Устройство для контроля времени срабатывания электроклапана Советский патент 1993 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к автоматическому регулированию, а именно к элементам систем автоматического регулирования, и может быть использовано для дистанционного определения времени включенного состояния электроклапана, не имеющего собственных контактных групп и входящих в агрегаты топливорегулирующей аппаратуры ГТД.

Характеристика электромагнитного клапана представляет собой линейную зависимость среднего (за период Т изменения линеаризирующих колебаний) значения регулируемой величины - Хвых.сред (например, расход) от входного управляющего сигнала 2 Хвх, подаваемого на вход ШИМ, т.е.

Хвых.сред К ХВх, где К коэффициент передачи (преобразования).

Для улучшения динамических характеристик САР частоту линеаризирующих колебаний стремятся установить максимальной, верхнее значение которой определяют быстродействие и стабильная работа электромагнитного клапана. Однако при увеличении частоты линеаризующих колебаний пренебрежение инерционностью якоря электромагнитного клапана снижает точность выполнения указанной зависимости вследствие разности времени срабатывания (ТСр) и времени отпускания (Тот.) электромагнитного клапана, так как Т0тп. обычно меньше ТСр,

В этом случае в указанном выражении необходимо учитывать дополнительную составляющую, т.е.:

Хвых.сред К Хох

Тер. Тотп. v

- --- :---- Авых.макс.,

где Хвых.макс - максимальное значение регулируемой величины.

С целью устранения разности между входным и выходным параметром электроклапана (при сохранении минимального времени срабатывания) используют цепь разряда, включенную параллельно обмотке электромагнитного клапана, которая позволяет замедлить снижения тока в обмотке, а следовательно, увеличить Тот.) за счет действия тока разряда, возникающего вследствие наведения в обмотке ЭДС самоиндукции в момент отключения обмотки клапана от источника питания. Однако влияния на Тсраб. величины источника питания,

(Л

С

vi о ел

го

сопротивления линии связи устройство - обмотка электромагнитного клапана, разброс значения индуктивностей и сопротивлений обмоток электромагнитных клапанов и других факторов, требует конкретного подбора Нрарз., что является недостатком указанных устройств, в которых применен этот способ.

Существенным недостатком подобных устройств является также то, что в процессе работы не контролируются и не устраняются влияния внешних факторов (температура рабочей жидкости или газа, перепад давления), противоположно изменяющих Тсраб и Тот., что приводит к снижению точности воспроизведения указанного выше выражения.

Известно устройство, которое устраня- ет рассмотренные недостатки, содержащее последовательно включенные входную ши- ну, обмотку управления электроклапана, датчик тока и общую шину, параллельно датчику тока включена дифференцирующая Цепь, выход которой соединен с инвертирующим входом первого компаратора.

Недостатком известного технического решения является его малая точность,

Целью изобретения является увеличение точности контроля времени не закрытого состояния электроклапана.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для контроля времени срабатывания электроклапана, содержащее последовательно включенные входную шину, обмотку управления электроклапана, дат- чик тока и общую шину, параллельно датчику тока включена дифференцирующая цепь, выход которой соединен с инвертирующим входом первого компаратора, в него введен второй компаратор, шины первого и второ- го установочных напряжений, счетный триггер и RC-триггер, выход которого соединен с выходной шиной, R-вход - с выходом счетного триггера, а S-вход соединен с выходом первого компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с шиной первого установочного напряжения, инвертирующий вход с инвертирующим входом второго компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с шиной второго установоч- ного напряжения, а выход - с выходом счетного триггера.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показана входная шина 1, последовательно соединенная с обмоткой 2 элект- роклапана и датчиком тока 3, соединенного с общей шиной 4, дифференцирующая цепь 5, выход которой соединен с инвертирующими входами компараторов 6 и 7, на неинвертирующие входы которых подаются

установочные шины 8 и 9 , выход компаратора 6 через дифференцирующую цепь 10 соединен с S-входом триггера 11, выход которого соединен с выходной шиной 12, а его R-вход через дифференцирующую цепь 13 и пересчетный триггер 14 соединен с выходом компаратора 7. На чертеже также показан шток 17 и средство 15 установки триггеров 11 и 14 в исходное состояние.

Пересчетный триггер 14 использован управляемый по перепаду напряжения на его входе с низкого на высокое, например, выполненный на базе D-триггера. В случае использования других типов триггеров 14 на его входе включается дополнительная дифференцирующая цепь, не показанная на чертеже.

При отсутствии напряжения на шине 1 триггер 11 установлен в состояние, при котором на его выходе-шине 12 напряжение отсутствует.

Триггер 14 установлен в состояние, при котором на его выходе высокий положительный потенциал, шток 17 находится в состоянии, при котором магистраль перекрыта, не показана на чертеже.

В момент времени ti на шину 1 пришел передний фронт вход входного импульса и, начиная с этого момента, в обмотке 2 происходит плавное нарастание тока, а с выхода дифференцирующей цепи 5 формируется положительное напряжение, величина которого пропорциональна скорости нарастания тока через датчик тока 3. Величина напряжения с выхода дифференцирующей цепи 5 более величины напряжения уставки Ui на шинах 9 и 8, поэтому на выходе компаратора 6 напряжение отсутствует, напряжение отсутствует и на выходе компаратора 7, так как на его неинвертирующем входе установочное напряжение на шине 9 отрицательное.

В момент времени t2 величина тока через обмотку 2 электроклапана достигла такой величины, при которой началось движение штока 17, вследствие чего крутизна нарастания тока через обмотку 2 уменьшилась и уменьшилось напряжение с выхода дифференцирующей цепи 5, которое стало по своей величине менее напряжения на шине 8 и поэтому на выходе компаратора 6 сформировался перепад напряжения с низкого на высокий, по которому сработает триггер 11 и на его выходе и выходной шине 12 сформировался передний фронт выходного импульса. В момент времени т.з движение штока 17 прекратилось, т.к. он достиг упора и скорость нарастания тока через обмотку 2 стала прежней, напряжение на выходе компаратора 6 стало равным нулю.

В момент времени t4 ток через обмотку 2 достиг своего максимального размера и в дальнейшем нарастание тока стало равным нулю и стало равным нулю и выходное напряжение с выхода дифференцирующей це- пи 5 и на выходе компаратора 6 сформировалось высокое напряжение, которое подтвердило состояние триггера 11. при котором на его выходе высокое напряжение.

В момент времени ts напряжения И8х стало равным нулю и ток через обмотку 2 стал плавно уменьшаться - диод 18, общая шина 4, датчик тока 3. С выхода дифференцирующей цепи 5 сформировано постоян- ное напряжение отрицательной полярности с величиной, пропорциональной скорости уменьшения тока через обмотку 2.

Величина напряжения с дифференцирующей цепи 5 более напряжения уставки, поданого на шину 9 и поэтому на выходе компаратора 7 сформировалось положительное напряжения, от которого сработал счетный триггер 14 и на его выходе напряжение стало равным нулю.

В момент времени te, величина тока через обмотку 2 уменьшилась настолько, что шток 17 начал свое движение на возврат в исходное состояние, в связи с этим крутизна уменьшения тока через обмотку 2 уменьшилась, напряжение с выхода дифференцирующей цепи 5 стало менее, напряжения уставки на шине 9 и поэтому на выходе компаратора 7 сформировался фронт напряжения с низкого на высокий, по которому на выходе триггера 14 сформировался фронт напряжения с низкого на высокий, по которому триггер 11 вернулся в, исходное положение и на выходной шине 12 сформировался задний фронт выходного импульса

Цвых.

Далее работа аналогична рассмотренной. -,

Таким образом, при подаче на предложенное техническое решение электрический прямоугольной импульс на шину 1 на его выходе формируется импульс напряжения, длительность которого строго равна времени открытого состояния электроклапана и она полностью отражает влияние внешних факторов - температура рабочей жидкости - газа, перепад давления, величины источника питания, разброс значения индуктивностей и т.д. на время открытого состояния данного контролируемого электроклапана, в не зависимости от его типа и конструкции, что и увеличивает точность контроля времени открытого состояния электроклапана и расширяет его область использования, т.к. не требуется подрегулиро- вание.

Сущность изобретения: касается измерений и доводки топливорегулирующей аппаратуры, узлов и агрегатов газотурбинного двигателя. Сущность изобретения: устройство содержит 1 входную шину (1). 1 обмотку (2) электроклапана, 1 датчик (3) тока, 1 общую шину (4), 1 дифференцирующую цепь (5), 2 компаратора (6,7), 2 шины первого (8) и второго (9) установочных напряжений, 1 счетный триггер (14), 1 Н-триггер(11). 1-2-3- 4, 2-5-6-11-12, 5-7-14-11-12. 1 ил.

Формула изобретения

Устройство для контроля времени срабатывания электроклапана, содержащее последовательно включенные входную шину, обмотку управления электроклапана, датчик тока и общую шину, параллельно датчику тока включена дифференцирующая цепь, выход которой соединен с инвертирующим входом первого компаратора, отличающееся тем,что, с целью увеличения точности контроля времени незакрытого состояния электроклапана, в него введен второй компаратор, шины первого и второго установочных напряжений, счетный триггер

и RS-триггер, выход которого соединен с выходной шиной, R-вход - с выходом счетного триггера, а соединен с выходом первого компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с шиной первого

установочного напряжения, инвертирующий вход соединен с инвертирующим входом второго компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с шиной второго установочного напряжения, а выход

- с входом счетного триггера.