Устройство для контроля электромагнита

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА, содержащее ключ, соединенный входом с первым выходом источника питающего напряжения, а выходом - с первым выводом обмотки контролируемого электромагнита, зашунтированной диодом, контрольный резистор, соединенный первым выводом с вторым выводом обмотки контролируекюго электромагнита, а вторым вывойом - с нулевой шиной устройства, первый компаратор, первый вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, а второй вход - к пер ,вой шине опорного напряжения, и первый триггер, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля в уст .ройство введены алгебраический сумматор , второй и третий компарато, элемент И, второй триггер и фильтр . нижних частот, вход которого соединен с вторым выводом обмотки контролируемого электромагнита, а выход с информационным входом амплитудного детектора и инвертирующим входом сумматора, прямым входом подключенного к выходу амплитудного детектора , а выходом - к первому входу второго компаратора, второй вход которого подключен к второй шине опорного напряжения, а выход - к тактовому (Л входу первого триггера и к первомувходу элемента И, к второму входу которого подсоединен выход первого компаратора, выход элемента И подключен к тактовому входу второго тригге-с ра, первый вход третьего компаратора соединен с выходомдлюча, а второй вход - с третьей шиной опорного напряжения , выход третьего компаратора соединен с входами сброса триггеров и управляющим входом амплитудного детектора. со СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(50 С В 23 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPblTHA (21) 3511269/24-24 (22) 16. 11. 82 (46) 30.08.84. Бюл. 9 32 (72) В.Н.Гамалюк, В.А.Резников и И.В.Трейнер (71) Научно-производственное объеди"нение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин Автоматгормаш (53) 621.374 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 546856, кл, G 05 В 23/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР.

В 883874, кл. G 05 В 23/02, .1980 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТА, содержащее ключ, соединенный входом с первым выходом источника питающего напряжения, а выходом - с первым выводом обмотки. контролируемого электромагнита, зашунтированной диодом, контрольный резистор, соединенный первым выводом с вторым выводом обмотки контролируемого электромагнита, а вторым выводом — с нулевой шиной устройства, первый компаратор, первый вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, а второй вход - к пер„.SU«» А,вой шине опорного напряжения, и первый триггер, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля в устройство введены алгебраический сумматор, второй и третий компараторы, элемент И, второй триггер и фильтр нижних частот, вход которого соединен с вторым выводом обмотки контролируемого электромагнита, а выходс информационным входом амплитудного детектора и инвертирующим входом сумматора, прямым входом подключенного к выходу амплитудного детектора, а выходом — к первому входу второго компаратора, второй вход которого подключен к второй шине опорно- ф

ro напряжения, а выход - к тактовому входу первого триггера и к первому-входу элемента И, к второму входу которого подсоединен выход первого компаратора, выход элемента И подключен к тактовому входу второго триггера, первый вход третьего компаратора соединен с выходом яслюча, а второй вход — с третьей шиной опорного напряжения, выход третьего компаратора соединен с входами сброса триггеров и управляющим входом амплитудного детектора.

1111135

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для контроля в условиях эксплуатации и производства электромагнитов постоянного тока, используемых преимущественно в качестве приводов гид- 5 ро- и пневмораспределителей, и может

ыайти применение в горной, нефтегазЫ. вой, станкостроительной и других отраслях промышленности.

Известны устройства, обеспечивающие контроль работы электромагнита в процессе его эксплуатации, где питание на обмотку подают скачком, содержащие блок питания, блок снятия импульса, дифференцирующий усилитель, 15 ограничитель, двоичный счетчик, триггеры и индикатор П, Однако данные устройства не обеспечивают контроль тока срабатывания электромагнита. 20

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля работы электромагнита, содержащее блок питания, переключатель, электромагнит, конт- 25 рольный резистор, дифференцирующий усилитель, усилитель-ограничитель, триггер, аналоговый ключ и амплитуд-. ный детектор t2>.

Однако известный дифференцирующий 3О усилитель снижает достоверность контроля, поскольку импульс отрицательной полярности на его выходе, амплитуда кОтоРого пропорциональна крутизне спадания тока и не зависит от велйчины этого спадания, может иметь место как при исправном, так и неисправном электромагните..цействитепьно, сигнал о наличии движения якоря и величина тока трогания запоминаются соответственно в триггере и ам- 4О плитудном детекторе в самом наиале . движения. Однако в силу целого ряда причин (загрязнение рабочей жидкости, задиры) ход якоря может оказаться недостаточным для требуемого по -45 условиям функционирования раскрытия гидравлических каналов золотника, т.е. электрогидрораспределитель фактически своих функций не выполняет.

В то же время устройство-прототип 5й идентифицирует данное состояние объекта как исправное.

Целью изобретения является повы" шение достоверности результатов контроля.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее ключ, соединенный входом с первым выходом источника питающего напряжения, а выходом - с первым выводом обмотки контролируемого электромагнита, зашунтированной диодом, контрольный

Резистор, соединенный первым выводом с.вторым выводом обмотки контролируемого электромагнита, а вторым выводом — с нулевой шиной устройст- 65 ва, первый компаратор, первый вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, а второй входк первой шине опорного напряжения, и первый триггер, введены алгебраический сумматор, второй и третий компараторы, элемент И, второй триггер и фильтр нижних частот, вход которого соединен с вторым выводом обмотки контролируемого электромагнита, а выход - с информационным входом амплитудного детектора и инвертирующим входом сумматора, пряьым входом подключенного к выходу амплитудного детектора, а выходом - к первому входу второго компаратора, второй вход которого подключен к второй шине опорного напряжения, а выход - к тактовому входу первого триггера и к первому входу элемента И, к второму входу которого подсоединен выход первого компаратора, выход элемента

И подключен к тактовому входу второго триггера, первый вход третьего компаратора соединен с выходом ключа, а второй вход — с третьей шиной опорного напряжения, выход третьего компаратора соединен с входами сбро- са триггеров и управляющим входом амплитудного детектора.

На фиг, 1 показана схема устройства; на фиг. 2 -. временные диаграюы.

Устройство содержит ключ 1, соединенный входом с выходом источника 2 питающего напряжения, а выходом - с первым выводом обмотки контролируемого электромагнита 3, зашунтирован-с ной диодом 4, контрольный резистор

5, первый вывод которого соединен с втоpblм выводом обмотки электромагнита, а второй вывод — с нулевой шиной устройства, первый компаратор 6, первый вход которого подключен к выходу амплитудного детектора 7, выполненного, как в прототипе, а второй вход - к первой шине опорного напряжения, первый триггер 8, алгебраический сумматор 9, инвертирующий вход которого подключен к входу детектора, а неинвертирующий - к выходу этоro детектора. Выход сумматора подключен к первому входу второго компа:ратора 10, второй вход которого сое" яен с второй шиной опорного иапряения. Вход третьего компаратора 11 соединен с выходом ключа 1, а выходс управляющим входом детектора. Вы ход элемента И .12 подключен к тактовому входу второго триггера 13, первый вход элемента И соединен с выхо- . дом второго компаратора и тактовым входом: первого триггера, второй вход - с выходом первого компаратора.

Входы сброса триггеров объединены и подключены к выходу третьего компаратора, а информационные входы триггеров подключены к шине логической 1 . Вход амплитудного детектора

1111135 подключен к контрольному резистору через фильтр 14 нижних частот, представляющий собой, например, резисторный делитель напряжения, на выходе которого включен конденсатор. Третий компаратор образован делителем напряжения на резисторах 15 и 16, операционным усилителем 17 и ограничителем уровня на резисторе 18 и диодах

19 и 20. Величины напряжений на выходах компараторов 6 и 10 соответ- 10 ,ствуют используемой серии цифровых интегральных микросхем и обеспечиваются ограничителями уровня, как и в компараторе 11.

На фиг, 2 уровень напряжения, соответствующий локальному максимуму переходной характеристики нарастания тока при включении электромагнита с величиной сил сопротивления троганию якоря в пределах нормя и при по }ышенном сопротивлении, обозначен соответственно Ч„ и V> локальному минимуму - Ч и Ч, максимальной ве-. личине тока — V ; время нарастания тока от нуля до величины тока трогания — ;, время движения якоря - С, время от локального минимума до мак.симальной величины тока — t>, проме. жуток времени максимального искажения сигнала — t время уменьшения сигнала на выходе фильтра 14 при отключении электромагнита - t, время нарастания тока от нуля до величины тока трогания при повышенном сопротивлении движению — tq.

На фиг. 1 обозначены выходы 21 и

22 триггеров 8 и 13 соответственно, операционные усилители 23, диоды

24, ключ 25, конденсатор 26 и резис торы 27. устройство работает следующим об - 4О разом.

В триггер 8.и 13 сигналы с обмотки электромагнита подаются по двум параллельным каналам. По первому каналу на тактовые входы триггеров . 45 через контрольный резистор, фильтр

14 и амплитудный детектор 7 подается сигнал, пропорциональный току в обмотке: на триггер 8 - через алгебраический сумматор 9 и второй ком- 5() паратор 10., если амплитуда сигнала, больше порога Ч, на триггер 13 через первый компаратор б и элемент

И 12. По второму каналу на. входы сбРОса тРиггеРов подается сигнал,. пропорциональный напряжению на обмотке, через третий компаратор 11 °

Номехоустойчивость по второму каналу обеспечивается величиной ropora

Ч» . Компаратор 11 определяет замкнут или разомкнут ключ 1, а также пре- 60 образует уровни напряжения. Чтобы задержки триггеров на сбросе, разрядного ключа амплитудного детектора на замыкание и отличное от нуля сопротивление замкнутого ключа не 65 вызвали ложной записи 1 в триггеры, в первом канале использована задержка, вносимая фильтром 14 нижних частот, который повышает точность контроля, подавляя высокочастотную составляющую искажений, проходящих на вход детектора 7 через нели н ейную . инду кти вн ость обмот ки и емкость смещенного в обратном направлении диода 4 при дребеэге контакта ключа или помехах по питанию. Постоянная времени фильтра выбирается так, чтобы за время задержки сброса триггеров снижение уровня напряжения на его выходе не превысилс зна- чения Vq но чтобы при движении яко" ря выходное напряжение фильтра успевало следить за входным.

Перед включением ключа l нулевой потенциал с обмотки обесточенного электромагнита, обуславливающий уровень логической 1 на выходе третьего компаратора 11, удерживает триггеры 8 и 13 в нулевом состоянии, а ключ разряда конденсатора амплитудного детектора — в замкнутом. На выходе 21 триггера 8 присутствует логический 0, а на выходе 22 триггера 13 — логическая 1 . На обоих входах, следовательно, и на выходе алгебраического сумматора 9, а также на выходе компаратора 10 напряжения равны нулю.

Включением ключа 1 (фиг. 2а ) пода-. ется напряжение с блока питания на вход компаратора 11. Величина порога

Vq выбрана такой, чтобы положительное напряжение с выхода делителя на резисторах 15 и 16, находящееся в пре делах допустимых сигналов для операционного усилителя 17, превышало ее при существующем уровне пульсаций напряжения источника питающего напряжения, а колебания напряжения в сети, вызывающие спад тока на величину, равную или большую задаваемой порогом Ч, воспринимались как отключение электромагнита и не идентифицировались как ход якоря, Напряжением логического 0 . с выхода компаратора 11 (фиг. 2б) размыкает ся клич амплитудного детектора и разрешается запись в триггеры информации. При нарастании тока на отрез ке времени t выходное напряжение .детектора (фиг. 2r) следит за выход,ным (фиг. 2в), и на выходе суммато;ра 11(фиг. 2д) остается низкий уровень, Если при имеющем место включении электромагнита якорь приходит в движение, то на отрезке t< (или tq) времени выходное Напряжение сумматора увеличивается от нуля до макси- . мальной величины, равной разности

Ч, -Ч (или V -Чв ) и превышает порог

Ч, что вызывает положительный импульс на выходе компаратора 10. Перед ним фронтом этого импульса записы1111135

6, 10 вается 1 в триггер 8 (фиг. 2е), а вершиной подается уровень логической 1 на первый вход элемента И.

Вследствие этого результат сравнения величины V< (или V ), заполненной амплитудным детектором (фиг. 2r), с 5 порогом V ïðîõîäèò на выход компаратора б и через элемент И при V > V в триггер 13 записывается 1 (фиг. 2ж) .

Величина порога V выбирается по максимально допустимому току трогания. Ток в обмотке достигает своей максимальной величины, соответствующей уровню Ч, в промежутке времени (фиг. 2в) . 15

Устройство запоминает иа амплитудном детекторе все токи трогания при имеющем место включении электромагнита, но с порогом Ч„сравнивается лишь величина того из них, который вызывает ход якоря достаточной величины.

При з астревании якоря в промежу-,точном положении сигнал на выходе ! алгебраического сумматора, нарастающий с должной крутизной, не успевает достигать порога Ъ . В этих случаях факт движения якоря не запоминается и сравнение величины трогания с порогом не происходит ° Величина порога V определяется по минимально допустимой величине хода якоря, при которой объект, в состав которого входит электромагнит, функционирует

,правильно.

Если якорь остается неподвижным, то вплоть до отключения электромагнита отличие от нуля разности в величинах выходного и входного напряже- ний детектора вызывается лишь искаже-40 ниями сигнала с резистора 5. В наибольшей степени этот сигнал подвер- жен влиянию помех на промежутке когда.ток уже достигает своей максимальной величины, индуктивность об- 45 мотки из-за насыщения магнитопровода уменьшается, уровень пульсаций напряжения блока питания возрастает.

Поэтому величина порога Ч выбирается также большей амплитуды помех на выходе алгебраического сумматора при заклиненном якоре.

При отключении электромагнита открывается диод 4 и гасит электродвижущую силу самоиндукции в обмотке.

Падение напряжения на этом диоде подается на компаратор 11, на выходе которого образуется уровень логической 1, сбрасывающий триггеры и разряжающий конденсатор амплитудного детектора (интервал t, фиг. 2) .

Исключение дифференцирующего усилителя и использование алгебраического сумматора сигналов с входа и выхода амплитудного детектора, управление детектором через компаратор 11 по состоянию ключа и триггерами лишь при достаточной величине хода якоря повышают достоверность результатов контроля электромагнитов, эксплуатируемых на объекте.

Достоинством схемы является и восстанавливаемость: прн отключении электромагнита триггеры сбрасываются, ключ разряда конденсатора детектора 7 замыкается единичным уровнем сигнала с выхода компаратора 11 и нет необходимости дополнительно вводить шину сброса и организовы. вать подачу на нее импульсов перед моментом включения электромагнита, как в прототипе.

Устройство позволяет оперативно контролировать каждое включение электромагнита, для чего к выходам

21 и 22 достаточно подключить светодиодные индикаторы. Тогда свечение светодиода, подключенного к выходу

21, будет индицировать о достаточном перемещении якоря, а погасание при этом второго светодиода - превышение током трогания, вызвавшим это движение, нормы.

При соответствующем выборе величины порога Ч предлагаемое устройство позволяет оценить величину тока трогания для электромагнитов, у которых основным является второе движение якоря при имеющем место включении, что может быть вызвано преодолением последовательно во времени усилий двух пружин.

ВНИИПИ Заказ 6309/38 . Тираж 841 Подиионое

ЮЮЮЮ ЮЮЮ ЮЮ «ФЮао

Р

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4