Устройство для контроля электромагнита Советский патент 1988 года по МПК G05B23/02 

оо оо

СХ)

сх ю

Изобретение относится к конт роль- о-измерительной технике и может быть спользовано для контроля параметров электромагнита, не имеющего собствен- нык контактных групп

Цель изобретения - повышение эфективности контроля работы электромагнита за счет выявления сбоев в работе подвижной системы электроагнита путем формирования повторного воздействия управляющего сигнаа на обмотку электромагнита при его несрабатывании или недостаточной величине хода якоря,

На фиг,1 приведена функц1-юнальная схема предлагаемого устройства| на фиг „2 - диаграммы,, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит блок 1 питания, выключатель ., второй ключ 3j входные клеммы 4 и 5, датчик.6 тока дифференцирующий усилитель 7, усили- тех ь-ограничител:ь 8,, первый триггер ,

95 первьй ключ 10, амплитудный де- тектор 11,, блок, 12 вычитания, пороговый блок 13s второй триггер 14, элемент И 15, первьй одновибратор 16р третий элемент ИШ 17, второй счетчик 18j пятый триггер 19, первую линию 20 задержки четвертый триггер 21, третий триггер 22., дифференцирующий элемент 23j вторую линию 24 задерж-- ки, второй элемент 25 ЗАПРЕТ, шестой триггер 26J третий ключ 27, первый элемент 28 ЗАПРЕТ, второй однозибра- тор 29J первый счетчик 30j первый элемент HJDi 31, мультивибратор 32J второй элемент ИХШ 33j четвертый

элемент I-fflH 34, блок с элементом 35 индикации, шину 36 установки устройства в исходное состояние о

А1ЧПЛИТУДНЫЙ детектор 1 1 имеющий единичный коэффициент передачи состоит из диода 37, конденсатора 38;, повторителя 39 напряже ння дифференциального усилителя 40р резистора 41 и ключа 42в

Блок 12 вычитания содержит дифференциальный уси.гштель 43 и резисторы 44-47, Пороговый блок 13 состоит из дифференциального усилителя 48 и резисторов 49-51. Позициями 52-55-обоа- начены характерные моменты времени на диаграммах

Устройство работает С .ледующим образом

Перед началом пронер КИ к. входньш клеммам 4 и 5 устройств; подключают

0

0

0

0

5

обмотку электромагнита, а на шину 36 подают короткий импульс .(фиг,2а) для установки устройства в исходное состояние. По переднему фронту этого импульса устанавливаются в нулевое состояние счетчики 18 и 30, триггер 14 () устанавливается в нулевое состояние по инверсному выходу, триггеры 19 и 21 (фиг.2с) и триггер 22 через элемент ИЛИ 17 (фиг,2д) устанавливаются в нулевое состояние, а задним фронтом установочного импульса через элемент ИЛИ 31 триггеры 9 и 26 устанавливаются в единичное состояние по прямому выходу. При этом сигналом с прямого, выхода триггера 9 замыкается ключ 10, а сигналом с инверс ного выхода триг- гера 9 устанавливается логический ноль (фиг,2м) на вход элемента И 15, Сигналом с инверсного выхода триггера 26 устанавливается логический ноль (фиг.2ж) на управляющем входе ключа 27, вследствие чего ключ 27 находится в замкнутом состоянии, . Кроме того, на время действия импульса .установки исходного состояния замыкается ключ 42, разряжая конденсатор 38, тем самым устанавливая -на выходе амплитудного детектора Ы нулевой уровень напряжения, На выходе блока. 12 также устанавливается нулевой уровень напряжения (фиг.2к) , Режим работы блока 13 выбран так, что после подачи питания на схему на его выходе устанавливается напряжение логического нуля.

Режим работы одновибраторов 16 и 29 выбран так, что при подаче питания на схему на их выходах устанавливается нулевой уровень напряжения (фиГо2п из).

В таком состоянии устройство находится до начала проверок электромагнита.

Для начала проверок электромагнита включают выключатель 2. При этом управляющее напряжение с выхода блока 1 через ключ 3 поступает на входную клемму 4 (фиг,26S момент времени - точка 52), а пройдя через об мотку электромагнита (на фиг,1 не показана) на входную клемму 5 и датчик 6 тока4 Ток в обмотке электромагнита нарастает по Определенному закону.

Если подвижная система электромагнита не срабатывае т,. то нарастание тока в обмотке электромагнита проис

ходит без характерного провала (фиг.2в, момент времени между точками 52-53), обусловленного движением подвижной системы .электромагнита.

Падение напряжения на датчике 6 тока (фиг.2в), пропорциональное току, дифференцируется во времени дифференцирующим усилителем 7. Отсутствие характерного провала на кри вой нарастающего тока в обмотке электромагнита приводит к тому, что на выходе усилителя-ограничителя 8 (фиг.2л) отсутствует импульс, фиксирующий срабатывание электромагнита. Вследствие этого триггер 9 остается в единичном состоянии, а на его инверсном выходе сохраняется уровень логического нуля (фиг.2м), который поступает на первый вход элемента И 15. При этом ключ 10 остается в замкнутом состоянии и конденсатор 38 амплитудного детектора 11 заряжается до амплитудного напряжения, соответствующего установившемуся току в обмотке электромагнита. Напряжение с выхода амплитудного детектора 11 поступает на первый вход блока 12 вычитания, на второй вход которого поступает напряжение с выхода датчика 6 тока. Блок 12 фиксирует отсутствие разности напряжений на входах, вследствие чего на его выходе сохраняется нулевой уровень напряжения (фиг.2к), который не изменяет состояние блока 13

14, с инверсного выхода которого логический ноль поступает на второй вход элемента И 15, а элемент 35 индикации остается во включенном сое- тоянии и оповещает Ъ несрабатывании . электромагнита.

Одновременно управляющее напряжение (фиг.26) с клеммы 4 через ключ

27поступает на второй инвертирующий вход элемента 28 ЗАПРЕТ и запрещает его срабатывание, а по переднему фронту этого напряжения дифференцирующим элементом 23 формируется импульс (фиг.2г), который поступает на вход 50 триггера 22 и устанавливает его в единичное состоянии (фиг.2д), вследствие чего на первый вход элемента

28ЗАПРЕТ поступает сигнал логической

По переднему фронту импульса (фиг.2и) с выхода ждущего мультивибратора 32 через элемент ИЛИ 34 срабатывает ключ 3, который размыкается на время действия этого импульса и отключает блок 1 питания от входной клеммы 4 (фиг.26, момент времени - точка 53).

г

Одновременно импульс (фиг.2и) с

45 выадда ждущего мультивибратора 32 через элемент ИЛИ 33 поступает на управляющий вход ключа 42, который замыкается обеспечивая разряд конденсатора 38 амплитудного детектора 11.

Таким образом, схема устройства контроля автоматически возвращается в первоначальное состояние и подготавливается к приему управляющего

единицы, а пройдя линию 24 задержки, 55 напряжения на входную клемму 4 устройства.

время tg, которой выбрано из условия полного срабатывания электромагнита, указанный импульс (фиг.2е) через эле15

,п

- .

3888324

мент 25 ЗАПРЕТ, который не препятствует прохождению данного импульса, так как на его втором инвертирующем входе присутствует уровень логического нуля с выхода триггера 19, поступает на вход триггера 26, который по заднему фронту поступившего импульса срабатывает и устанавливается в нулевое состояние. На инверсном выходе триггера 26 появляется сигнал логической единицы-(фиг.2ж), под действием которого размьшается ключ 27 и снимает сигнал запрета с второго инвертирующего -входа элемента 28 ЗАПРЕТ, что приводит к его срабатыванию, так как на его первом входе присутствует логическая единица с выхода триггера 22. Напряжение логической единицы с выхода элемента 28 ЗАПРЕТ запускается одновибратор 29, на выходе которого формируется импульс (фиг.2з), по переднему фронту которого через элемент ИЛИ 17 устанавливается в нулевое состояние триггер 22 (фиг.2д), а также запускается ждущий мультивибратор 32. По заднему фронту импульса (фиг.2з) через элемент ИЛИ 31 устанавливается в единичное состояние триггер 26. При этом на инверсном выходе триггера 26 устанавливается уровень логического нуля (фиг,2ж), вследствие чего .ключ 27 замыкается, а сам импульс (фиг.2з) записывается в счетчик 30.

По переднему фронту импульса (фиг.2и) с выхода ждущего мультивибратора 32 через элемент ИЛИ 34 срабатывает ключ 3, который размыкается на время действия этого импульса и отключает блок 1 питания от входной клеммы 4 (фиг.26, момент времени - точка 53).

20

25

30

35

г

Одновременно импульс (фиг.2и) с

выадда ждущего мультивибратора 32 через элемент ИЛИ 33 поступает на управляющий вход ключа 42, который замыкается обеспечивая разряд конденсатора 38 амплитудного детектора 11.

Таким образом, схема устройства контроля автоматически возвращается в первоначальное состояние и подготавливается к приему управляющего

напряжения на входную клемму 4 устройства.

По окончании импульса (фиг.2и) с .выхода ждущего мультивибратора 32

51

(фиг,2и5 момент времени - точка 54) замыкается ключ 3. и с. выхода блока 1 через выключатель 2 управляющее напряжение вновь поступае .т на входную клемму 4 (фиго2в5 момент времени - точка 54), а пройдя через обмотку электромагнита - на клемму 5 и датчи 6 тока.

Если подвижная сист ема электронаг нита срабатывает5 то нарастание тока в обмотке электромагнита происходит

С характерным провалом ( мо- I мент времени между точками 54-55), обусловленного движением подвижной : системы электромагнита Падение нап iряжения на датчике 6 тока (фиг„2в5 момент времени меж;л;у точками 54 и 55 пропорциональное току, дифференци- руется во времени дифференцирующим усилителем 7« Усилитель-ограничитель 8 вьщеляет и усилинает импульс отрицательной полярности (фиго2л), :задним фронтом которого триггер 8 . по прямому выходу устанавливается ;в нулевое состояние размыкая тем самым ключ 10, а по инверсному вы- :ходу устанавливается уровень логической единицы (фиг,2м), который поступает на первый вход элемента И 15..

Согласно схеме конденсатор 38 заряжается до амплитудного значения напряженияJ соответствующего току срабатывания электромагнита Это напряжение поступает на первый вход блока 12,, на второй вход которого поступает напряжение с датчика 6 тока. При этом на выходе блока 12 вычитания устанавливается напряжени равное разности напряжений соответсвующих началу (U,) и окончанию (U) движения якоря подвижной системьЕ электромагнита (фиго.2в) при L его срабатывании о Это напряжение с выхода блока 12 поступает на вход порогового блока 13„ При этом если разность напряжений U,-l.j, определяющая ход якоря электромагнита5 не превышает напряжение опорной шины

и

оп

(фиг.2к)5, выбранное по минимально допз стимой величине хода якоря, при которой электромагнит функционирует нормально 5 то на выходе блока 13 сохраняется напряжение логического нуля, которьш не изменяет состояние триггера 14 с инверсного выхода которого логический ноль поступает на второй вход элемента И 15, которьй

не срабатьшает., несмотря на присутствие логической единицы с инверсного выхода триггера 9. Элемент 35 индикации также остается во включенном сос

срабатывание электромагнита не произошло. Остальная часть схемы устройства работает аналогично описанному. При этом импульс с выхода одновибра- тора 29 (фиг,2з) также записывается в счетчик 30, в котором будет в этом случае записано два импульса9 я задним фронтом этого импульса в отличие от описанного через элемент ИЛИ 31 устанавливается в единичное состояние триггер 9з вследствие чего эамы- кается ключ 10 и устанавливается уровень логическрго нуля (фиг„2м) на первом входе элемента И 15.

Если подвижная система электромагнита срабатывает и разность напряжений из-и4(фиг„2в) определяющая ход якоря электромагнита превышает напряжение опорной шины и (,п (фиг.2к)5 то на выходе порогового блока 13 формируется импульс положительной поляр- ностИэ которым триггер 14 устанавливается в нулевое состояние /зследст- вие чего на его инверсном выходе появляется уровень логической единицы (фяг,2н) который поступает на второй

,:;

.5

0

вход элемента И 15j на первом входе которого (как описывалось ) 5 присутствует сигнал логической единицы с инверсного выхода триггера Э (фиг. 2м),, который установился в еди нично.е состояние по инверсному выходу, по заднему фронту импульса с выхода усилителя-ограничителя 8 (фиг, 2л),. При наличии единичных сигналов на обоих входах элемент И 15 срабатывает, а передним фронтом напряжения с выхода элемента И 15 запускается одновибратор 16,, к оторый формирует импульс (фиг.2п), По переднему фронту импульса (фиг«2п) через элемент ИЛИ 17 устанавливается в нулевое состояние триггер 22 (фиГг,2д) и устанавливается в единичное состояние триггер 19,, зыходньЕм сигналом КОТОРОГО запрещается срабатывание элемента 25 ЗАПРЕТ, тем самым предотвращается формирование импульса на - выходе одновибратора 29, фиксирующего сбои в работе подвижной системы электромагнита а сам импульс записывается в счетчик 18 импульсов

Кроме того, пройдя линию 20 задержки (фиг.2р), время tj которой выбрано из условия полного срабатывания электромагнита, указанный импульс поступает на вход триггера 21 и устанавливает его в единичное состояние (фиг.2с), Сигнал логической единицы с выхода триггера 21 через элемент ШШ 34 поступает на управляющий вяод ключа 3, который размыкается и отключает управляющее напряжение от клеммы 4 устройства (фиг.26). Погасание элемента 35 индикации оповещает о срабатывании подвижной системы электромагнита и достаточной величине хода якоря, необходимой для нормального функционирования электромагнита

В случае, если за все время проверки подвижная система электромагнита не сработала, то после заполнения счетчика 30 (разрядность счетчика выбирается из условия подсчета с Максимального количества сбоев в работе подвижной системы электромагнита) на его прямом выходе устанавливается сигнал логической единицы, который через элемент ИЛИ 34 поступает на управляющий вход ключа 3, который срабатывает и отключает управляющее напряжение от клеммы- 4 устройства.

Устройство позволяет осуществлять визуальный контроль каждого сбоя в работе подвижной системы электромагнита, для чего достаточно к npjfMOMy выходу триггера 26 подключить светодиодный индикатор, погасание которого -оповещает о сбое в работе подвижной системы электромагнита. По окончании проверки размыкается выключатель 2.

Оценка сбоя в работе подвижной системы электромагнита осуществляется путем сравнения показателей счет чиков 18 и 30

Если в счетчике 18 и 30 записалось по одному импульсу, то сбой в работе подвижкой системы электромагнита является случайным.

Если в счетчике 18 записался один импульс, а в счетчик 30 два и более, то сбой в работе подвижной системы электромагнита является действительным, вызванным нарушением параметров ее срабатывания.

Если в счетчик 18 записался один импульс, а в счетчик 30 ни одного.

0

5

5

то подвижная система электромагнита сработала без сбоя.

Если в счетчик 18 не записалось ни одного импульса, а счетчик 30 заполнился полностью, то подвижная система электромагнита не срабатываЛ с

Формула изобретения

Устройство для контроля электромагнита, содержащее блок питания, выключатель, первый и второй ключи, 5 датчик тока, дифференцирующий усилитель, усилитель-ограничитель, первый и второй триггеры, амплитудный детектор,-, блок вычитания, пороговьй блок, элемент И, первый одновибратор, первый и второй счетчики, первый элемент 3AIIFET, первый и второй элементы ИЛИ, ждущий мультивибратор и блок индикации, вход которого соединен с прямым выходом второго триггера инверсный выход которого связан с первым входом элемента И, выход которого подключен к входу первого одновибратора, а второй вход - к инверснойу выходу первого триггера, прямой выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, сигнальный вход которого, вход уменьшаемого блока вычитания, вход дифференцирующего усилителя и вход датчика тока связаны с первой клеммой, служащей р,пя подключения контролируемого электромагнита, вторая клемма соединена с выходом второго ключа, сигнальный вход которого через выключатель связан с выходом блока пи- тания, сигнальный вход амплитудного детектора подключен к выходу первого ключа, управляющий вход - к выходу второго элемента ИЛИ, а выход - к входу вычитаемого блока вычитания, выход которого соединен с входом порогового блока, выход .которого связан с нулевым входом второго триггеоа, единичный вход которого, первые входы первого и второго элемен-

тон ИЛИ и входы сброса первого и второго счетчиков подключены к установочному входу устройства, выход дифференцирующего усилителя соединен с входом усилителя-ограничителя, выход которого связан с нулевым входом первого триггера, единичньй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, второй вход второго

0

5

0

5

элемента ИЛИ соединен с выходом хаду- щего мультивибратора, счетный вход второго счетчика связан с выходом первого одновибратора, о.т л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности контроля за счет выявления сбоев в работе подвижной системы электромагнита, в устройство введены третий и четвертый элементы ИЛИ,третий, четвертый, пятьй и шестой триггеры, первая и вторая линии задержки, дифференцирующий элемент, второй элемент ЗАЛРЕТ, третий ключ и второй одновибратор, вход которого соединен с выходом первого элемента ЗАПРЕТ, а выход - с счетным входом первого счетчика ,с первым входом третьего элемента HJDi, с вторым входом первого элемента ИЛИ и с входом ждущего мультивибратора, инвертирующий вход первого элемента ЗАПРЕТ связан с выходом третьего ключа, а прямой вход - с прямьм выходом третьего триггера, единичный вход которого и вход второй линии задержки подключены к выходу дифференцирующего элемента, а нулевой вход - к выходу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого, единичный вход пятого триг

гера и вход первой линий задержки соединены с выходом первого одновибратора, третий вход третьего элемента ИЛИ и нулевые входы четвертого и пятого триггеров подключены к установочному входу устройства, сигнальный вход третьего ключа и вход дифференцирующего элемента соединены с выходом второго ключа, управляющий вход третьего ключа связан с инверсным выходом шестого триггера, единич- ньй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а нулевой вход- к выходу второго элемента ЗАПРЕТ, инвертирующий вход которого соединен с прямым выходом пятого триггера, а прямой вход - с выходом второй линии задержки, выход первой линии задержки связан с единичным входом четвертого триггера, прямой выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика третий вход - с выходом ждущего мультивибратора, а выход - с управляющим входом второго ключа, выход третьего

элемента ИЛИ связан третьего триггера.

с нулевым входом

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля электромагнитов, не имеющих собственных контактных групп. Цель изобретения - повьшение эффективности контроля электромагнитов.Устройство содержит ;блок питания, выключатель, три ключа, две клеммы для подключения обмотки электромагнита, датчик тока, дифференцирующий усилитель, усилитель- ограничитель, шесть триггеров, амплитудный детектор, блок вычитания, пороговый блок, элемент И, два одно- вибратора, четыре элемента ИЛИ, два счетчика, две линии задержки, дифференцирующий элемент, два элемента ЗАПРЕТ, ждущий мультивибратор, блок индикации и шину установки устройства в исходное состояние. Устройство позволяет выявить сбои в работе подвижной системы электромагнита с одновременным фиксированием полного срабатывания электромагнита при достаточной величине хода якоря. 2 ил. (Л