Устройство для диагностики состояния выходной цепи аппарата защиты шахтной подъемной установки Советский патент 1993 года по МПК B66B3/00 B66B5/02 H02H3/04 

Изобретение относится к шахтному подъему, а именно к аппаратам контроля и защиты шахтных подъемных установок, и может также применяться для контроля за составлением выходных цепей различных промышленных аппаратов защиты, имеющих выход в виде электрического контакта и не допускающих косвенного контроля за состоянием выходной цепи - например, аппараты .защиты на транспорте, в системах электроснабжения и электропередачи и т.д.

Известно устройство защиты от про-- скальзыванйя канатов приводного шкива, в котором контроль за состоянием выходного реле аппарата осуществляется косвенным образом - с помощью вспомогательного контакта выходного реле, заведенного в цепь сигнализации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее контактор, источник питания, мультиплексор, элемент памяти, генератор, двоичный счётчик, блок индикации, блоки отбора информации, кнопку индикации и два резистора, и осуществляющее выявление , индикацию и запоминание номера пер- вогЬ р аз бмкнувшегося контакта в цепи защиты машины.

Недостатком известного устройства является узость области его функциональных возможностей, поскольку устройство реагирует лишь на первый разомкнувшийся контакт цепи защиты. После этого размыкания других контактов Цепи защиты уже не может вызвать срабатывание устройства, т.е. известное устройство не позволяет независимо друг от друга индицировать состояние любого контакта цепи защиты.

Цель изобретения - повышение безопасности и надежности эксплуатации подъемной установки.

Указанная цель достигается тем, что ус- J. тройство для диагностики состояния выход- : ... ной цепи аппарата защиты шахтной подъемной установки, содержащее датчик состояния контакта выходного реле, генера- тор тактовых импульсов, выход которого со- единен с тактовым входом первого синхронного десятичного счетчика, источник питания, положительный полюс которого соединен с первым выводом датчика состояния контакта выходного реле, второй вывод которого соединен с отрицательным полюсом источника питания, а третий и четвертый выводы предназначены для подключения к выводам контакта выходного реле аппарата защиты, кнопку Сброс, два све- тодиода и элемент памяти, дополнительно снабжено датчиком напряжения, двумя инверторами, вторым синхронным десятичным счетчиком и элементом ИЛИ, причем первый и второй выводы датчика напряжения предназначены для подключения к выводам катушки выходного реле аппарата

защиты, третий вывод подключен к положительному полюсу источника питания, а четвертый - ко второму управляющему входу первого синхронного десятичного счетчика, а через первый инвертор - ко второму управляющему входу второго синхронного десятичного счетчика, первые и третьи управляющие входы синхронных десятичных счетчиков объединены и соединены с положительным полюсом источника пита5 ния, тактовый вход второго синхронного десятичного счетчика соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а вход сброса соединен с пятым выводом датчика состояния контакта выходного реле и через

0 второй инвертор - с входом сброса первого синхронного десятичного счетчика, выход переполнения которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом переполнения вто5 рого синхронного десятичного счетчика, а выход-с анодом первого светодиода, катод которого подключен к отрицательному полюсу источника питания, анод и катод первого светодиода подключены к первой

0 входной паре выводов кнопки Сброс, ко второй входной паре выводов которой подключены соответственно отрицательный и положительный полюсы источника питания, а выходная пара выводов - соответственно

5 ко входам установки элемента памяти в единичное и нулевое состояние, прямой выход которого соединен с анодом светодиода, катод которого соединен с отрицательным полюсом источника питания.

0 Датчик состояния контакта выходного реле содержит оптрон, анод светодиода которого соединен с первым выводом первого резистора, эмиттер фототранзистора соединен с вторым выводом датчика, первый вы5 вод которого через второй резистор соединен с пятым выводом датчика и коллектором фототранзистора, к катоду светодиода и второму выводу первого резистора параллельно подключены соответственно

0 стабилитрон, третий конденсатор и одно плечо выпрямительного моста, второе плечо которого соединено соответственно через первый конденсатор с третьим выводом датчика и через вторичную обмотку трансфор5

матора и второй конденсатор с четвертым выводом датчика, первичная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного напряжения. Новые отличительные признаки заявляемого объекта в сравнении с прототипом - датчик напряжения, два инвертора, второй синхронный десятичный счетчик и элемент ИЛИ обеспечивают контроль состояния выходного реле и его контакта независимо от наличия на зажимах контакта напряжения, а также оценивать время срабатывания реле, в то время как в известном устройстве для индикации состояния контакта необходимо наличие напряжения на зажимах контролируемого контакта, а также замкнутое состояние всех прочих контактов цепи защиты. Таким образом, наличие новых элементов в предлагаемом устройстве обеспечивает ему новый эффект непрерывный контроль состояния выходного реле и его контакта, включенного в цепь защиты, а также оценку времени срабатывания этого реле.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит выходное реле 1 с контактом 2 аппарата защиты 3, датчик 4 напряжения на катушке выходного реле 1, состоящий из оптрона 5 (светодиод 6 и фототранзистор 7), стабилитрона 8 и резисторов 9-11, датчик 12 состояния контакта 2 выходного реле 1, состоящий из оптрона 13 (светодиод 14 и фототранзистор 15), трансформатора 16, выпрямительного моста 17, конденсаторов 18-20, стабилитрона 21 и резисторов 22,23, блок логики 24, состоящий из двух синхронных десятичных счетчиков 25,26, инверторов 27,28, элемента ИЛИ 29, генератора тактовых импульсов 30, блок памяти 31, состоящий из асинхронного RS- триггера 32, кнопку 33 сброса запоминания состояния контакта 2 выходного реле 1, све- тодиоды 34,35. Зажимы катушки выходного реле 1 аппарата 3 подключены к соответствующим входам датчика напряжения 4, а зажимы контакта 2 выходного реле 1 подключены к входам датчика состояния 12. Выходы обоих датчиков 4 и 12 соединены с соответствующими входами блока логики 24, К выходу блока логики 24 подключен анод светодиода 34. К выходу блока памяти 31 подключен анод светодиода 35. Первый и второй входы блока памяти 31 посредством кнопки 33 соединяются с выходом блока логики 24, плюсом источника постоянного напряжения и катодом светодиода 34. Катоды светодиодов 34 и 35 соединены с общей шиной устройства. Датчик 4 напряжения содержит оптрон 5, анод светодиода 6 которого посредством резистора 10 соединен с катодом стабилитрона 8, анод которого соединен со вторым входом датчика 4 и катодом светодиода 7. Катод стабилитрона 8 через резистор 9 соединен с первым входом датчика 4. Эмиттер фототранзистора 7 соединен с общей шиной устройства, а коллектор соединен с выходом датчика 4 и, посредством резистора 11, с плюсом источника постоянного напряжения.

Датчик 12 состояния содержит трансформатор 16, первичная обмотка которого подключена к источнику переменного напряжения, первый зажим вторичной обмотки посредством конденсатора 19 соединен

0 со вторым входом датчика 12, второй зажим вторичной обмотки соединен с первым за - жимом переменного напряжения выпрямительного моста 17, второй зажим переменного напряжения которого соеди5 нен посредством конденсатора 18с первым входом датчика 12. Плюс выпрямительного моста соединен с первыми зажимами конденсатора 20 и резистора 22, а также катодом стабилитрона 21, анод которого со0 единен с катодом светодиода 14 оптрона 13, вторым зажимом конденсатора 20 и Минусом выпрямительного моста 17. Эмиттер фототранзистора 15 оптрона 13 соединен с общей шиной устройства, а коллектор сое5 динен с выходом датчика 12 и, посредством резистора 23, с плюсом источника постоянного напряжения. Первый вход блока логики 24 соединен со входом 2 счетчика 25 и входом инвертора 27, второй вход блока ло0 гики 24 соединен с входом инвертора R счетчика 26 и входом инвертора 28, выход которого соединен со входом R счетчика 25. Выход инвертора 27 соединен с входом V 2 счетчика 26. Входы Т счетчиков 25,26 под5 ключены к выходу генератора тактовых импульсов 30. Входы V2 и Уз счетчиков 25,26 соединены с плюсом источника постоянного напряжения. Выходы Р счетчиков 25,26 подключены к соответствующим входам

0 элемента ИЛИ 29. выход которого является выходом блока логики 24.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 4 напряжения на катушке выход5 ного реле 1 и датчик 12 состояния контакта 2 выходного реле 1 выдают информацию о наличии (либо отсутствии) напряжения на катушке 1 и состоянии (замкнутое либо разомкнутое) контакта 2 реле 1. Причем, нали0 чию напряжения и замкнутому состоянию соответствуют сигналы логического нуля на выходах датчиков 4 и 12, а отсутствию напряжения и разомкнутому состоянию - сигналы логической единицы. Блок логики 24

5 при поступлении сигнала логического нуля на первый вход начинает отсчет времени, и если в течение заданного временного отрезка То поступит сигнал логического нуля и на второй вход (т.е. после подачи напряжения на катушку 1 контакт 2 замкнется за

отрезок времени, меньший to), то на выходе блока логики 24 так и останется первоначально существовавший сигнал логического нуля. Аналогично, при обесточивании катушки 1 на первый вход блока логики 24 с выхода датчика 4 поступает сигнал логической единицы и начинается отсчет времени от момента размыкания контакта 2 (т.е. до момента появления сигнала единицы на выходе датчика 12). Если временный отрезок между поступлениями сигналов единицы на входы блока логики 24 меньше to, то на выходе блока 24 по-прежнему будет нулевой сигнал, светодиод 34 не будет гореть, блок памяти 31 будет иметь на выходе сигнал логического нуля - светодиод 35 также не горит. Это значит, что выходное реле 1 и его контакт 2 исправны, а временам замыкания и размыкания контакта 2 соответствует норма - т.е. неисправности в аппарате защиты 3 отсутствуют. Если же выходная цепь аппарата защиты 3 неисправна - т.е. либо при запитанной катушке 1 контакт 2 разомкнут дольше, чем to, либо при обесточенной катушке 1 контакт 2 разомкнут дольше to, на выходе блока логики 24 появляется сигнал единицы, светодиод 34 загорается, сигнализируя о возникшем сбое, блок памяти 31 запоминает факт существования сбоя, на его выходе появляется сигнал единицы и светодиод 35 загорается, свидетельствуя о запомненном факте сбоя. Этот факт будет запомнен, а светодиод 35 будет светиться и при исчезновении неисправности, т.е. при появлении в дальнейшем на выходе блока логики 24 сигнала нуля. Для сброса запомненного факта неисправности предназначена кнопка Сброс 33.

На чертеже представлены примеры конкретной реализации узлов предлагаемого устройства.

Датчик 4 содержит оптрон 5 гальванической развязки цепи питания катушки 1 И

блока логики 24, стабилитрон 8 защищает светодиод 6 от перенапряжения, а резисторы 9,10,11 ограничивают ток через стаби- литрон 8, светодиод 6 и фототранзистор 7 соответственно. Датчик 12 содержит однофазный трансформатор 16, вторичным переменным напряжением которого диагностируется состояние контакта 2. При этом контакт 2 включен в цепь защиты и датчик 12 контролирует его состояние: при замкнутом контакте 2 в цепи датчика 12 (через конденсаторы 18,19, мост 17) протекает переменный ток, который выпрямляется мостом 17, фильтруется конденсатором 20 и поступает в светодиод 14 оптрона 13 - фототранзистор 15 при этом открывается и на выходе датчика 12 сигнал логического нуля. При разомкнутом контакте 2 напряжения на конденсаторе 20 нет, светодиод 14 0 не излучает, фототранзистор 15 заперт и на выходе датчика 12 сигнал логической единицы. Оптрон 13 осуществляет гальваническую развязку блока логики 24 и цепи защиты (цепи контакта 2). Стабилитрон 21 5 защищает светодиод 14 от перенапряжения, а резисторы 22 и 23 ограничивают токи светодиода 14 и фоторезистора 15 соответственно. Блок логики 24 состоит из двух синхронных десятичных счетчиков 25,26, 0 счетные входы Т которых объединены с выходом генератора тактовых импульсов 30. Установка счетчиков в нуль осуществляется подачей нулевых сигналов на входы R.

Счетчики 25 и 26 устанавливаются в 35 нуль выходным сигналом датчика 12 (счетчик 26 - прямым выходным сигналом, а счетчик 25 - инверсным). Входы разрешения счета /2 управляются датчиком 4. Выходы счетчиков 25 и 26 объединены ИЛИ 29. 0 При запитывании либо обесточивании катушки реле 1 один из счетчиков 25 и 26 начинает счет, который ведется до появления сигнала сброса на входе R. Возможны следующие комбинации:

Каждый из счётчиков 25,26 работает так, что сигнал единицы на его выходе появляется при поступлений каждого десятого импульса на вход Т.

Таким образом, если за время t -10tu t о контакт 2 займет состояние, соответствующее напряжению на катушке 1, то счетчик не досчитает до 10 и сбросится, т.е. на выходе Р не появится сигнал единицы. Появление сигнала логической единицы на выходе Р счетчика свидетельствует о том, что либо время замыкания, либо время размыкания превысило нормируемый уровень - т.е. о неисправности выходной цепи аппарата защиты 3. С учетом норматива на время срабатывания реле 1 выбирается частота генератора 30. Например, если время срабатывания (размыкания либо замыкания) to 0,05 с, то f 10/to 200 Гц. Факт выявленного сбоя запоминается блоком памяти 31, представляющим собой асинхронный RS-триггер. Выход блока логики 24

через кнопку 33 подается на вход S триггера 32, а для сброса вход R соединяется с плюсом источника питания. Таким образом, све- тодиод 34 индицирует фактическое

состояние выходной цепи, а светодиод 35 запоминает имевший место сбой. Блоки логики 24 и памяти 31 могут быть выполнены либо на дискретных логических элементах (например, в качестве счетчиков

применена микросхема К 155 ИЕ 9), либо на базе микропроцессорного комплекта. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет диагностировать фактическое состояние выходной цепи защиты, контролируя непосредственно контакт выходного реле, включенный в цепь, оценивать время срабатывания выходного реле и запоминать факт выявленной неисправности выходной цепи, что позволяет повысить безопасность

и надежность эксплуатации подъемной установки, оборудованной подобным устройством.

Изобретение относится к шахтному подъему. Сущность изобретения: 1 выходное реле (1), 1 контакт выходного реле (2), 1 аппарат за щиты (3), 1 датчик напряжения на 2 катушке выходного реле (4), 2 оптрона(5,13), 4 светодиода (6,14,34,35), 2 фототранзистора (7,15), 2 стабилитрона (8,21), 5 резисторов (9,10,11,22,23), 1 датчик состояния контакта выходного реле (12), 1 трансформатор (16), 1 выпрямительный мост (17), 3 конденсатора

Формула изобретения 1.Устройство для диагностики состояния выходной цепи аппарата защиты шахтной подъемной установки, содержащее датчик состояния контакта выходного реле, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовым входом первого синхронного десятичного счетчика, источник питания, положительный полюс которого соединен с первым выводом датчика состояния контакта выходного реле, второй вывод которого соединен с отрицательным полюсом источника питания, а третий и четвертый выводы предназначены для подключения к выводам контакта выходного реле аппарата защиты, кнопку Сброс, два светодиода и элемент памяти, отличаю. щ е е с я тем, что, с целью повышения безопасности и надежности эксплуатации подъемной установки, в него введены датчик напряжения, два инвертора, второй синхронный десятичный счетчик И, элемент ИЛИ, причем первый и второй выводы датчика напряжения предназначены для подключения к выводам катушки выходного реле аппарата защиты, третий вывод подключен к положительному полюсу источника питания, четвертый - к второму управляющему входу первого синхронного десятичного счетчика, а через первый инвертор - к второму управляющему входу синхронного десятичного счетчика, первые и третьи управляющие входы синхронных десятичных счетчиков объединены и соединены с положительным полюсом источника.

питания, тактовый вход второго синхронного десятичного счетчика соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а вход сброса соединен с пятым выводом датчика

состояния контакта выходного реле и через

второй инвертор - с входом сброса первого

синхронного десятичного счетчика, выход

переполнения которого соединен с первым

входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом переполнения второго синхронного десятичного счетчика, а выход-с анодом первого светодиода, катод которого подключен к отрицательному полюсу источника питания, анод и катод первого светодиода подключены к первой входной паре выводов кнопки Сброс, к второй входной паре выводов которой подключены соответственно отрицательный и положительный полюсы источника питания,

а выходная пара выводов - соответственно к входам установки элемента памяти в единичное и нулевое состояния, прямой выход которого соединен с анодом светодиода, катод которого соединен с отрицательным

полюсом источника питания.

первого резистора, эмиттер фототранзистора соединен с вторым выводом датчика, первый вывод которого через второй резистор соединен с пятым выводом датчика и коллектором фототранзистора, к катоду светодиода и второму выводу первого резисторапараллельно подключены соответственно стабилитрон, третий конденсатор, одно плечо выпрямительного моста, второе плечо которого соединено соответственно через первый конденсатор

с третьим выводом датчика и через вторичную обмотку трансформатора и второй конденсатор с четвертым выводом датчика, первичная обмотка трансформатора подключена к источнику переменного напряжения.