Устройство для допускового контроля параметра Советский патент 1982 года по МПК G05B23/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРА

Изобретение относится к технике автоматического управления и конт роля и может быть использовано для контроля соответствия какого-либо па раметра, представленного в аналогово форме, заданному значению, например, в системах контроля за проведением экспериментов на аэродинамических установках. Известно устройство для контроля за ходом какого-либо процесса, в котором информация о величине контроли руемого параметра представлена в виде аналогового сигнала. Такое устрой ство представляет собой схему сравнения, содержащую два компаратора (нуль-органа), на первые входы которых подается контролируемый сигнал, а выходы которых соединены с входом блока сигнализации (схемой управления) и два источника опорных напряжений ( и и on. Mate) выходы которых соединены с вторыми входами со ответствующих компараторов. Первый компаратор осуществляет сравнение контролируемого сигнала (напряжения поступающего на его первый вход, с напряжением, поступ;ающим на второй вход компаратора от первого источника опорного напряжения (иопд,ин) уровень напряжения которого определяет нижнюю границу поля допуска. Второй компаратор осуществляет сравнение контролируемого сигнала, поступающего на его первый вход, с напряжением, .поступающим на второй его вход от второго источника опорного напряжения (ио(5,ддакс) уровень напряжения которого определяет верхнюю границу поля допуска l. Недостатком данного устройства при использовании его в системах контроля является недостаточная точность контроля. Точность контроля недостаточна из-за To.ro, что ширина поля допуска, определяемая интервалом между уровнями напряжений первого и второго (Uon.MHH Uon.MQitc) источников опорных напряжений, постоянна, что приводит к изменению предельной относительной погрешности в зависимости от уровня контролируемого параметра. При изменении уровня контролируемого параметра предельная относительная погрешность контроля изменяется в зависимости от уровня контролируемого параметра, что приводит к снижени точности контроля. Кроме того, устройство сложно из-за использования двух источников опорных напряжений, предназначенных для создания поля допуска. Наиболее близким к предлагаемому по технической .сущности является уст ройство, которое содержит два компаратора и блок сигнализации, причем оба инвертирующих входа компараторов соединены через соответствующие резисторы с источником напряжения, про порционально текущему значению параметра, оба неинвертирующих входа ком пэраторов соединены через соответствующие резисторы с источником напряжения, пропорционального заданному значению параметра, оба неинвертирую щих входа компаратора соединены чере соответствующие резисторы с шиной , а выходы компараторов соеди нены с входом блока сигнализации. На инвертирующие входы компараторов через соответствующие резисторы от источника напряжения, пропорционального, текущему значению параметра, поступает напряжение, пропорциональное текущему значению контролируемог параметра, на нейнвертирующие входы компараторов через соответствующие резисторы от источника напряжения, пропорционального заданному значению параметра, поступает напряжение, пропорциональное заданному значению параметра. Кроме того, неинвертируюи:ие входы компараторов через соответствующие резисторы присоединены к общей шине земля. Таким образом, на неинверти рующие входы компараторов подается напряжение, определяемое соотношением сопротивлений резисторов, подключенных к источнику напряжения, пропорционального заданному значению параметра и общей шине земля. Если напряжение, поступающее от источника напряжения, пропорционального текущему значению параметра, ни инвертирующий вход компаратора станет более отрицательным, чем напряжение, поступающее от источника напряжения, пропорционального заданному значению параметра на неинвертирующий вход компаратора, то напряжение на выходе компаратора принимает высокий уровень (логическая 1). Когда напряжение, поступающее от источника напряжения, пропорционального текущему значению параметра на инвертирующий вход компаратора, снанет более положительным, чем напряжение на неинвертирующем входе,, то напряжение на выходе компаратора принимает низкий уровень (логический О). На неинвертирующий вход каждого компаратора поступают напряжения с выходов делителей напряжения, образованных резисторами, подключенными к источнику напряжения, пропорционального заданному значению и к шине земля. Уровни этих напряжений определяют верхнюю и нижнюю границы поля допуска, для образования которого необходимо установить в делителе, подключенном к неинвертирующему входу первого компаратора, резисторы, отношение сопротивлений которых отличается от отношения сопротивлений резисторов делитеяя, подключенного к неинвертирующему входу второго компаратора, вследствие этого будут различны и напряжения, поступающие на неинвертирующие входы компараторов, а следовательно, различны и уровни срабатывания компараторов. Разница между уровнями срабатывания компараторов и определяет ширину поля допуска. Для вывода информации о состоянии компараторов, а следовательно и о том, выше, ниже или в пределах допуска находится уровень контролируемого параметра, служит блок сигнализации 2 . Недостатком такого устройства является недостаточная точность контроля вследствие того, что постоянная ширина поля допуска приводит также как и в описанном устройстве, к изменению, в зависимости от уровня контролируемого параметра, предельной относительной погрешности допускового контроля, т. е. приводит к тому, что точность допускрвого контроля зависит от значений контролируемого параметра. Цель изобретения - повышение томности устройства за счет изменения

ширины ПОЛЯ допуска в зависимости от уровня контролируемого параметра и получения в результате этого постоянной предельной относительной погрешности, т. е. точности допускового контроля во всем диапазоне изменения параметра.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее нульорган, вход которого через первый резистор соединен с источником напряжения, пропорционального текущему значению контролируемого параметра, через второй резистор - с источником напряжения,.пропорционального инверсному значению заданного параметра, а выход соединен с входом сигнализации дополнительно введены генератор прямоугольных импульсов, два управляемых ключа, третьи и четвертый резистооы, причем прямой и инверсный выходы генератора прямоугольных импульсов соединены с управляющими входами управляемых ключей, информационнные вхо ды которых через третьи резисторы подключены соответственно к источникам напряжений, пропорциональных текущему и инверсному заданному значениям параметра, а выходы - .к входу нуль-органа, и через четвертый резистор - к прямому выходу генератора прямоугольных импульсов. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - выходные характеристики устройства (после допуска) при различных соотношениях величин резисторов.. Устройство содержит блок 1 сигнализации, нуль-орган 2, первый 3, второй и четвертый 5 резисторы, генератор 6 прямоугольных импульсов, управляемые ключи 7, 8, третьи резисторы 9, 10 и источники напряжений, про порциональных текущему значению контролируемого параметра 11 и инверсном значению заданного параметра 12. Устройство работает следующим образом. На вход нуль-органа 2 с прямого выхода генератора 6 через резистор 5 поступает импульсный ток. Кроме того, на вход нуль-органа 2 поступаю также импульсные токи от источников напряжений (не показаны), пропорциональных заданному Uf,qp и текущему парт значениям параметра и сформированные соответствующими управляемыми ключами 7 и 8. Величины этих токов определяются сопротивлениями

резисторов 9 и 10. Так как управление коммутацией ключей осуществляется с помощью генератора 6, то частота импульсного тока, поступающего на вход нуль-органа 2 от прямого выхода генератора 6, равна частоте импульсного тока поступающего на вход нуль-орга«а 2

от источников напряжечерез управляемые ключи. Ключ 7

НИИ управляется импульсами, поступающими с npiRMoro выхода генератора 6, ключ 8 - импульсами, поступающими с инверсного выхода генератора 6. Коммутация ключей 7- и 8 происходит в противофазе. Синхронно поступающие на вход нуль-органа 2 импульсные токи суммируются, это обеспечивается подключением к входу нуль-органа соответствующим ключом того источника, напряжение которого имеет полярность, соответствующую полярности импульса, . поступившего в этот момент от генератора. К импульсному току постояннйй амплитуды, поступающему от генератора-6, прибавляется импульсный ток амплитуды которого зависит от текущего и заданного значений параметра. Таким образом, амплитуда суммарного импульсного тока, поступающего на вход нуль-органа 2, пропорциональна заданному и текущему значениям контролируемого параметра. Кроме того, на вход нуль-органа 2 поступает постоянный ток, равный разности токов, поступающих от разнополярных источников напряжения через резисторы 3. и . До тех пор, пока разностный ток меньше совпадающих с ним по знаку импульсов суммарного импульсного тока, нуль-орган будет переключаться, вырабатывая последовательность импульсовJ поступающих на вход блока 1 сигнализации, который, в этом случае, сигнализирует о нахождении контролируемого параметра в поле допуска. Если же разностный ток превысит совпадающие с ним по знаку импульсы суммарного импульсного тока, то на выходе нуль-органа установится высокий (логическая 1) или низкий (логический О) уровень. Блок сигнализации в зависимости от полярности источников напряжений, пропорциональных заданному и текущему значениям параметра, покажет выше или ниже допустимого значения находится контролируемый параметр. Выходная характеристика устройства при различных соотношениях резисторов 3, , Э, 10 показана на фиг. 2, где область допустимых отклонений заштрихована. Сформированное сумма ным импульсным током поле допуска изменяет свою ширину в зависимости от уровней напряжений, пропорционал ных заданному и текущему значениям параметра. Ширина полученного поля допуска зависит от заданного значен контролируемого параметра, увеличиваясь или уменьшаясь пропорциональн :его величине. Таким образом, предлагаемае устройство формирует переменноеj в .зависимости от значения контролируемо го параметра, поле допуска, что поз воляет получить постоянную во всем диапазоне изменения параметра предельную относительную погрешность допускового контроля. Формула изобретения Устройство для допускового контроля параметра, содержащее нуль-орган, вход которого через первый резистор соединен с источником напряже ния, пропорционального текущему значению контролируемого параметра, через второй резистор - с источником напряжения, пропорционального инверсному значению заданного параметра, а выход соединен с входом блока сигнализации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены генератор прямоугольных импульсов, два управляемых ключа, третьи и четвертый ,резисторы, причем прямой и инверсный I выходы генератора прямоугольных им|пульсов соединены с управляющими входами управляемых ключей, информационные входы которых через третьи резисторы подключены соответственно к источникам напряжений, пропорциональных текущему и инверсному заданному значениям параметра, а выходы - к входу нуль-органа и через четвертый резистор - к Прямому выходу генератора прямоугольных импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 366if17, кл. G 01 R 15/08, 1969. 2,Поплавко В. М, Аналоговые устройства допускового контроля. Сб. статей, Электронная техника в автоматике. Под ред, Ю, И. Конева, Вып,-3, М., Советское радио, 1972 .(прототип),

v|

«о

s)