Устройство для контроля продолжительности работы электродвигателя подъемно-транспортного средства Советский патент 1990 года по МПК G07C5/10 

скому

машин

ческог

чения

может

ных

дах

за счет вок, об им пуль го гаи.

Изобретение относится к автоматиче- -чету рабочего и нерабочего времени в частности к устройствам автомата- контроля продолжительности вклю- двигателя и его восстановления, и быть использовано на грузоподъем- крэнах с электродвигателями в приво- пе|(вмещений груза. Це Ь изобретения - повышение помехо- устойчфвости, быстродействия и точности автоматизации начальных устано- }спечения защиты от злектрических :ных помех, предотвращение ложно- возДействия их на исполнительный ор- о( еспечение визуальной индикации текущего значения продолжительности включения.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства; на фиг.2 - временная диаграмма 1)аботы формирователя импульсов.

Устройство содержит электродвигатель 1, трансформатор 2 напряжения, формирователь 3 импульсов, преобразователь 4 частоты, первый элемент И-НЕ 5, первый элемент НЕ 6, второй 7 и третий 8 элементы И-НЕ, реверсивный блок 9 памяти, конденсатор 10, резистор 11, транзистор 12, элемент НЕ 13, седьмой элемент И-НЕ 14, деш ифратор 15, индикатор 16, элементы НЕ 17-21, пятый 22 и шестой 23 элементы И- НЕ, резистор 24, первый триггер 25, резистор 26, конденсатор 27, транзистор 28, резисторы 29-32, транзистор 33, элемент НЕ 34, триггеры 35 и 36, четвертый элемент И-НЕ 37, второй элемент НЕ 38, счетчик 39, элемент И 40, дифференцирующий элемент 41, резистор 42, второй триггер 43, конденсатор 44, резистор 45, элемент НЕ 46, резисторы 47 и 48, транзисторы 49 и 50, резисторы 51-54, счетный механизм 55,

о о

СХ)

;ч

сл

транзистор 56, исполнительный механизм 57, транзистор 58, элементы 26-28 объединены в первый элемент 59 задержки, а элементы 10-13 - во второй элемент 60 задержки, элементы 29-36 объединены в генератор 61 импульсов, элементы 17-21 - в блок 62 элементов НЕ, элементы 47,49,51, 52, 56 и элементы 48,50, 53, 54, 68, объединены соответственно в первый 63 и второй 64 усилители.

На фиг. 2 обозначены напряжение 65 на выходе трансформатора 2, импульсы 66 на третьем выходе формирователя 3, импульсы 67 на первом и. импульсы 68 на втором выходах формирователя 3. Кроме того, обозначена временная ось 69.

Вход формирователя 3 через трансформатор 2 подключен к выходам обмоток электродвигателя 1, которые коммутационными элементами (не показаны) подключаются к электрической сети (фазы А, В, С) питания электродвигателя 1.

Устройство работает следующим образом.

Включением напряжения сетевого питания на входные шины грузоподъемного механизма включается источник питания (не показан) предлагаемого устройства. При этом формирователь 3 генерирует на втором выходе единичный импульс 68 (фиг.2), устанавливающий в исходное (нулевое) состояние по установочному R-входу все триггеры реверсивного блока 9 памяти.

На первом выходе формирователя 3 при этом генерируется импульс 67 (фиг.2) нулевого уровня, который по стробирующему С- входу реверсивного блока 9 памяти блокирует установленное нулевое состояние триггеров этого блока 9, защищая их от воздействия помех, возникающих при включении сетевого напряжения и воздействующих на суммирующий +1 и вычитающий.- входы реверсивного блока 9 памяти. При этом (электродвигатель 1 не включен) на третьем выходе формирователя 3 генерируется импульс 66 нулевого уровня (фиг.2), который воздействует на вход управляемого преобразователя 4 частоты импульсов, исходное значение которой определяется выражением

f . fo-ПВ %/УЧ

100%-ПВ%

где ПВ % - продолжительность включения;

fo - частота импульсов на выходе управляемого преобразователя при включенном состоянии электродвигателя.

С выхода управляемого преобразователя 4 частоты указанные импульсы поступают на первые входы элементов И-НЕ 5 и 7.

На суммирующем и вычитающем входах реверсивного блока 9 памяти при этом импульсы отсутствуют, так как поступление их через элемент И-НЕ 5 на суммирующий

5 вход блокируется нулевым уровнем с третьего выхода формирователя 3.

Запрет поступления импульсов на вычитающий вход осуществляется нулевым уровнем, поступающим с выхода триггера 25 на

0 второй вход элемента И-НЕ 7,

Блокировка триггера 25 в нулевом состоянии осуществляется через установочный R-вход нулевым уровнем, поступающим с выхода элемента И-НЕ 22. Нулевой уро5 вень на выходе элемента И-НЕ 22 определяется единичными уровнями, действующими на всех его входах и поступающими с выходов элемента НЕ 6 и блока 62. Эти единичные уровни, в свою очередь,

0 определяются нулевыми уровнями на входах этих элементов НЕ.

На входе элемента НЕ 6 действует нулевой уровень с третьего выхода формирователя 3. На входах блока 62 действуют

5 нулевые уровни выходов контроля нулевого состояния реверсивного блока 9 памяти. Все разряды этого блока находятся в нулевом состоянии, в которое он установлен по установочному R-входу при включении ис0 точника питания устройства.

Счетчик 39 10-минутных интервалов времени также заблокирован в нулевом состоянии нулевым уровнем выходного напряжения триггера 25, поступающим через

5 элемент НЕ 38 на установочный R-вход.

Импульсы, поступающие с триггера 36 на второй вход элемента 37, на счетный вход счетчика 39 10-минутных интервалов также не проходят, так как запрещены нулевым

0 уровнем с Q-выхода триггера 25 по первому входу элемента И-НЕ 37.

Триггер 43 также заблокирован в единичном состоянии по установочному S-BXO- ду нулевым уровнем, поступающим с

5 выхода элемента И-НЕ 14. Этот нулевой уровень определяется единичными уровнями на его входах, поступающими с выходов элемента НЕ 6 и элемента И-НЕ 23, на первом входе которого действует нулевой уро0 вень, поступающий с выхода элемента

И-НЕ 22.

Таким образом, подачей напряжения на подъемно-транспортный механизм осуще- ствляется включение устройства, начальные

5 его установки и блокировки триггеров в исходном состоянии. В таком состоянии устройство нечувствительно к воздействию электрических помех, проникающих в него по цепям питания и входным цепям. Эта нечувствительность объясняется тем, что

4 часготы

обус 4ча ную

тана

третьему талы (О Bbixocia

бло| ировка триггеров и счетчика осуществ ленр по установочным входам.

Кроме того, в связи с тем, что информационные D-входы каждого разряда ревер сив 1ОГО блока 9 памяти непосредственно соединены с Q-выходами соответственно каждого разряда этого же блока 9, при проник ювении помехи по цепям питания или вхоу 1НЫМ цепям через трансформатор 2 формирователь 3 формирует на первом выходе стр(1б-импульс, который через стробирую- щиС С-вход записывает, т.е. блокирует, ту собственную информацию, которая храни- лас1 в реверсивном блоке 9 памяти. Так как непосредственно перед этим при включении устройства реверсивный блок 9 памяти по установочному R-входу установлен в ну- лев( е состояние, то формируемый воздей- CTBkeM помехи строб блокирует на время еле/ ования этой помехи его нулевое состояние и все устройство находится в описанном исходном состоянии до тех пор, пока не будет включен.контролируемый электродвигатель 1.

ак только на фазы А, В, С подано на- пряхение сетевого питания электродвигателя 1 (элементы включения этого напряжения не показаны), одновременно это напряжение подается через трансформатор 2 на вход формирователя 3. При этом на тзетьем его выходе появляется единичный /ровень(время ti, фиг.2), который через элемент И-НЕ 5 разрешает поступление импульсов на суммирующий вход Ч-1 реверс явного блока 9 памяти и одновременно

ювливает на выходе преобразователя импульсов выходную частоту, равНа

ка

выходе элемента НЕ 6 при этом ус- $ливается нулевой уровень, который по входу элемента И-НЕ 7 дополни- запрещает поступление импульсов с преобразователя 4 частоты импуль- вычитающий -1 вход реверсивного J 9 памяти. Кроме того, нулевой уро- с выхода элемента НЕ б по второму элемента И-НЕ 8 обеспечивает на -1 входе реверсивного бло- памяти необходимый в режиме сумми- единичный уровень. Нулевой с выхода элемента НЕ 6 обеспечи- гакже по входам элемента 22 несовпа- ; единичных уровней, и единичный нь на выходе этого элемента 22 блоки- i единичном состоянии триггер 25, чем ода этого триггера нулевым уровнем элемент НЕ 38 снимает блокировку с входа счетчика 39 10-минут-. интервалов и раз решает поступление ibcoB на счетный вход счетчика 39 чесов

блок;

вень

ВХОД

вычитающем

ка9

рования

уровень

вает

дени

уров(

рует

с ВЫ)

чере;

установочного

ных

импу.

рез элемент И-НЕ 37 с выхода триггера 36, снимает через элемент И-НЕ 14 блокировку с установочного S-входа триггера 43 и запрещает по первому входу элемента 40 по- 5 ступление через него импульса на счетный 55 и исполнительный 57 механизмы.

Как только через суммирующий -t-1 вход занесен в реверсивный блок 9 памяти первый импульс, на выходе контроля нуле- 10 вого состояния первого разряда появляется единичным уровень, который через элемент НЕ. 17 блока 62 дополнительно образует несовпадение единичных уровней на входах элемента И-НЕ 22. Этим 15 снимается блокировка с установочного R- входа триггера 25.

Пока электродвигатель 1 остается во включенном состоянии, происходит суммирование импульсов в реверсивном блоке 9 20 памяти и одновременно отсчитывается 10- минутный интервал времени счетчиком 39.

Если во время запуска или работы элек-. тродвигателя 1 на устройство воздействуют электрические помехи, проникающие в уст- 25 ройство либо по цепям питания, либо по входным цепям, формирователь 3 и в этом случае формирует на первом выходе импульсы, стробирующие (блокирующие) информацию, накопленную реверсивным 30 блоком 9 памяти.

При выключении электродвигателя 1 на. третьем выходе формирователя 3 снова формируется нулевой потенциал, который по второму входу элемента И-НЕ 5 запре- 5 щает прохождение импульсов на суммирующий +1 вход реверсивного блока 9 памяти и через элемент НЕ 6 по второму входу элемента И-НЕ 8 разрешает поступление импульсов с выхода управляемого 0 преобразователя 4 частоты импульсов на вычитающий -1 вход реверсивного блока 9 памяти. При этом разрешение продолжается до тех пор, пока на Q-выходе триггера 25 сохраняется единичный уровень, дейст- 5 вующий на втором выходе элемента И-НЕ 1. .

Единичное состояние триггера 25 сохраняется до того момента, когд все суммированные ранее импульсы в реверсивном 0 блоке 9 памяти полностью вычтены. При вычитании последнего импульса на всех выходах контроля нулевого состояния . реверсивного блока 9 памяти формируются уровни (уровни перехода реверсивного бло- 5 ка 9 памяти через нулевое состояние).

При этом на выходах элементов НЕ 17- 21 блока 62 формируются единичные уровни. Так как на выходе элемента НЕ б при этом также присутствует единичный уро- вень, то на выходе элемента И-НЕ 22 формируется нулевой уровень, который устанавливает триггер 25 в нулевое состояние. На Q-выходе триггера 25 устанавливается нулевой уровень, который запрещает по второму входу элемента И-НЕ 7 поступление импульсов с выхода управляемого преобразователя А частоты импульсов на вычитающий -1 вход реверсивного блока 9 памяти. Этот нулевой уровень с Q-выхода триггера 25 через элемент НЕ 38 устанавливает в нулевое состояние счетчик 39 10-ми- нутных интервалов времени и одновременно череэ элемент И-НЕ 37 запрещает поступление импульсов на счетный вход счетчика 39 с выхода триггера 36.

Суммарное время задержки элементов реверсивного блока 9 памяти, элементов НЕ 17-21, элементов А-ИЕ 22 и 23 и триггера 25 при их переключении составляет величину, достаточную для занесения в реверсивный блок 9 памяти при переходе его через нулевое состояние одного импульса, поступающего через вычитающий -1 вход. Это приводит к тому, что на входах элемента И-НЕ 22 продолжает оставаться несовпадение единичных уровней, триггер 25 не пере- ключается в нулевое состояние, а занесенная через вычитающий -1 вход реверсивного блока 9 памяти единица устиав- ливает все его разряды в единичное состояние и вычитание может продолжаться непрерывно. Это приводит к тому, что счетчик 39 10-минутных интервалов, отсчитав 10 мин времени, выдает разрешение на включение исполнительного органа, хотя продолжительность включения нарушена не была.

Чтобы этого не происходило, в устройство введены элементы 59 и 60 задержки сигнала на время, большее суммарной задержки сигнала указанными элементами.

Эта задержка осуществляется транзисторами 12 и 28. Транзистор 12 управляется через элемент И-НЕ 14, на выходе которого выделяется указанная задержка, так как на вход поступают незадержанный перепад уровня с элемента НЕ 6 и задержанный - с элемента И-НЕ 23. Задержка закрывания транзистора 12 осуществляется RC-звеном (конденсатор 10 и резистор 11), подключенным к базе.

Транзистор 28 задерживает время появления сигнала при переключении триггера 25 на втором входе элемента И-НЕ 7. Функции задержки осуществляет также RC- звено (резистор 26 и конденсатор 27), подключенное к базе этого транзистора.

Если суммированная в реверсивном блоке 9 памяти информация в промежутке между включениями электродвигателя 1 не

полностью вычтена, то при последующем включении она суммируется с вновь поступающей информацией.

Если окажется, что за текущей 10-минутный интервал времени в реверсивном блоке 9 памяти имеется информация, то это обозначает нарушение продолжительности включения электродвигателя 1. В этом случае счетчик 39 10-минутных интервалов пе0 реполняется и на его выходе появляется единичный уровень, который воздействует на второй вход элемента И 40. Если в этот момент времени электродвигатель выключен, то на первом входе элемента И 40 при5 сутствует также высокий потенциал, поступающий с выхода элемента НЕ 6. В результате на выходе элемента И 40 образуется высокий потенциал. Единичный перепад напряжения на счетном входе триггера

0 43 переключает его в нулевое состояние, так как информационный вход его заземлен через резистор 42. Этот нулевой уровень за- крывае т транзистор 50 и открывает транзистор 58.

5 При этом включается исполнительный механизм 57 и блокирует в обесточенном состоянии своими разомкнувшимися контактами (не показаны) обмотку магнитного пускателя (не показана) включения электро0 двигателя 1.

Одновременно положительный перепад с выхода элемента И 40 дифференцируется конденсатором 44 и резистором 45. Дифференцированный импульс формирует5 ся элементом НЕ 46 на короткое время, достаточноедлясрабатыванияэлектромеханического счетного механизма 55, закрывает транзистор 49 и открывает транзистор 56. Электромеханический счет0 ный механизм 55 отсчитывает единицу, обозначающую, что произошло нарушение : продолжительности включения электродвигателя 1.

Если в момент переполнения счетчика

5 39 10-минутных интервалов времени электродвигатель покажется во включенном состоянии, то реверсивный блок 9 памяти продолжает суммировать время нарушения, пока электродвигатель 1 не будет отключен

0 оператором (пока не будет перемещен транспортируемый груз на необходимое расстояние). При выключении электродвигателя 1 на выходе элемента НЕ 6 образуется высокий потенциал, который совместное

5 высоким потенциалом на выходе счетчика

3910 минутных интервалов через элемент И

40обусловит включение исполнительного механизма 57 и счетного механизма 55 в описанной последовательности. Триггер 43 остается в нулевом состоянии до тех пор.

пока не произойдет вычитания всей суммированной в реверсивном блоке 9 памяти инфоамаци и, следовательно, восстановления hapyшeннoй продолжительности включения Г

вь ходе

осле вычитания последней единицы, в реверсивном блоке 9 пана всех его выходах контроля нулевого одновременно возникают нуле- ютенциалы, которые инвертируются НЕ 17-21, образуют на входах жта И-НЕ 22 совпадение высоких (на шестом, седьмом и восьмом X этого элемента также высокий уро- поступающий с выхода элемента 6), а этого элемента 22 - нулевой, ко- устанавливает по установочному R- триггер 25 в нулевое состояние, изкий потенциал с Q-выхода триггера прещает по второму входу элемента : 7 дальнейшее поступление импуль- } вычитающий -1 вход реверсивного 9 памяти, запрещает по первому вхо- змента И-НЕ 37 поступление импуль- на счетный вход счетчика 39 интервалов времени, через НЕ 38 устанавливает все триггеры wa 39 10-минутных интервалов в нуле- )стояние. На выходе счетчика 39 уста- 1вается также в нулевой потенциал, по второму входу элемента И 40 ует высокий и нулевой потенциал на

сумм| рованной

мяти

состс(яния

вые

элементами

элем

уровней

ВХОДс

вень, на

торый вход h

25 3 И-НВ сов н блокг ДУ эл сов

Ю-мйнутных элемент счетч вое с навл1 который обра; выходе

ноес

так к сокий да 3J потен на пе элеме

ния у дв Р

на

чаете

тем,

D8

pядa дам и строб

Тэиггер 43 устанавливается в единич- )стояние нулевым потенциалом, обра- зовав|шимся на выходе элемента И-НЁ 14, к на втором его входе образуется вы- потенциал, который поступаете выхо- емента И-НЕ 23. Этот высокий циал обусловлен низким потенциалом )вом его входе, поступающим с выхода нтаИ-НЕ22.

Т аким образом, после восстановления наруиенной продолжительности включе- :тройство снимает блокфовку и электродвигатель 1 снова готов к работе.

эверсивный блок 9 памяти выполнен ре зерсивных двоичных счетчиках. Отли- 1 этот блок памяти от типовой схемы информационные входы DI, D2, D4, не|посредственно и соответственно раз- соединены информационными выхо- юбственного элемента. Это позволяет ировать и защищать от разрушения помехами имеющуюся в памяти информацию. Для индикации текус его состояния продолжительности к выходам последнего реверсивного Двоичного счетчика подключен дешифратор 15, к выходам которого подключенаэлект эическими блоке

светодиоды индикатора 16, вынесенные на пульт оператора.

Формула изобретения 51. Устройство для контроля продолжительности работы электродвигателя подъемно-транспортного средства, содержащее трансформатор напряжения, вход которого соединен с электродвигателем, преобразо- 0 ватель частоты, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, третий элемент И-НЕ, первый элемент НЕ, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого

5 через последовательно соединенные дифференцирующий элемент и первый усилитель соединен с входом счетного механизма, выход второго усилителя подключен к входу исполнительного механиз0 ма, блок памяти, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом . четвертого элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу счетчика, первый триггер, отличающееся тем, что,

5 с целью повышения помехоустойчивости, быстродействия и точности устройства, в него введены формирователь импульсов, блок элементов НЕ, с пятого по седьмой элементы И-НЕ, второй элемент НЕ, второй

0 триггер и элементы задержки, выход трансформатора напряжения соединен с входом формирователя импульсов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к тактовому и установочному входам бло5 ка памяти, выходы контроля нулевого кода которого через блок элементов НЕ соединены с первыми входами пятого элемента И-НЕ, выход которого подключен к первому установочному входу первого триггера и к

0 первому входу шестого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И-НЕ и с тактовым входом первого триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к входам пер5 вого элемента задержки, выход которого соединен с вторыми входами второго и , четвертого элементов И-НЕ и с входом второго элемента НЕ, выход которого подклю; чен к установочному входу счетчика, третий

0 выход формирователя импульсоа подключен к входам первого элемента НЕ, преобразователя частоты и к второму входу первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с суммирующим входом блока памя5 ти, выход первого элемента НЕ подключен к вторым входам пятого, шестого и седьмого элементов И-НЕ, к второму установочному входу первого триггера, к первому входу третьего элемента И-НЕ и к третьему входу ыорого элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого объединен с выходом второго элемента задержки и подключен к вычитающему входу блока памяти, выход седьмого элемента И-НЕ соединен с вхо- дом второго элемента задержки и с установочным входом второго триггера, выход которого подключен к входу второго усилителя, выход счетчика соединен с вторым входом элемента И, выход которого подклю чем к тактовому входу второго триггера, информационнь1е входы триггеров заземлены, блок памяти выполнен реверсивным.

2.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что выходы последнего разряда блока памяти соединены через дешифратор с входами индикатора.

3.Устройство по П.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что информационные выходы первых К разрядов блока памяти соединены с соответствующими информационными входами первых К разрядов блока памяти.

Изобретение относится к области автоматического учета рабочего и нерабочего времени машин и может быть использовано на грузоподъемных кранах с электродвигателями в приводах перемещений груза. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости, быстродействия и точности устройства. Устройство содержит электродвигатель, трансформатор напряжения, формирователь импульсов, преобразователь частоты, элементы И-НЕ, элементы НЕ, блок элементов НЕ, элемент И, реверсивный блок памяти, триггеры, генератор импульсов, счетчик, дифференцирующий элемент, элементы задержки, усилители, счетный механизм и исполнительный механизм 57. 2 ил. 2 з.п. ф-лы.

А в с

S4