Устройство для контроля электромагнитного реле Советский патент 1993 года по МПК G05B23/02 

f5

- / с

&

/

06

о

ё

со

Изобретение относится к автоматическому контролю и может быть использовано при контроле функционирования электромагнитных реле в процессе эксплуатации.

Целью изображения является повышение достоверности результатов контроля.

На фиг.1 дана структурная схема устройства; на фиг,2 - схема блока задержки импульса угловых импульсов; на фиг.З-схема варианта выполнения ключевого элемента контроля; на фиг.4 - схема варианта выполнения счетчика импульсов; на фиг.5 - схема элемента ИЛИ; на фиг.6 - схема третьего RC-триггера; на фиг.7 - схема варианта выполнения третьего индикатора.

Устройство для контроля электромагнитного реле содержит ключевой элемент запуска 1, обмотку контролируемого реле 2, контакт 3 реле, нагрузочный резистор 4, первый элемент НЕ 5, первый элемент И 6, ключевой элемент контроля 7, второй элемент НЕ 8, второй элемент И 9, блок 10 задержки, третий 11 и четвертый 12 элементы И, первый 13 и второй 14 триггеры, первый 15 Незамыкание, второй 16 Неразмыкание индикаторы, кнопка Сброс 17, третий элемент НЕ 18, пятый 19, шестой 20 элементы И, первый 21, второй 22 счетчики импульсов, элемент ИЛИ 23, третий 24 триггер, третий 25 Дребезг контактов1 индикатор, причем выход ключевого элемента запуска 1 подключен к первому выводу обмотки реле 2, входу второго элемента НЕ 8 - к первому входу первого элемента И б, к входу третьего элемента НЕ 18, к второму входу пятого элемента И 19, второй вывод обмотки реле 2 соединен совместно с нагрузочным резистором 4 к шине Корпус, второй вывод резистора 4 подключен к входу первого элемента НЕ 5, к счетному входу второго 22 счетчика импульсов, к второму входу второго элемента И 9 и через контакт 3 реле 2 к ключевому элементу контроля 7 и источнику питания,который может быть шунтирован контактами других реле или его включение непостоянно и носит случайный характер, а также соединен с первым входом пятого элемента И 19, с первым входом шестого элемента И 20, выход ключевого элемента контроля 7 соединен с третьим входом первого элемента И б и третьим входом второго элемента И 9, первый вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ 8, второй вход первого элемента И б соединен с выходом первого элемента НЕ 5 и со счетным входом первого счетчика 21 импульсов, выход первого элемента И б соединен с первым входом блока 10 задержки и первым входом третьего элемента И 11, второй вход которого подключен к первому выходу блока 10 задержки, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И 9, который соединен с вторым входом четвертого элемента И 12, первый вход которого подключен к второму выходу блока 10 задержки, а выход четвертого элемента И 12 соединен с S-входом второго RS-триггера 14, R-вход которого соединен с R-входом первого RS-триггера 12, с R-входом третьего триггера 24, и через кнопку 17 Сброс к шине Корпус. : Выход третьего элемента И 11 соединен

. с S-входом первого RS-триггера 12, выход которого подключен к первому индикатору

15, а второй индикатор 16 соединен с. выходом второго RS-триггера 14, выход третьего элемента НЕ 18 соединен с вторым входом шестого элемента И 20. Выход пятого элемента И 19 соединен с R-входом первого

счетчика импульсов 21 j выход шестого элемента И 20 соединен с R-входом второго счетчика импульсов 22, выход которого соединен с вторым входом Элемента ИЛИ 23, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика импульсов 21. Выход первого элемента ИЛИ 23 соединен cS-входом третьего триггера 24, выход которого соединен с входом третьего индикатора 25,

Блок 10 задержки (фиг.2) содержит генератор 26 прямоугольных импульсов, соединенный с первым входами первого 27 и второй 28 элементов И. Второй вход первого элемента И 27, являющийся первым входом блока 10 задержки, соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 29, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента И 28, являющимся вторым входом блока 10 задержки Выходы первого 27 и второго 28 элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ 30, выход которого соединен с С-входом счетчика 31, вход Сброс которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 29. Первый выход счетчика 31 является первым выходом блока 10 задержки, а его второй выход - вторым выходом блрка 10 задержки.

В качестве ключевоф элемента контроля 7 используется известная схема (фиг.З),

содержащая первый 32, второй 33, третий 34 резисторы, транзистор 35.. В качестве каждого из счетчиков импульсов 21 и 22 используется известная схема (фйг.4), содержащая первый 36, второй

37, двоично-десятичные счетчики, первый 38 и второй 39 резисторы.

В качестве элемента ИЛИ 23 используется известная схема (фиг.5), содержащая первый 40, второй 41, третий 42 элементы И-НЕ.

В качестве RS-триггера 24 используется известная схема (фиг.6), содержащая первый 43, второй 44, третий 45 элементы И- НЕ.

В качестве индикатора 25 используется известная схема (фиг.7), содержащая свето- дйод 46, резистор 47.

. Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии сигнал с выхода ключевого элемента запуска 1 отсутствует, реле 2 обесточено, его контакт 3 разомкнут, напряжение на нагрузочном резисторе 4 отсутствует, что соответствует сигналу логического нуля на счетном входе счетчика 22, на втором входе элемента И 9, что независимо от состояния сигналов на других входах этого элемента и приводит к отсутствию сигнала на выходе элемента И 9, на втором входе блока 10 задержки, на втором входе элемента И 12, следовательно, на выходе элемента И 12 сигнал отсутствует, RS-триггер 14 находится в исходном состоянии, предварительно установленный кнопкой 17 Сброс, индикатор 16 не светит. В то же время отсутствие сигнала с ключевого элемента запуска 1 приводит к подаче логического нуля на первый вход элемента И 6, что независимо от состояйия остальных входов этого элемента приводит к отсутствию сигнала на выходе элемента И 6, на первом входе блока 10 задержки импульса и на первом входе элемента И 11. Естественно, что на выходе элемента И 11 в этом случае сигнал отсутствует, RS-триггер 13 находится в исходном состоянии, предварительно установленный кнопкой 17 Сброс, индикатор 15 не светит. Отсутствие сигнала с ключевого элемента запуска 1 в то же время приводит к отсутствию сигнала на втором входе элемента И 19, что независимо от остальных входов приво- дит к отсутствию сигнала на выходе элемента И 19 и на R-входе счетчика импульсов 21, что обнуляет счетчик 21 и на его выходе. устанавливается уровень логического нуля. Отсутствие сигнала на выходе ключевого элемента 1 запуска в то же время приводит к отсутствию напряжения на входе элемента НЕ 18, на выходе которого устанавливав ется уровень логической 1, который подается на второй вход шестого элемента И 20, на первый вход которого подается логический О или логическая 1 в зависимости от состояния сигнала с источника питания. При отсутствии напряжения с источника питания на выходе ключевого элемента контроля 7 сигнал отсутствует, соответственно отсутствует сигнал и на выходе элементов И, 6, И 12, индикация неисправности на индикаторах 15 и 16 отсутствует. Одновременно отсутствие напряжения с источника питания приводите отсутствию сигналов на выходе элементов И 19 и 20, сбросу счетчиков импульсов 21 и 22, 5 отсутствию сигнала на выходе элемента ИЛИ 23, индикация неисправности на индикаторе 25 отсутствует. Этим обеспечивается исключение ложного срабатывания устройства контроля электромагнитного реле в

0 случае отсутствия напряжения с источника питания или шунтирования его контактами других реле. Если напряжение с источника питания соответствует, то на первом входе шестого элемента И 20 устанавливается ло5 гический О и на выходе шестого элемента И 20 устанавливается логический О, который поступает на R-вход второго счетчика 22, что приводит к сбросу последнего и на его выходе также устанавливается логиче0 ский О. С выхода второго счетчика 22 импульсов логический О поступает на второй вход первого элемента ИЛИ 23, на первом входе которого уже имеется логический б с выхода первого счетчика 21 импульсов. На

5 выходе первого элемента ИЛИ 23 устанавливается логический О, который поступает на S-вход третьего RS-триггера 24. Последний находится в исходном состоянии, пред- варительно сброшенный кнопкой 17

0 Сброс. Сигнал на выходе третьего RS- триггера 24 отсутствует. Третий индикатор 25 не светит. В случае же,когда напряжение с источника питания присутствует на первом входе шестого элемента И 20, появляет5 ся логическая 1, а т.к. на втором входе шестого элемента И 20 уже имеется логическая 1 на выходе шестого элемента И 20

также появляется логическая 1, которая подается на R-вход второго счетчика 22 им0 пульсов. В этом случае второй счетчик 22 находится в режиме сохранения количества сосчитанных импульсов в предыдущем цикле размыкания контактов реле. Напряжение на его выходе отсутствует, соответственно

5 отсутствует напряжение и на втором входе элемента ИЛИ 23, на первом входе которого также отсутствует напряжение с первого счетчика 21 импульсов. На выходе элемента ИЛИ 23 напряжение отсутствует. Третий RS-.

0 триггер 24 находится в исходном состоянии, предварительно сброшенный кнопкой Сброс 17. Индикатор 25 не светит Присутствие напряжения с источника питания на выходе ключевого элемента контроля 7 со5 здает сигнал, который поступает на третий вход элемента И 6. Контакт 3 реле разомкнут, что приводит к появлению сигнала на выходе первого элемента НЕ 5 и на втором входе элемента И 6. При подаче сигнал ключевого элемента запуска 1 присутствует на

первом входе элемента И 6, что при наличии сигналов на его второй и третьем входах приводит к появлению на его выходе сигнала, который одновременно поступает на первый вход элемента И 11 и первый вход блока 10 задержки, который запускает отсчет выдержки времени блока 10. Одновременно появление сигнала с ключевого элемента запуска 1 приводит к появлению логического О на выходе третьего элемента НЕ 18, что независимо от состояния первого входа шестого элемента И 20 приводит к пропаданию сигнала на его входе и сбросу второго счетчика 22 импульсов. Появление сигнала с ключевого элемента запуска 1 приводит к появлению напряжения на втором входе пятого элемента И 19. на первом входе которого уже имеется напряжение с источника питания, на выходе пятого элемента И 19 появляется сигнал логической 1, что подготавливает первый счетчик 21 импульсов к работе.

Если реле 2 исправно, то через время срабатывания реле 2 на замыкание контакта ti при подаче сигнала с ключевого элемента запуска 1 реле 2 срабатывает и замыкает контролируемый контакт 3. На нагрузочном резисторе 4 появляется напряжение, приводящее к появлению единичного сигнала на входе элемента НЕ 5, что приводит к пропаданию сигнала на его выходе и, следовательно, на выходе элемента И б.

Для правильной работы предложенного устройства необходимо собл юдать следующие временные соотношения: ti t2, л, где ti - время срабатывания реле на замыкание контакта;

t2 - принятое время задержки сигнала, присутствующего на первом выходе блока .10 задержки, т.е. контрольное время для срабатывания реле 2 на Замыкание контакта 3; ta - время срабатывания реле на размыкание контакта 3; t4 - принятое время задержки сигнала, присутствующего на втором выходе блока 10 задержки, т.е. контрольное время для срабатывания реле 2 на размыкание контакта 3; te 12; 15 t4, где t5 - максимально возможное время нахождения контакта 3 в замкнутом состоянии в одном акте замыкания при ложном срабатывании контакта; to - максимально возможное время нахождения контакта в разомкнутом состоянии в одном акте размыкания при ложном срабатывании контактов.

Поскольку время задержки сигнала, присутствующего на первом выходе блока 10 задержки t2, больше, чем время ti срабатывания реле 2, то исчезновение сигнала на

выходе элемента И б приводит к сбросу отсчета времени блока 10 задержки и на первом выходе последнего сигнала нет, соответственно отсутствует сигнал и на выходе элемента 1/111, индикация неисправности на индикаторе 15 отсутствует. Одновременно во время включения контакта 3 реле 2 изменяется выходной сигнал первого элемента НЕ 5.с логической Г на

0 логический О и подается для записи в первый счетчик 21 импульсов, на R-входё которого логическая 1, сигнал Сброс счётчика отсутствует. Подача напряжения с ключевого элемента запуска 1 приводит так5 же к исчезновению сигнала с выхода третьего элемента НЕ 18, соответственно исчезает сигнал с выхода шестого элемента И 20, что приводит к сбросу второго с четчи- ка22 импульсов, При незамыканйи контакта

0 3 при наличии сигнала на выходе ключевого элемента запуска 1, например, в результате устойчивого отказа реле 2 и при наличии напряжения с источника питания, единичный сигнал на входе элемента НЕ 5 по про5 шествии времени t2 не поступает, . соответственно не пропадает сигнал с выхода элемента НЕ 5 и с выхода элемента И б, таким образом сигнал сброса отсчета времени задержки блока 10 не поступает. Естё0 ственно, по прошествии времени большего, чем время t2, отведенного для сигнала, поступающего с первого выхода блока 1.0 за- Гдержки, на этом выходе появляется сигнал, который подается на вход элемента И 11, на

5 другом входе которого уже присутствует сигнал с элемента И1 б, что приводит к появлению сигнала на выходе элемента И 11 и далее к перебросу состояния RS-триггера 13 и включению индикатора 15 Незамыкаг

0 ниеМо жесамое происходит и в том случае, когда наличие сигнала на выходе ключевого элемента запуска 1, присутствие напряжения на: источнике питания и замкнутое со-, стояние контакта 3 соответствует

5 некоторому периоду движения подвижного объекта, в течение которого возможно появление отказа реле, выражающегося в размыкании контактов, несмотря на наличие сигнала на выходе ключевого элемента за0 пуска 1.Разница в работе схемы заключается в том, что появление сигнала на выходе элемента И б, приводящего к запуску отсчета времени блока 10 задержки, определяется не появлением сигнала на выходе

5 ключевого элемента.запуска 1, как в предыдущем случае; поскольку этот сигнал имеется, а появлением единичного сигнала на выходе элемента Н Е 5 в результате исчезновения напряжения на нагрузочном резисторе 4.

Если размыкание контакта 3 в этом случае является результатом устойчивого отказа контролируемого реле 2, то контакт 3 не замыкается и после времени t2, Следовательно, сброс отсчета времени блока 10 задержки не будет и на его первом выходе появляется сигнал, что приведет к появлению сигнала на выходе элемента И 11, перебросу RS-триггера 13 и включению индикатора 15 Незамыкание. Сброс индикации производится кнопкой Сброс 17. Через эту кнопку R-вход RS-триггеров подсоединяется к шине Корпус.

Если в течение некоторого периода движения подвижного объекта размыкание контакта 3 контролируемого реле 2 сопровождается его замыканием, причем время нахождения контакта в разомкнутом состоянии te меньше времени t2, что приводит к поочередному исчезновению и появлению напряжения в точке подключения контакта 3 к нагрузочному резистору 4,

Это приводит соответственно к поочередному, появлению и исчезновению сигналов на выходе элемента НЕ 5 и элемента И б и в конечном итоге к поочередному запуску отсчета времени блока 10 задержки и последующему сбросу отсчета времени.

Поскольку время от запуска блока 10 задержки до сброса отсчета времени равно te ( 2), то сигнал на первом выходе блока 10 задержки не появляется, индикатор 15 неисправности не светит. Наряду с этим поочередное появление и исчезновение сигнала на выходе элемента НЕ 5 приводит к поочередному появлению и исчезновению сигнала на счетном входе первого счетчика 21 импульсов, которым ведется подсчет импульсов, т.к. на его R-входе установлен сигнал логической единицы с выхода пятого элемента И 19. При переполнении первого счетчика 21 импульсов на его выходе появляется сигнал, который поступает на первый вход элемента ИЛИ 23, что приводит независимо от состояния второго входа к появлению сигнала на выходе элемента ИЛИ 23 и соответственно к перебросу третьего RS- триггера 24 и загоранию индикатора 25 Дребезг контакта.

Пусть на выходе ключевого элемента запуска 1 присутствует сигнал, реле 2 включено, контакт 3 замкнут, напряжение источника питания присутствует. Если на выходе ключевого элемента запуска 1 исчезает сигнал управления, то на выходе второго элемента НЕ 8 сигнал появляется. Поскольку на вторрм и третьем входах второго элемента И 9 сигналы уже имеются, т.к.

имеются сигналы на выходе ключевого элемента контроля 7 и на нагрузочном резисторе 4, то появление на выходе второго элемента НЕ 8 сигнала приводит к появле- нию сигнала на выходе второго элемента И 9 и к запуску блока 10 задержки. Если контролируемое реле 2 исправно, то через время т.з, меньшее времени t4 задержки, принятое для сигнала, появляющегося на втором вы0 ходе блока 10 задержки, оно отключается и размыкает свой контакт 3. Размыкание контакта 3 приводит к исчезновению напряжения на нагрузочном резисторе 4, Это вызывает исчезновение сигнала на входе

5 элемента И 9 и также на его выходе, что приводит к сбросу отсчета выдержки времени блока 10 задержки и на его втором выходе сигнал не появляется.

Если же реле 2 неисправно и не может

0 разомкнуть свой контакт, то по истечении времени т.4 на втором выходе блока 10 задержки появляется сигнал, что приводит к появлению сигнала на входе элемента И 12, а также на его выходе, поскольку на втором

5 входе элемента И 12 сигнал уже присутствует. Появление сигнала на выходе.элемента И 12 приводит к перебросу RS-триггера 14 и включению элемента индикации 16 Неразмыкание. В то же время пропадание сигна0 ла с ключевого элемента запуска 1 приводит к исчезновению сигнала на втором входе пятого элемента И 19, соответственно и на выходе этого элемента и к сбросу первого 21 счетчика импульсов. Отсутствие сигнала с

5 выхода ключевого элемента запуска 1 приводит к возникновению сигнала на выходе третьего элемента НЕ 18, на втором входе шестого элемента И 20, на выходе этого элемента, что подготавливает второй счёт0 чик 22 импульсов к работе в режиме счета. Если исходное состояние схемы соответствует в начале некоторому периоду движения подвижного объекта, то в процессе функционирования аппаратуры с контроли5 руемым реле в течение этого периода возможно появление устойчивого отказа реле 2, выражающегося в замыкании его контакта 3, при отсутствии сигнала на включение на выходе ключевого элемента запуска 1 и

0 присутствия напряжения с источника питания (коммутируемого напряжения). Устройство в этом случае работает следующим образом. Поскольку сигнал на выходе ключевого элемента запуска 1 отсутствует по5 еле элемента Н Е 8, сигнал присутствует. Так как контакт 3 замкнут на втором входе элемента И 9, сигнал также присутствует, присутствие напряжения источника питания приводит к появлению сигнала на выходе ключевого элемента контроля 7 и на третьем

входе элемента И 9, а следовательно, и на выходе элемента И 9, что приводит к запуску блока 10 задержки. Если через время 14 контакт 3 не разомкнется, то на втором выходе блока 10 задержки появляется сигнал, который поступает на первый вход элемента И 12, т.к. на втором входе этого элемента сигнал уже присутствует, то и на выходе элемента И 12 появляется сигнал, что приводит к перебросу RS-триггера и включению индикатора 16 Неразмыкание. При отсутствии напряжения с источника питания и отказа реле, выражающего в замыкании контакта 3 при отсутствии сигнала на включение на выходе ключевого элемента запуска 1, на выходе ключевого элемента контроля 7 сигнал отсутствует, естественно, что он отсутствует и на третьих входах элементов И 6 и 9, что независимо от состояния остальных входов этих элементов приводит к отсутствию сигналов на выходе элементов И б и 9.

. Естественно, блок 10 задержки не включается, индикация неисправности отсутствует. Однако такое невключение блока 10 задержки считать оправданным, т,к. появление отказа реле, выразившегося в замыкании контакта 3 реле 2 происходит в тот момент, когда отсутствует коммутируемое напряжение с источника питания и контакт

3 не производит подключения питания к нагрузке в виде нагрузочного резистора 4. Эта неисправность обнаруживается при появлении напряжения с источника питания.

Если замыкание происходит в результате ложного срабатывания контакта 3, т.е. замыкание контакта сопровождается его размыканием с временем нахождения контакта 3 в замкнутом состоянии (в каждом акте замыкания), равным ts, меньшим, чем время t4(, то поочередное появление и исчезновение напряжения в точке подключения контакта 3 и нагрузочного резистора

4 вызывают поочередное появление и исчезновение сигнала на выходе элемента А 9, что приводит к поочередному запуску отсчета времени блока 10 задержки и последующему сбросу отсчета времени, Поскольку время от запуска блока 10 задержки до сброса отсчета времени равно ts, то сигнал на втором выходе блока 10 задержки не появляется. Естественно, не появляется сигнал и на выходе элемента И 11, не происходит переброса Н3,-триггера 13, индикатор 15 неисправности не светит. В то же время поочередное появление и исчезновение напряжения в нагрузочном резисторе 4 приводит к появлению поочередного появления и исчезновения напряжения на счетном входе второго счетчика 22 импульсов и

через элемент НЕ 5 на счетном входе первого счетчика 21 импульсов, Однако первый счетчик 21 импульсов подсчет не произво-. дит, т.к. на его R-входе уровень логического

О с выхода пятого элемента И 19, а второй счетчик 22 импульсов производит подсчет количества импульсов, т.к. на его R-входе уровень логической 1 с шестого элемента И 20. При переполнении второго счетчика 22

импульсов на его выходе появляется напряжение, которое подается на второй вход элемента ИЛИ 23, что независимо от состояния его приводит к появлению сигнала на выходе элемента ИЛИ 23, перебросу третьего RS-триггера 24 и загоранию индикатора 25 Дребез контактов.

Таким образом, устройство для контроля

электромагнитного реле повышает достовер- ность результатов контроля функционирования электромагнитных реле в процессе . эксплуатации,. .

Формула изобретения Устройство для контроля электромагнитного реле, содержащее ключевой элемент запуска, первый и второй элементы НЕ, нагрузочный резистор, первый-четвер- тый элементы И, первый и второй триггеры,, первый и второй индикаторы, блок задержsen и ключевой элемент контроля, информационный и управляющий входы которого соединены с шиной питания устройства, подключенной к одному выводу замыкающего контакта контролируемого реле, другой вывод которого соединен с входом второго элемента НВ, с первым входом второго элемента И и первым выводом нагрузочного резистора, связанного вторым выводом с нулевой шиной устройства и с

первым выводом обмотки контролируемого реле, второй вывод которой соединен с выходом ключевого элемента запуска, первым входом первого элемента И и через первый элем ект НЕ с вторым входом второго элемента И .подсоединенного третьим входом к второму входу первого элемента И и выходу ключевого элемента контроля, выход второго элемента НЕ соединен с третьим входом первого элемента И, выходы первого и второго элементов Л связаны с одноименными входами блока задержки и первыми входами соответственно третьего и четвертого элементов И, соединенных вторыми входами с первым и вторым выходами соответственно блока задержки, а выходами - с входами установки соответственно первого и второго триггеров, выходы которых подключены к входам одноименных индикаторов, а входы сброса - к шине сброса

устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля, в устройство введены первый и второй счетчики, третий элемент НЕ, пятый и шестой элементы И, элемент ИЛИ, третий триггер и третий индикатор, выход ключевого элемента запуска соединен с первым входом пятого элемента И и через третий элемент НЕ с первым, входом шестого элемента И, второй вход которого подключен к второму входу пятого элемента И и к шине питания устройства, а выход - к входу сброса второго счетчика, счетный

Фиг. 2

17 Гранзшторнип клюг { tffi I

I

i Д.

.питЗ --

3S

I

3334

Я

L

Фиг. J

вход которого соединение вторым выводом замыкающего контакта контролируемого реле, а выход переполнения - с первым входом элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу переполнения первого счетчика, а выходом - к входу установки третьего триггера, выход которого соединен с входом третьего индикатора, а вход сброса - с шиной сброса устройства, причем счетный вход и вход сброса первого счетчика подключены к выходу второго элемента НЕ и пятого элемента И соответственно.

3S

I

4 Я

. J

I счетчик импульсоЬ

Г

1

Фиг. 5

& триггер I I

Фиг. 6

I /I

- -j--@---C U---t,I

|. V 4 °I

L J

...