Устройство для контроля электромагнитного реле Советский патент 1992 года по МПК H01H49/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах контроля, содержащих электромагнитные реле испытуемых объектов, в которых требуется осуществить контрбль их своевременного срабатывания или отказа в работе.

Известно устройство для контроля работы электромагнитного реле, содержащее ключевой элемент, соединенный выходом с первым выводом обмотки контролируемого реле, первым входом первого элемента И и входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, резистор, подключенный одним выводом через контакт контролируемою реле к положительному выводу источника питания, а другим совместно с вторым выводом обмотки контролируемого реле - к шине Корпус, вывод резистора, соединенный с контактом контролируемого реле, подключен к входу второго элемента НЕ, а выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к входам первого и второго блоков задержки переднего фронта импульса, выходы которых являются выходами устройства, при этом блоки задержки переднего фронта импульса вы

полнены в виде счетчика, соединенного счетным входом с выходом генератора прямоугольных импульсов, вход установки счетчика в нулевое состояние, являющийся входом блока задержки переднего фронта импульса, связан с первым входом элемента И, вторым входом соединенного с выходом элемента ИЛИ. первый вход которого подключен к выходу счетчика, а второй - к выходу элемента И, являющемуся выходом блока задержки переднего фронта импульса.

Недостатком известного устройства является недостаточная надежность ко нтроля и невозможность работы его в автоматическом режиме.

Целью изобретения является повышение надежности контроля с обеспечением работы самого устройства в автоматическом режиме.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее ключевой элемент, два элемента И, два элемента НЕ, два блока задержки переднего фронта импульса, выводы для подключения обмотки и контактов электромагнитного (ЭМ) реле, резистор, причем выход ключевого элемента соеди(Л

С

vj ел со

(Я

о

00

нем с первым выводом для подключения обмотки ЭМ реле, входом первого элемента НЕ и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом первого блока задержки переднего фронта импульса, второй вывод для подключения обмотки ЭМ реле соединен с шиной питания устройства, а второй вывод для подключения контактов ЭМ реле соединен с вторым выводом резистора и входом второго элемента НЕ, при этом выход первого элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом второго блока задержки переднего фронта импульса, дополнительно введены два RS-триггера и пять элементов ИЛИ-НЕ, при этом второй вывод резистора соединен с R-входом первого триггера и с первыми входами первого, второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ, выход второго элемента НЕ соединен с первыми входами четвертого и пятого элемента ИЛИ-НЕ, прямой выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с S- входом второго триггера, прямой выход которого соединен с вторыми входами второго и пятого элементов ИЛИ-НЕ, а инверсный выход второго триггера соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ-НЕ, при этом выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, выход четвертого элемента ИЛИ-НЕ соединен с третьим входом первого элемента И, а выход пятого элемента ИЛИ-НЕ соединен с третьим входом второго элемента И, при этом R-входы первого и второго триггеров соединены с установочной шиной устройства.

На чертеже представлена функциональная схема устройства,

Устройство содержит ключевой элемент 1, обмотку контролируемого ЭМ реле 2, контакт 3 этого реле, резистор 4 нагрузки, второй элемент НЕ 5, первый RS-триггер 6 (триггер контроля исходного разомкнутого состояния контролируемого ЭМ реле), первый элемент ИЛИ-НЕ 7, первый элемент НЕ 8, второй RS-триггер 9 (триггер контроля исходного замкнутого состояния контролируемого ЭМ реле), второй 10, третий 11, четвертый 12 и пятый 13 элементы ИЛИ-НЕ, второй 14 и первый 15 элементы И, а также первый 16 и второй 17 блоки задержки переднего фронта импульса.

Блоки задержки переднего фронта импульса идентичны друг другу и каждый из них содержит генератор прямоугольных импульсов 18, счетчик 19, элемент ИЛИ 20 и

элемент И 21. По составу, схеме и функциональному назначению блоки задержки переднего фронта импульса не отличаются от известных, используемых в прототипе.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (для исходного разомкнутого контакта реле) сигнал с выхода ключевого элемента 1 не поступает, кон0 тролируемое реле 2 обесточено, его контакт 3 разомкнут, напряжение на резисторе нагрузки отсутствует, что соответствует сигна- лу логического нуля. Триггер 6 устанавливается в сходное (устойчивое) со5 стояние по входу S логическим нулем с резистора 4 (для нормально разомкнутого контакта 3), либо по входу R шиной Уст. (для нормально замкнутого контакта 3). В последнем случае триггер 9 устанавливает0 ся в исходное состояние по входу S нулевым сигналом с элемента ИЛИ-НЕ 7. В обоих случаях их состояния не изменяются в зависимости от положения контакта 3, так как для изменения состояния триггеров 6 и 9

5 необходимо подать нулевой сигнал на входы R. Сигнал на входы S обоих триггеров подается только в момент включения питания. С выхода триггера 6 на первый элемент ИЛИ-НЕ 7 поступает сигнал логического ну0 ля, выходов второго триггера 9 на второй и пятый элементы ИЛИ-НЕ 10 и 13 поступают сигналы логической единицы, а на третий и четвертый элементы ИЛИ-НЕ 11 и 12-логического нуля. На третьем входе первого эле5 мента И 15, подключенного к выходу ключевого элемента 1 и на втором входе второго элемента И 14, подключенного через второй элемент ИЛИ-НЕ и второй элемент НЕ 5 к резистору нагрузки 4, сигналы

0 отсутствуют,

Несмотря на то, что к остальным входам обоих элементов И 15 и 14, подключенных соответственно к выходам третьего и пятого элементов ИЛИ-НЕ 11 и 13 и четвертого

5 элемента ИЛИ-НЕ 12 и первого элемента НЕ 8, поступают единичные сигналы, на выходе этих элементов И 14 и 15 сигналы отсутствуют, следовательно, отсутствуют сигналы и на выходах блоков 16 и 17 задер0 жки переднего фронта импульса.

Если исходное состояние схемы соответствует некоторому периоду движения перемещающегося объекта, то в процессе функционирования аппаратуры с контроли5 руемым ЭМ реле в течение этого периода возможно появление устойчивого отказа этого ЭМ реле 2, выражающегося в замыкании его контакта 3 при отсутствии на выходе ключевого элемента 1 сигнала на включение реле 2 или появлении ложного срабатывания контакта 3 в результате действия вибраций. Устройство в этом случае работает следующим образом.

Поскольку сигнал на выходе ключевого элемента 1 отсутствует, то после первого элемента НЕ 8, подключенного к первому входу второго элемента И 14, будет наличие логической единицы. На третьем входе второго элемента И 14, подключенного к выходу че твертого элемента ИЛИ-НЕ 12 (при разомкнутом контакте 3 контролируемого ЭМ реле, обмотка которого находится в обесточенном состоянии), также будет сигнал логической единицы. При замыкании контакта 3 контролируемого ЭМ реле 2 в точке соединения контакта 3 и резистора 4 нагрузки появляется напряжение, вызывающее появление сигнала на втором входе второго элемента И 14, подключенного к этой точке через второй элемент ИЛИ-НЕ 10 и второй элемент НЕ 5, и, следовательно, появляется сигнал на выходе второго элемента И 14, что вызывает запуск блока 16 задержки переднего фронта импульса.

Если замыкание происходит в результате устойчивого отказа ЭМ реле 2, то его контакт 3 не размыкается и через время ц, принятое для блока 16 задержки переднего Фронта импульса, появляется сигнал Замыкание.

Если замыкание происходит в результате ложного срабатывания контакта 3, т.е. замыкание контакта 3 сопровождается последующим его размыканием с временем нахождения контакта 3 в замкнутом состоянии (в каждом акте замыкания), равным т.2, меньшим чем ti(ti 12), то поочередное появление и исчезновение напряжения в точке подключения контакта 3 и резистора 4 нагрузки вызовет в конечном итоге поочередное появление и исчезновение сигнала на выходе второго элемента И 14, что, в свою очередь, приводит к поочередному запуску отсчета времени блока 16 задержки переднего фронта импульса и последующему сбросу отсчета времени. Поскольку время от запуска блока задержки до сброса отсчета времени равно ta, то сигнал на выходе блока

16задержки переднего фронта импульса в этом случае не появится.

При подаче сигнала на включение ЭМ реле 2 ключевого элемента 1 появляется сигнал на третьем входе первого элемента И 15, а следовательно, и на его выходе, что приводит к запуску отсчета времени блока

17задержки переднего фронта импульса.

Через время t3, после подачи сигнала ключевого элемента 1, ЭМ реле срабатывает и замыкает свой контакт 3, На резисторе 4 нагрузки появляется напряжение, приводящее к появлению единичного сигнала на первом входе пятого элемента ИЛИ-НЕ 13 (на втором входе единичный сигнал присутствует), что вызывает исчезновение сигнала 5 на его выходе и, следовательно, на выходе первого элемента И 15. Поскольку время задержки t4 блока задержки 17 переднего фронта импульса больше, чем время tafts t«) срабатывания реле, то исчезновение 10 сигнала на выходе первого элемента И 15 приводит к сбросу отсчета времени блока 17 задержки переднего фронта импульса и на выходе последнего сигнал не появится.

При незамыкании контакта 3 при нали- 15 чип сигнала на выходе ключевого элемента 1, например в результате устойчивого отказа в работе ЭМ реле 2, сигнал сброса времени отсчета не поступит и по прошествии времени, большего чем t4, отведенного для 20 блока 17 задержки переднего фронта импульса, и, следовательно, на его выходе появится сигнал Незэмыкание. То же самое происходит и в том случае, когда наличие сигнала на выходе ключевого элемента 1 и 5 замкнутое состояние контакта 3 соответствует некоторому периоду движения перемещающегося объекта, в течение которого возможно появление отказа ЭМ реле 2, вызывающее в размыкании контактов 3. не- 0 смотря на наличие сигнала на выходе ключевого элемента 1. Разница в работе схемы заключается в том, что появление сигнала на выходе первого элемента И 15, приводящего к запуску отсчета времени блока 5 17 задержки переднего фронта импульса, определяется не появлением сигнала на выходе ключевого элемента 1, как в предыдущем случае, поскольку этот сигнал имеется, а появлением единичного сигнала на 0 выходе пятого элемента ИЛИ-НЕ 13 в результате исчезновения напряжения на резисторе 4 нагрузки.

Если размыкание контакта 3 в этом случае является результатом устойчивого отка- 5 за ЭМ реле 2, то контакт 3 не замкнется и после времени t4 Следовательно, сброса отсчета времени блока 17 задержки переднего фронта импульса не будет, и на его выходе появится сигнал Размыкание. Сброс от- 0 счета времени в этом случае может быть лишь при исчезновении сигнала на выходе ключевого элемента 1 в момент времени, отстоящий от момента возникновения устойчивого отказа не более, чем на время t4, 5 принятое для блока 17 задержки переднего фронта импульса, как допустимое время на отключение ЭМ реле 2, Однако такой сброс отсчета времени и непоявление сигнала на выходе блока 17 задержки переднего фронта импульса следует считать оправданным

так как появление отказа ЭМ реле 2, выразившееся в размыкании контакта 3, совпадает по времени с момёнтдм появления команды на отключение ЭМ реле 2.

Эта неисправность обнаруживается при первом последующем появлении сигнала на выходе ключевого элемента 1. Если же размыкание контактов 3 при наличии сигнала на выходе ключевого элемента 1 появляется в результате ложного срабатывания контакта 3 от вибрации, то размыкание контакта 3 сопровождается последующим его замыканием с временем нахождения контакта 3 в разомкнутом состоянии (в каждом акте размыкания) ts, меньшим чем т.4, что приводит к поочередному исчезновению и появлению напряжения в точке подключе: ния контакта 3 к резистору 4 нагрузки, Это приводит, соответственно, к поочередному появлению и исчезновению сигналов на вы- ходе пятого элемента ИЛИ-НЕ 13 и первого элемента И 15 и к поочередному запуску отсчета времени блоком 17 задержки переднего фронта импульса и последующему сбросу отсчета времени. Поскольку время от запуска блока 17 задержки переднего фронта импульса до сброса отсчета времени равно t5(ts ), то сигнал на выходе блока 17 задержки переднего фронта импульса не появится,

Если при указанном периоде движения перемещающегося объекта на выходе ключевого элемента 1 исчезнет сигнал управления, то на выходе первого элемента НЕ 8 сигнал появится, Поскольку на втор ом входе второго элемента И 14, подключением через второй элемент ИЛ 1Л-НЕ 10 и второй элемент НЕ 5 к контролируемому контакту ЗЭМ : реле 2, сигнал имеется, то появление сигнала на выходе первого элемента НЕ 8 приве- дет к появлению сигнала на выходе второго элемента И 14, что, в свою очереДь, приведет к запуску отсчета времени блоком 16 задержки переднего фронта импульса. Если контролируемое Э.М реле 2 исправно, то че- рез время м, меньшее чем время ti, принятое для блока 16 задержки пере/него фронта импульса, оно отключится и азо- мкнет свой контакт 3. Размыкание контакта 3 приведет к исчезновению напряжения на резисторе 4 нагрузки. Это вызовет исчезновение сигнала на входе второго элемента И 14, а также на его выходе, что приведет к сбросу отсчета времени блока 16 задержки переднего фронта импульса, и на его выходе сигнал о неисправности не появится,

Если же ЭМ реле 2 неисправно и не может разомкнуть свой контакт 3, то сброса отсчета времени не будет и блок 16 задержки переднего фронта импульса через время

ti после исчезновения сигнала, на выходе ключевого элемента 1 выдаст сигнал Размыкание.

Рассмотрение возможных случаев работы предлагаемого устройства для контроля работы ЭМ реле 2 показывает, что появление на выходе блока 17 задержки переднего фронта импульса сигнала Незамыкание или Размыка ние свидетельствует о том, что в результате наступившего отказа конт- ролируемого ЭМ реле 2 контакт 3 находится в разомкнутом (незамкнутом) состоянии.

Аналогичное появление на выходе бло- ка 16 за держ ки переднего фронта импульса сигнала Замыкание или Размыкание свидетельствует о том, что в результате по- cVynvteluero отказа конУролируемого ЭМ реле 2 контакт 3 находится в замкнутом (неразЪмкнутом) состоянии.

Для правильной работы устройства необходимо соблюдать следующие временные соотношения:

ti t2; ti taf t4A ts; IA te, где ti - принятое время задержки сигнала блоком 16 задержки переднего фрбнта импульса (т.е . контрольное время срабатывания ЭМ реле 2 на замыкание контакта 3);

t2 - максимальное возможное время нахождения к онтакта 3 в замкнутом состоянии в одним акте замыкания при ложном срабатываний контактов;

t3 - врёУя срабатывания ЭМ реле 2 на замыкании контакта 3;

t4 - Принятое в ремя задержки сигнала бло ком 1.7 задержки переднего фронта импульса (т.е. контрольное вр ем я для срабатывания ЭМ реле 2 на размыкание контакта 3);

ts - максимальное возможное время на- х ождения контакта 3 в разомкнутом состоянии в одном акте размыкания при ложном срабатывании контакта 3;

Тб - время срабатывания ЭМ реле 2 на размыкание контакта 3.

Для исходного замкнутого состояния контакта 3 ЭМ реле 2 устройство работает аналогично описанному и сигналы на выходах блоков 16 и 17 задержки переднего фронта импульсов соответствуют приведен- Шму 6писанию для контролируемого ЭМ реле 2 с размыкающимся контактом.3, В этом случае сигнал с выхода ключевого элемента 1 соответствует уровню логической единицы. Контролируемое ЭМ реле 2 находится под током, его контакт 3 замкнут, на- пряж ение на резисторе 4 нагрузки соответствует уровню логической единицы, триггеры 6 и 9 устанавливаются в соответствующие устойчивые состояния (в дальнейшем не изменяющимся в каждом акте контроля работы ЭМ реле 2 в зависимости

от состояния контакта 3), при которых с выхода первого триггера 6 на первый элемент ИЛ И-Н Е 7 поступает сигнал логической единицы, следовательно, с выходов второго триггера 9 на второй и пятый элементы ИЛИ-НЕ 10 и 14 поступают сигналы логического нуля, а на третий и четвертый элементы ИЛИ-НЕ 11 и 12 поступают сигналы логической единицы. В этом случае сигналы на первом и третьей входах второго элемен- та И 14 будут изменяться в зависимости от сигнала первого элемента НЕ 8 и от состояния контакта контролируемого реле 2, сигнал о состоянии которого проходит через четвертый элемент ИЛИ-НЕ 12, и сигналы на входах первого элемента И 15 будут изменяться в зависимости от сигнала с выхода ключевого элемента 1 и от состояния контакта 3 контролируемого ЭМ реле 2, сигнал о состоянии которого проходит через вто- рой элемент НЕ 5 и третий элемент ИЛИ-НЕ 11.

Таким образом устройство для контроля работы ЭМ реле с дополнительным введением двух RS-триггеров и пяти элементов ИЛИ-НЕ позволяет использовать его для разомкнутого и замкнутого исходного состояния контакта этого реле в автоматическом режиме контроля.

Формулаизобретения

Устройство для контроля электромагнитного реле {ЭМР), содержащее ключевой элемент, дза элемента И, два элемента НЕ, два блока задержки переднего фронта импульса, выводы для подключения обмотки и контактов ЭМР, резистор, причем выход ключевого элемента соединен с первым вы- водом для подключения обмотки ЭМР, входом первого элемента НЕ и первым входом первого элемента И, выход которого соеди-

нен с входом первого блока задержки переднего фронта импульса, второй вывод для подключения обмотки ЭМР соединен с первым выводом резистора и подключен к общей шине устройства, первый вывод для подключения контактов ЭМР соединен с шиной питания устройства, а второй вывод - с вторым выводом резистора и входом второго элемента НЕ, при этом выход первого элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом второго блока задержки переднего фронта импульса, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля, в него дополнительно введены два RS-триггера и пять элементов ИЛИ-НЕ, при этом второй вывод резистора соединен с входом первого триггера и с первыми входами первого, второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ, выход второго элемента НЕ соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов ИЛИ-НЕ, прямой выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с S-входом второго триггера, прямой выход которого соединен с вторыми входами второго и пятого элементов ИЛИ-НЕ, а инверсный выход второго триггера - с вторыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ-НЕ, при этом выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ-НЕ -с вторым входом второго элемента И, выход четвертого элемента ИЛИ-НЕ - с третьим входом первого элемента И, а выход пятого элемента ИЛИ-НЕ - с третьим входом второго элемента И, при этом R-входы первого и второго RS-тригге- роэ соединены с установочной шиной устройства.

Использование: электротехника, устройства для определения своевременности срабатывания или отказа контактов электромагнитного реле. Сущность изобретения: за счет дополнения известного устройства двумя R-S-триггерами и пятью элементами ИЛИ-НЕ появилась возможность автоматического контроля состояния реле независимо от начального состояния его контактов, t ил,