Устройство для регистрации ресурса машин Советский патент 1992 года по МПК G07C3/10 

лого-цифровой преобразователь 8, функциональный преобразователь 9, накапливающий сумматор 10, блок 11 формирования последовательности импульсов. Блок 3 регистрации и индикации содержит регистр 12, генератор 13 импульсов и индикатор 14. Накапливающий сумматор 10 состоит из сумматора 15, первого и второго регистров

16 и 17иодновибрэтора 18. Блок 11 формирования последовательности импульсов содержит первый и второй одновибрато- ры 19 и 20 и элемент 21 задержки. Селектор 2 максимального значения содержит цифровые компараторы, элементы ИЛИ, шифратор и мультиплексоры. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к специализированным информационным и диагностическим устройствам контроля технического состояния машин на основе непрерывной оценки выработанного ресурса обмоток статора машин при воздействии периодических нагрузок, изменяющихся во времени, в частности крупных электрических машин- генераторов и электродвигателей.

Целью изобретения является повышение точности за счет цифровой обработки измеряемых параметров, регистрации выработки ресурса по каждому из каналов контроля с одновременным выводом максимального значения выработки ресурса в данный период в блок регистрации и индикации.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема селектора максимального значения; на фиг. 3 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит каналы контроля 11,.,.,1з, селектор 2 максимального значения, блок 3 регистрации и индикации, каждый канал контроля включает датчик 4, выпрямитель 5, амплитудный детектор 6, компаратор 7, аналого-цифровой преобразователь 8, функциональный преобразователь 9, накапливающий сумматор 10, блок 11 формирования последовательности импульсов. Блок 3 регистрации и индикации содержит регистр 12. генератор 13 импульсов и индикатор 14.

Накапливающий сумматор 10 состоит из сумматора 15, первого и второго регистров 16,17 и одновибратора 18.

Блок 11 формирования последовательности импульсов содержит первый и второй одновибраторы 19,20 и элемент 21 задержки..

Селектор 2 максимального значения содержит цифровые компараторы 22i22з,

элементы ИЛИ 23i,..., 23з, шифратор 24, мультиплексоры 25i,..., 25п.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемая вибрация обмотки статора воспринимается датчиком 4 (описание работы приводится для одного канала контроля 1), выпрямляется выпрямителем 5 и

на входе амплитудного детектора 6 присутствует сигнал UL Амплитудный детектор отслеживает сигнал U1 на нарастающей части полуволны и заполняет максимум через четверть периода - сигнал Ua. Компаратор 7

сравнивает сигналы Ui и U2. До срабатывания компаратора 7, когда Ui Uz, аналого-цифровой преобразователь 8 (АЦП) находится в исходном состоянии, задаваемом высоким уровнем напряжения Уз на

выходе компаратора и подаваемом на управляющий вход АЦП. При U2 Ui, т.е. на отрицательной полуволне сигнала Ui, компаратор 7 срабатывает и по периоду 11з с 1 /0 происходит запуск АЦП 8 в режим пре- .

образования. По окончании преобразования постоянного сигнала Uat, хранимого амплитудным детектором, т.е. после времени преобразования АЦП tnp, на информационном выходе АЦП 8 вырабатывается

сигнал Готовность данных, что выражается перепадом 1/0 сигнала . Информация из АЦП 8 появляется на его информационном выходе и образует код Nat, где I соответствует 1-й преобразованной амплитуде.

Время считывания tC2 кода Nai с АЦП 8 зада- ется первым одновибратором 19 блока f1 v формирования последовательности импульсов, формирующим сигнал Us длительностью tc2 по заднему фронту (перепаду 1 /0)

сигнала U4 с АЦП. При этом по заднему фронту импульса Us вторым одновибратором 20 блока 11 формируется импульс UG длительностью tc6p. который подается на управляющий вход амплитудного детектора 6

и переводит его в режим сброса хранимого напряжения U2I. Изменение .напряжения U2 до нуля приводит к возврату компаратора 7, что восстанавливает вы- сокие уровни сигнала из и U4. Тем самым

по истечению времени считывания tC4 информации блокируется выход АЦП 8 и он переходит в исходное состояние, ожидая

следующего преобразования. Время сброса tC6p амплитудного детектора 6 выбирается таким образом, чтобы по его истечению амплитудный детектор переходил в режим слежения и выборки Uan-1 максимума на по- ложительной части полуволны сигнала UL В общем Гсбр выбирается из условия tc6p +

+ tnp + tc2 -r-при заданных tnp и гсч.

Код Nai подается на информационный вход функционального преобразователя 9; выполненного на базе постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). Функциональный преобразователь 9 моделирует зависимость относительной выработки ре- сурса изоляции обмотки от амплитуды вибрации. Поэтому код Nai с выхода АЦП 8, пропорциональный амплитуде U2I/ поступая на адресные входы ПЗУ, подключает к выходу ПЗУ соответствующие ячейки па- мяти, в который записано значение относительного выработанного ресурса (код NRI. определяемого 1-й амплитудой сигна- ла. Разрешение на чтение из памяти ПЗУ кода NRI осуществляется подачей на управ- ляющий вход функционального преобразователя 9 импульса сигнала U4 Готовность данных, выставляемого АЦП 8. Ввиду использования в устройстве преобразования аналогового входного сигнала в код и за счет выполнения функционального преобразователя 9 на основе ПЗУ, хранящей характеристику выработки ресурса, практи- чески исключается погрешность от нелинейности преобразования. Кроме того, меняя ПЗУ или используя перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) и формируя другую картину прошивки ППЗУ, можно легко адаптировать устройство для оценки ресурса электриче- ских машин с различным типом изоляции обмотки.

Код выработки ресурса NRI с выхода функционального преобразователя 9 поступает на первый вход сумматора 15накапли- вающего сумматора 10 и складывается с

1г,1

кодом У NRk N1 1-1 суммарной (накоп- k 1

ленной) выработки ресурса от предыдущих

, v

(k 1М) амплитуд сигнала. Код У, NRR

k 1

хранится во втором регистре 17 накапливающего сумматора и присутствует на втором входе сумматора 15. На выходе сумматора 15 появляется код суммы

i-ii-i

NRI-4- Л NRk Л NRk-Nu, 1

характеризующий выработку ресурса контролируемой секции обмотки от воздействия k 1,..., I эмпл;итуд измеряемого параметра.

Код NH суммарной выработки с выхода сумматора 15 подается на информационный вход первого регистра 16 и при появлении на управляющем входе этого регистра импульса U от элемента 21 задержки про- исходит запись кода в регистр 16 (по фронту 0/1 сигнала U). Одновременно записанный код NII с первого регистр 16 поступает на информационный вход второго регистра 17, запись в который происходит по переднему фронту (0/1) тактового импульса Ue. формируемого одновибратором 18, запускаемым задним фронтом импульса U от элемента 21 задержки. Таким образом, на выходе второго регистра 17 появляется код выработки ресурса от всех предыдущих k 1,.,., 1 измеренных амплитуд. Поэтому при последующем цикле измерения I + 1 амплитуды сумматор 15 будет складывать

|-1 коды выработки NRI + 1 и У, NRk Nil,

k 1

т.е. постоянно будет определяться накопление выработанного ресурса

1

1-1

NRM+ У NRk Л NRk Niiti. k 1k l

Наличие элемента 21 задержки, пускаемого передним фронтом импульса Us первого одновибратора 19 и создающего задержку т.3д подачи тактового импульса U для первого регистра 16. позволяет записывать код N11 суммарной выработки в первый регистр 16 после окончания суммирования кодовой и NH-I в сумматоре 15, обладающим конечным быстродействием. Поэтому тзэ принимается: tag tcyM. где 1сум - время задержки сумматора 15. Запись суммарного кода выработки NII во второй регистр 17 производится в момент отсутствия на первом входе сумматора 15 кода выработки NRI от текущей 1-й амплитуды (время подачи кода NRi-tp4 АЦП 8), что исключает двойное сложение выработки за один цикл измерений.

Аналогично описанному будут работать и каналы контроля 12 и 1з.

Коды Nmi jj/ NRKm (m 1,2,3 - число

каналов контроля), т.е. Nn-Nai, определяющие выработку ресурса на текущий период измерения, например 1-й амплитуды с выходом каналов контроля 11-1з. подаются на входы селектора 2 максимального значения. На информационном выходе этого селектора появляется тот код, который был выделен как максимальный, т,е. соответствующий максимуму выработки ресурса по каналам измерения Ммакс i макс {Nmi}.

Максимальный код ММЗкс i с выхода селектора 2 максимального значения подается на информационный вход регистра 12 блока 3 регистрации и индикации и при наличии тактового импульса с генератора 13 им пульсов, происходит запись кода NMSKC i в этот регистр. Индикатор 14, подключенный к выходу регистра 12, позволяет производить визуальный съем значения максимальной выработки ресурса, зарегистрированной по каналам контроля.

Функционирование селектора 2 максимального значения, выбирающего максимальный из трех кодов выработки ресурса, происходит следующим образом. Сигналы с выходбв каналов контроля11-1з попарно подключены к входам цифровых компараторов 221-22з, которые производят поразрядное сравнение n-разрядных двоичных кодов выработки ресурса Nn-Nsi. Результат сравнения кодов отображается появлением на двух раздельных выходах этих компараторов сигнала высокого уровня, определяющего соответственно на первом выходе один код больше другого и на втором - равенство кодов. Подключение выходов компараторов 221-22з к соответствующим элементам ИЛИ 231 - 23з реализует функцию Больше или равно сравниваемых кодов. Так, появление высокого уровня после элемента ИЛИ 23i показывает, что код Мц 5: Nai, после элемента ИЛИ 23а -Nil Nat, а после элемента ИЛ И 23з - N21 NSI. Состояния элементов 231-23з. подключенных к входам шифратора 24, определяют появление высокого уровня на одном из раздельных выходов шифратора 24. Это обеспечивается тем, что шифратор, выполненный на базе программируемой логической матрицы, запрограммирован на -реализацию конъюктивных функций, связанных с выполнением или невыполнением двух из условий сравнения кодов, т.е. NI N2, N1 N3, N2 NS. Выполнение условий обозначают (появление высокого уровня на выходе соответствующих элементов ИЛИ) следующим образом: (Ni 2: N2)- условие, (Ni N3) - 2 условие; (N2 Мз) - 3 условие.

В таблице представлены данные, поясняющие работу шифратора.

Таким образом, при любом соотношении кодов NII, N21, N31 сигнал высокого уровня будет появляться только на одном выходе

шифратора 24, обозначая максимум того

или иного кода. Выходы шифратора 24 подключены к адресным входам мультиплексоров 25i,..., 25n, количество которых равно разрядности кодов NI, N2, N3. В соответствии с этим адресным кодом мультиплексоры 25i 25п производят поразрядную

.коммутацию входных кодов. При этом на

выходах мультиплексоров 25т25п, являющихся выходом селектора 2 максимального значения, появляется максимальный из сравниваемых кодов.

Формула изобретения

отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в каждый канал контроля введены компгуэа- тор, аналого-цифровой преобразователь, функциональный преобразователь, блок

формирования последовательности импульсов и накапливающий сумматор, выходы накапливающего сумматора каждого канала контроля подключены к соответствующим входам селектора максимального

значения, выходы которого соединены с входами блока и регистрации и индикации, в каждом канале контроля выход выпрямителя подключен к первому входу компаратора, выход которого соединен с

управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, управляющий выход которого подключен к управляющему входу функционального преобразователя и к входу блока формирования послёдовательности импульсов, первый выход которого соединен с управляющим входом амплитудного детектора, выход которого подключен к второму входу компаратора и к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, информационные выходы которого соединены с информационными входами функционального преобразователя, выходы которого подключены к информационным входам накапливающего

сумматора, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока формирования последовательности импульсов.

0

цифровых компараторов, вторые входы селектора максимального значения соединены с вторыми входами первого цифрового компаратора и первыми входами третьего цифрового компаратора, третьи входы селектора максимального значения подключены к вторым входам второго .и третьего цифровых компараторов, 1-е разряды первых, вторых и третьих входов селектора максимального значения соединены с соответствующими входами 1-го мультиплексора.

Риг.З