Устройство активного контроля Советский патент 1974 года по МПК B24B49/00 

1

Изобретение относится к устройствам активного контроля, применяемым в металлообрабатывающей промышленности для управления скоростью шлифовальной бабки в функции оставшегося припуска.

Для управления скоростью шлифовальной бабки нри обработке изделий врезным шлифованием используются приборы активного контроля, имеюшие измерительную схему с индуктивным датчиком, пороговые устройства, блок опорных уровней и источник стабилизированного напряжения питания. Для достижения высокой стабильности срабатывания пороговых устройств в устройстве необходимо применение стабилизатора питаюш,его напряжения, поскольку выходная характеристика зависит от амплитуды этого напряжения. Стабилизаторы в этих устройствах должны иметь относительно высокую мощность. Это приводит к увеличению габаритов и веса устройства, кроме того, высокая точность устройства требует от стабилизаторов высокого коэффициента стабилизации, что значительно усложняет схемы устройства.

Цель изобретения - осуществление инвариантности тока срабатывания пороговых устройств к питающему напряжению и упрощение устройства.

Для этого нагрузки подключены к выходу измерительного моста и бесконтактных магнитных реле, используемых в качестве пороговых устройств, через двусторонние транзисторные ключи, переключаемые от выходных обмоток несимметричного магнитного мультивибратора, один конец первичной обмотки которого подключен к источнику опорного напряжения, а другой через транзисторы разной проводимости - к выходным клеммам источника входного напряжения, соединенного встречно с источником опорного напряжения. На чертеже показана принципиальная схема устройства активного контроля.

Устройство состоит из измерительной схемы (катушки индуктивности L и Lj дифференциального датчика, фазочувствительный мост на транзисторах TI -j- T.i, трех бесконтактных магнитных реле (транзисторы Tj и TS, трансформаторы Tpi и Tpz - первое бесконтактное магнитное реле; Тц и Ti2, Трз и Тр/, - второе реле; и TIB, Тру и Tps - третье реле), используемых в качестве пороговых устройств сравнения управляющего сигнала с датчика с заданным уровнем опорного тока.

К катушкам индуктивности LI и LZ датчика, а также к базовым цепям транзисторов Ti, TZ, Тз, TT, TS; Тц, TIZ; Т и Гш подключены выходные обмотки симметричного .магнитного мультивибратора (трансформатор Tp, гран зисторы Tig и TZO) . Нагрузки (для измерительного моста - обмотки управления бесконтактных магнитных реле W,,,, W,,, , Wy, , для пороговых устройств - электромагнитные реле Р} подключены к выходу (точки а и 6) через двусторонние ключи на транзисторах Т и Ге, Гд и Гю, TIS и Г14, Гп и TIS. Базовые цепи этих ключей соединены с выходными обмотками несимметричного магнитного мультивибратора (транзисторы разной проводимости Tai и Тчч, трансформатор Тръ, источник опорного напряжения о)- Оба мультивибратора питаются от источника входного нестабилизированного напряжения Е. Схема работает следующим образом. Транзисторы Ti, Tz, Тз, Т, Тт, TS, Тц, Ti2, TK, Tie переключаются симметричным напряжением прямоугольной формы от магнитного мультивибратора на трансформаторе Трт. За счет попарно-противофазного переключения транзисторов измерительного моста TI, T и Тг, Тз и переключения транзисторов Гт, Та, Тц, Ti2, TIS, Tie бесконтактных магнитных реле на выходе этих устройств (точки а и 6) выделяется постоянное значение напряжения, прикладываемое к последовательному соединению двустороннего ключа и нагрузки (для схемы измерения это Wy , у., , V7,,. ; для бесконтактных магнитных реле (пороговых устройств) - обмотки электромагнитных реле Р) и,,,,(1) где К - коэффициент пропорциональности; Е - напряжение питания; А - входной сигнал. На нагрузке выделяется среднее значение напряжения f/.. г„ ср. причем -j : включения 7 - относительное время двустороннего ключа, вкл. - время открытого состояния двустороннего ключа, Т - период работы несимметричного мультивибратора. Материал сердечника трансформатора Tps имеет прямоугольную петлю гистерезиса с индукцией насыщения Bs. В течение времени вкл. открытого состояния двустороннего ключа транзистор TZZ закрыт, а транзистор открыт напряжением управляющей обмотки Wb, плюс которого приложен к базам транзисторов. При этом сердечник трансформатора Tps перемагничивается от - Bs до + Bs под действием разности напряжений Е-UQ, приложенной к рабочей обмотке W. В этом случаегде Q - площадь поперечного сечения сердечника трансформатора Tps; W - число витков рабочей обмотки трансформатора TpzПри достижении индукцией величины + Bs транзисторы TZI и TZZ переключаются из-за резкого возрастания тока намагничивания трансформатора Тр. В результате транзистор 722 открывается, а транзистор TZI закрывается напряжением обмотки Wb, приложенным минусом к базам транзисторов. При этом сердечник трансформатора перемагничивается от + fis до - Bs под действием опорного напряжения UQ. В этот интервал периода /ывкл. двусторонний ключ закрыт „ 2BSQW Относительное время выключения двустороннего ключа с учетом выражений (3) и (4) ВКЛ j В среднее значение тока в нагрузке с учетом выражений (1), (2) и (5) г jxcpKU(iA Hpn -- - при принятой идеализации элементов схемы (транзисторы рассматриваются как идеальные ключи, индуктивностями рассеяния трансформаторов и активными сопротивлениями их рабочих обмоток пренебрегают) не зависит от напряжения питания Е. Из приведенного описания работы схемы устройства видно, что незначительно усложнив схему, достигают инвариантности среднего значения выходного тока к напряжению питания. Это позволяет обойтись без дополнительного стабилизатора постоянного напряжения Е, выполняемого на относительно высокую мощность катущек датчика LI и LZ и выходных реле Р. Это позволяет в целом значительно упростить схему, повысить надежность и коэффициент полезного действия. Кроме того, в значительной степени снижаются вес и габариты всей схемы в целом, поскольку несимметричный мультивибратор выполняется на незначительную мощность переключения базовых цепей транзисторов Т и Те, Та и Гю, TIS и Ти, Tij и TIS двусторонних ключей. При изменении размера изделия Д в процессе щлифования с датчика (Li и L) в измерительную схему (Ti - 74) подается электрический сигнал. На выходе измерительной схемы, нагрузкой которой являются обмотки управления пороговых устройств W у , Wy,vi Wу , получается выпрямленный ток. Среднее значение его пропорционально величине оставшегося припуска. Нри достижении током управления в управляющей обмотке Wy, значения, соответствующего величине припуска, при котором должна быть изменена скорость шлифования (этот момент задается опорным током в обмотке смещения W ы, с помощью резистора Rz), ток на выходе порогового устройства (транзисторы Г - Тд, трансформаторы Tpi и Tpz) скачком возрастает, и выдается первая команда (с помощью электромагнитног реле Р) исполнительному органу станка.