически взаимодействующий с контролируемым проводом, при

5

0

5

этом второй выход блока протяжки соединен с первым входом элемента ИЛИ и с первым входом задатчика до- пускового числа повреждений изоляции, второй вход которого соединен с выходом RS-триггера, второй вход которого через первый дифференцирующий элемент соединен с выходом генератора синхроимпульсов, с вторым выходом преобразователя и с входом распределителя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторыми входами счетчика и элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ через дифференцирующий элемент соединен с третьим входом счетчика, выход которого соединен с вторым входом блока индикации и с вторым входом блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом зада1 -чика допускового числа повреждений изоляции и с третьим входом блока индиксщии, второй вывод источника образцового напряжения соединен с вторым входом дифференциального усилителя.

Изобретение относится к контрольно-измерительной аппаратуре. Может быть использовано для аттестационного контроля эмалированных про- водов, используемых в электротехнической промышленности. Цель изобретения - повышение достоверности

tli

г-т /

I JIJ. 7 L X

lie,

f/T

:

И.

UK

IWVB

Ua

Uo

Фи2.5

.6

trtTTin

ИДйГ

,r

аг.7

Редактор Т.Пилипенко Заказ 228/А4

Составитель Г.Сошина Техред Л.Сердюкова

Тираж 731

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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

Корректор И.Муска Подписное