Устройство для контроля времени срабатывания электроклапана Советский патент 1992 года по МПК G01R29/02 

Предлагаемое изобретение относится к испытанию, измерению узлов аппаратуры автоматики и предназначено для дистанционного определения времени открытия электроклапанов, не имеющих собственных контактных групп

Известно устройство для контроля времени срабатывания электроклапана, содержащее первую входную шину, ключ, соленоид, датчик тока, вторую входную шину, дифференцирующую цепь, компаратор напряжения и измеритель длительности

Известное устройство обладает тем недостатком, что осуществляет контроль времени срабатывания электроклапана от момента подачи управляющего напряжения до начала движения якоря электроклапана, в то время как время срабатывания электроклапана определяется не началом, а окончанием движения якоря электроклапана

Указанный недостаток известного устройства снижает точность и достоверность

контроля времени срабатывания электроклапана

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для контроля времени срабатывания электроклапана,содержащее первый ключ, соленоид, выход которого через датчик тока соединен с первой входной шиной устройства, дифференцирующую цепь, измеритель длительности, вторую входную шину, нагрузочный элемент, первый и второй запоминающие элементы, компаратор, выпрямитель, первый и второй триггеры, формирователь одиночного импульса, элемент ИЛИ, генератор стабильного тока, второй ключ, шину установки устройства в исходное состояние и коммутационный элемент, первый вывод которого соединен с второй входной шиной, второй вывод - с входом генератора стабильного тока и информационным входом первого ключа, вы2

00

о ч

ход которого соединен с входами дифференцирующей цепи и соленоида, выход которого подключен к инвертирующему входу компаратора и входу нагрузочного элемента, выход которого соединен с неинвертирующим входом компаратора и через первый запоминающий элемент с первой входной шиной, выход компаратора через выпрямитель соединен с входом установки в нулевое состояние первого триггера, прямой выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, вход установки в единичное состояние первого триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ и с шиной установки устройства в исходное состояние, а инверсный выход - с входом формирователя одиночного импульса, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в единичное состояние второго триггера, вход установки в нулевое состояние которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, а инверсный выход второго триггера соединен с управляющим входом второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом генератора стабильного тока, а выход - с входом второго запоминающего элемента, управляющий вход которого соединен с шиной установки устройства в исходное состояние, а выход - с входом измерителя длительности.

Известное устройство обладает тем недостатком, что фиксирует время срабатывания электроклапана с ошибкой, выражающейся в запаздывании реакции схемы на окончание движения якоря электроклапана и определяемой параметрами нагрузочного элемента и первого запоминающего элемента.

Кроме того, известное устройство не обеспечивает фиксацию величины перемещения якоря при срабатывании электроклапана, в то время как изменение величины перемещения якоря, например, при его затирании или заедании изменяет время срабатывания электроклапана.

Указанные недостатки известного устройства снижают точность и достоверность контроля времени срабатывания электроклапана.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности контроля времени срабатывания электроклапана за счет фиксации вре- мени срабатывания по фактическому окончанию движения якоря с одновременной фиксацией величины перемещения якоря при срабатывании электроклапана.

Для достижения поставленной цели в известное устройство, содержащее первый и второй ключи, соленоид, выход которого

через датчик тока соединен с первой входной шиной устройства, дифференцирующую цепь, генератор, стабильного тока, первый и второй триггеры, одновибратор,

элемент ИЛИ, первый и второй запоминающие элементы, первый измеритель длительности, шину установки исходного состояния устройства, коммутационный элемент и вторую входную шину, которая соединена с пер0 вым выводом коммутационного элемента, второй вывод которого соединен с входом. генератора стабильного тока и с информационным входом первого ключа, выход которого соединен с входом соленоида и с входом диф5 ференцирующей цепи, выход которой соединен с входом установки в нулевое состояние второго триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, информационный вход которого сое0 динен с выходом генератора стабильного тока, а выход - с входом первого запоминающего элемента, ;ыход которого соединен с входом первого измерителя длительности, прямой выход первого триггера соединен с управляю5 щим входом первого ключа, вход установки в единичное состояние первого триггера соединен с управляющим входом первого запоминающего элемента, с шиной установки в исходное состояние устройства и с первым

0 входом элемента ИЛИ, второй вход которого через одновибратор соединен с инверсным выходом первого триггера, а выход соединен с входом установки в единичное состояние второго триггера, введены усили5 тель-ограничитель, амплитудный выпрямитель, дифференциальный усилитель, третий ключ, второй измеритель длительности и дифференциатор, вход которого соединен с выходом датчика тока, выход - с входом

0 усилителя-ограничителя, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние первого триггера и с управляющим входом третьего ключа, амплитудный выпрямитель входом соединен с выходом дат5 чика тока, управляющим входом соединен с управляющим входом второго запоминающего элемента, с шиной установки в исходное состояние устройства, а выходом - с первым входом дифференциального усилите0 ля, второй вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход - с информационным входом третьего ключа, выход которого соединен с входом второго запоминающего элемента, выходом соединенного с входом

5 второго измерителя длительности.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с аналогом и прототипом обеспечивает не только повышение КПД схемы за счет уменьшения потребления электроэнергии от шины питания в процессе измерения времени срабатывания электрокла пана и фиксирование времени срабатывания электроклапана по окончании движения якоря электроклапана, но и позволяет фиксировать величину перемещения якоря электроклапана по фактическому окончанию движения якоря электроклапана при его срабатывании путем формирования импульса срабатывания электроклапана, определяющего фактический ход якоря при срабатывании подвижной системы электроклапана.

В соответствии с изложенным совокупность введенных новых элементов и связей вместе с известными элементами и совокупностью известных связей при осуществлении изобретения обеспечивают достижение положительного эффекта, выражающегося в повышении точности и достоверности контроля за счет фиксации времени срабатывания электроклапана по фактическому окончанию движения якоря при срабатывании электроклапана и фиксации фактической величины перемещения якоря электроклапана при срабатывании его подвижной системы.

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

На фиг.1 представлены первый 1 и второй 2 ключи, соленоид 3, выход которого через датчик 4 тока соединен с первой шиной 5 устройства, дифференцирующую цепь б, генератор 7 стабильного тока, первый 8 и второй 9 триггеры, одновибратор 10, элемент ИЛИ 11, первый 12 и второй 13 запоминающие элементы, первый измеритель 14 длительности, шина 15 установки исходного состояния устройства, коммутационный элемент 16, вторая входная шина 17, которая соединена с первым выводом коммутационного элемента 16, второй вывод которого соединен с входом генератора 7 стабильного тока и с информационным входом первого ключа 1, выход которого соединен с входом соленоида 3 и с входом дифференцирующей цепи 6, выход которой соединен с входом установки в нулевое состояние второго триггера 9, инверсный выход которого соединен с управляющим входом второго ключа 2, информационный вход которого соединен с выходом генератора 7 стабильного тока, а выход - с входом первого запоминающего элемента 12, выход которого соединен с входом первого измерителя 14 длительности, прямой выход первого триггера 8 соединен с управляющим входом первого ключа 1, вход установки в единичное состояние первого триггера соединен с управляющим входом первого запоминающего элемент 12, с шиной 15 установки в исходное состояние устройства и с первым входом элемента ИЛИ 11, выход которого соединен с входом установки в единичное 5 состояние второго триггера 9, а второй вход через одновибратор 10 соединен с инверсным выходом триггера 8, усилитель-ограничитель 18, амплитудный выпрямитель 19, дифференциальный усилитель 20, третий

0 ключ 21, второй измеритель 22 длительности и дифференциатор 23. вход которого соединен с выходом датчика 4 тока, выход - с входом усилителя-ограничителя 18. выполненного, например, на операционном уси5 лителе, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние первого триггера 8 и с управляющим входом третьего ключа 21, амплитудный выпрямитель 19 входом соединен с выходом датчика 4 тока,

0 управляющий вход соединен с управляющим входом второго запоминающего элемента 13, с шиной установки устройства в исходное состояние, а выход - с первым входтм дифференциального усилителя 20,

5 второй РХОД которого соединен с выходом датчик тока, а выход - с информационным входом третьего ключа, выход которого соединен с входом второго запоминающего элемента 13, выходом соединенного с вхо0 дом второго измерителя 22 длительности.

Первый запоминающий элемент 12 зы- полнен, например, на ключе 24, повторителе 25 напряжения и конденсаторе 26.

Второй запоминающий элемент 13 со5 стоит, например, из ключа 27, повторителя 28 напряжения и конденсатора 29.

Амплитудный выпрямитель 19 имеет единичный коэффициент передачи и выполнен, например, на операционных усилите0 лях 30 и 31, ключе 32, конденсаторе 33, диодах 34-36 и резисторах 37 и 38.

Дифференциальный усилитель 20 выполнен, например, на операционном усилителе 39 и резисторах 40-43.

5 Дифференциатор 23 выполнен, например, на операционном усилителе43, конденсаторе 44 и резисторе 45.

Устройство работает следующим образом.

0 Перед началом работы схемы на шину 15 установки устройства в исходное состояние подают короткий импульс (фиг.2, а), по заднему фронту которого триггер 8 устанавливается в единичное состояние (фиг.2, з), а

5 под действием логической единицы с прямого выхода триггера 8 замыкается ключ 1. Установочный импульс (фиг.2, а) поступает на управляющие входы запоминающих элементов 12 и 13 и на управляющий вход амплитудного выпрямителя 19, вследствие чего

замыкаются соответственно ключи 24, 27 и 32 на время действия указанного импульса и разряжаются конденсаторы 26, 29 и 33 Пройдя элемент ИЛИ 11, установочный им пульс поступает на вход установки в единиц ное состояние триггера 9, вследствие чего триггер 9 устанавливается в единичное со стояние и на его инверсном выходе появляется логический нуль (фш 2, г), который поступает на управляющий вход ключа 2, вследствие чего ключ остается в разомкнутом состоянии.

Для контроля времени срабатывания электроклапана замыкают коммутационный элемент 16 При этом напряжение с шины 17 питания через коммутационный элемент 16 и замкнутый ключ 1 поступает на обмотку соленоида 3 (фиг.2, б), а пройдя через обмотку соленоида 3 - на датчик 4 тока

По переднему фронту управляющего напряжения (фиг.2, б) дифференцирующей цепью 6 формируется импульс (фиг 2, в), передним фронтом которого триггер 9 устанавливается в нулевое состояние, а на его инверсном выходе появляется сигнал логической единицы (фиг.2, г), под действием которой замыкается ключ 2 и через генера тор 7 стабильного тока начинается линейный заряд конденсатора 26 (фиг,2, д) запоминающего элемента 12.

Ток в обмотке соленоида электроклапана нарастает по определенному закону. Па дение напряжения на датчике 4 тока (фиг.2, е), пропорциональное току, протекающему через соленоид, дифференцируется по времени дифференциатором 23, а усилмтель-ог- раничитель 18 выделяет и усиливает импульс (фиг.2, ж), обусловленный движением якоря электроклапана. При этом напряжение Ui (фиг.2, е) характеризует начало движения, а напряжение Ua (фиг.2, е) характеризует окончание движения якоря электроклапана. Из рассмотрения фиг.2, ж видно, что передний фронт импульса (фиг,2, е) формируется по началу движения якоря, а задний фронт- по окончанию движения якоря электроклапана. Согласно схеме конденсатор 33 амплитудного выпрямителя 19 заряжается до амплитудного значения напряжения Ui, которое поступает на первый вход дифференциального усилителя 20, на второй вход которого поступает напряжение с датчика 4 тока,

При этом на выходе диференциального усилителя 20 устанавливается напряжение, равное разности напряжений, соответствующих началу (Ui) и окончанию (U2) движения якоря электроклапана (фиг,2, е) при его срабатывании.

Импульс срабатывания олектроклапа- нэ с выхода усилителя-ограничителя 18 (фиг 2, ж) поступает на вход установки в нулевое состояние триггера 8 и по заднему

фронту указанного импульса триггер 8 устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего на прямом выходе триггера 8 устанавливается логический нуль (фиг.2, з) и размыкается ключ 1, что обеспечивает от0 ключение питания обмотки соленоида 3 от шины 17 питания (фиг.2, б), а на инверсном выходе триггера 8 устанавливается логическая единица, под действием которой срабатывает одновибратор 10 и формирует на

5 своем выходе импульс (фиг.2, и), под дейст- ВИРМ которого через элемент ИЛИ 11 триггер 9 устанавливается в единичное состояние, вследствие чего на его инверсном выходе устанавливается логический

0 нуль (фи,2, г), что приводит к размыканию ключа 2 и прекращению линейного заряда конденсатора 26 элемента 12 (фиг 2, д) При размыкании ключа 2 запоминающий элемент 12 переходит в режим хранения, а ам5 пли-.7 да напряжения (Уз) заряда конденсатора 26 в определенном масштабе соответствует фактическому времени срабатывания (tcp) электроклапана (фиг.2, д. Уз), которое через повторитель 25 напряжения

0 поступает на вход измерителя 14дли тельно- сги, показание которого и является временем срабатывания электроклапана.

Одновременно импульс с выхода усили- теля-ограничителя 18 поступает на управля5 ющий вход ключа 21, который на время действия указанною импульса срабатывает, вследствие чего напряжение с выхода дифференциального усилителя 20, равное разности напряжений Ui - U2. соответству0 ющее в определенном масштабе фактическому линейному перемещению якоря электроклапана, запоминается на конденсаторе 29 (фиг.2, к, 1М), которое через повторитель 28 напряжения поступает на вход

5 измерителя 22 длительности, показания которого фиксируют линейное перемещение якоря электроклапана.

Устройство позволяет многократно осуществлять контроль времени срабатывания

0 электроклапана с необходимым временем процесса измерения за счет обеспечения режима хранения результатов контроля элементами 12 и 13, а также позволяет осуществлять визуальный контроль каждого

5 срабатывания подвижной системы электроклапана при подключении элемента индикации к прямому выходу триггера 9.

По окончании контроля времени срабатывания электроклапаныразмыкают коммутационный элемент 16,

Технический эффект от использований предлагаемого технического решения выражается в повышении точности и достоверности контроля времени срабатывания электроклапана. Это выражается в том, что предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет контролировать не только время срабатывания электроклапана и повышение КПД схемы за счет уменьшения потребления электроэнергии от шины питания в процессе измерения времени срабатывания электроклапана, но и позволяет фиксировать время срабатывания электроклапана по фактическому окончанию движения якоря электроклапана, а также позволяет фиксировать величину перемещения якоря подвижной системы электроклапана путем формирования контрольного импульса при срабатывании подвижной системы электроклапана, определяющего фактический ход якоря при срабатывании электроклапана.

Указанное обстоятельство позволяет повысить точность и достоверность контроля и за счет фиксирования после полного срабатывания подвижной системы электроклапана при достаточной величине хода (перемещения) якоря электроклапана при его срабатывании, что позволяет своевременно выявить электроклапаны с непол ным сраба- тыванием подвижной системы и недостаточным ходом якоря электроклапана и провести их отбраковку, а следовательно, и повысить надежность контроля и работы электроклапана в эксплуатации.

Формула изобретения

Устройство для контроля времени ера- батывания электроклапана, содержащее первый и второй ключи, соленоид, выход которого через датчик тока соединен с пер- вой входной шиной устройства, дифференцирующую цепь, генератор стабильного тока, первый и второй триггеры, одновибра- тор, элемент ИЛИ, первый и второй запоминающие элементы, первый измеритель длительности, шину установки исходного состояния, коммутационный элемент и вторую входную шину, которая соединена с первым выводом коммутационного элемен

та, второй вывод которого соединен с входом генератора стабильного тока и с информационным входом первого ключа, выход которого соединен с входом соленоида и входом дифференцирующей цепи, выход которой соединен с входом установки в нулевое состояние второго триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом генератора стабильного тока, а выход - с входом первого запоминающего элемента, выход которого соединен с входом первого измерителя длительности, прямой выход первого триггера соединен с управляющим входом первого ключа, вход установки в единичное состояние первого триггера соединен с управляющим входом первого запоминающего элемента, шиной установки исходного состояния и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого через одновибратор соединен с инверсным выходом первого триггера, а выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в единичное состояние второго триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности контроля, в него введены усилитель-ограничитель, амплитудный выпрямитель, дифференциальный усилитель, третий ключ, второй измеритель длительности и дифференциатор, вход которого соединен с выходом датчика тока, выход - с входом усилителя-ограничителя, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние первого триггера и с управляющим входом третьего ключа, амплитудный выпрямитель входом соединен с выходом датчика тока, управляющим входом соединен с управляющим входом второго запоминающего элемента и с шиной установки исходного состояния, а выходом амплитудный выпрямитель соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход - с информационным входом третьего ключа, выход которого соединен с входом второго запоминающего элемента,выход которого соединен с входом измерителя длительности.

Изобретение касается испытаний, измерений узлов аппаратуры автоматики и предназначено для дистанционного определения времени открытия электроклапанов, не имеющих собственных контактных групп Устройство содержит три ключа, соленоид, датчик тока, две входные шины, дифференцирующую цепь, генератор стабильного тока, два триггера, одновибратор, элемент ИЛИ, два запоминающих элемента, два измерителя длительности, шину установки исходного состояния, коммутационный элемент, усилитель-ограничитель, амплитудный выпрямитель, дифференциальный усилитель и дифференциатор. 2 ил.