Устройство контроля параметров

 

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ , содержащее генератор пилообразного напряжения, подключенный выходом к входу пикового детектора, соединенного выходом с управляющим входом блока полосовых фильтров, датчик пульсации напряжения, блок индикации, отличающееся тем,, что, с целью расширения области применения устройству, в него введены реверсивный счетчик импульсов, управляемый генератор импульсов, режекторный фильтр, сумматор, первый и второй компараторы , первый, второй и третьи ключи, первый, второй и третий интеграторы, первый и второй элементы задержки. первый и второй элементы И, элемент ИЛИ и генератор импульсов, подключенный выходом к суммирующему входу реверсивного счетчика и к единичному входу триггера соединенного нулевым входом с входом обнуления реверсивного счетчика и с выходом первого элег мента задержки, а, прямым и инверсным выходами - к управляющим входам соответственно первого и второго ключей и к первым входам соответственно первого и второго элементов И, подключенных в торыми входами к выходам соответственно первого и второго компараторов ,- а выходами - к входам элемента ИЛИ, связанного выходом с входом первого элемента задержки, с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов и через второй элемент задержки с управляющими входами третьих ключей, подключенных выходами через.соответствующие первые интеграторы к входам блока индикации, а входами к соответствующим входам блоОд ка полосовых фильтров и к соответствующим входам сумматора, соединенО ) ного выходом с входами первого и втоо рого ключей, подключенных выходами к входам соответственно второго и третьего интеграторов, связанных выходами соответственно с первыми и вторыми входами nejjBoro и второго компараторов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) . 4(g() G 05 В 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТЪЙ

ОПИСАНИЕ HSOSPETEHNR(l3

К АВ ГОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ с (21) 3601942/24-24 (22) 07.06.83 (46) 30.06.85. Бюл. В 24 . (72) В.Н.Потапов и И.В.Кабашкин (71) Рижский Краснознаменный инсти-. тут инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола (53) 621.396(088.8) (56) 1. Рябин Л.Е. К вопросу контроля энергосистем постоянного тока пассивными статическими методами. Труды

ВВИА нм. Н.Е.Жуковского, вып. 1249, 1969, с. 152-172.

2. Авторское свидетельство СССР

У 104845 8, кл. G 05 В 23/02, 1982 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ, содержащее генератор пилообраз ного напряжения, подключенный выходом к входу пикового детектора, соединенного выходом с управляющим входом .блока полосовых фильтров, датчик пульсации напряжения, блок индикации, . о т л и ч а ю щ е е с я тем,;что, с целью расширения области применения устройства, в него введены реверсивный счетчик импульсов, управляемый генератор импульсов, режекторный фильтр, сумматор, первый и второй компараторы, первый, второй и третьи ключи, первый, второй и третий интеграторы, первый и второй элементы задержки, первый и второй элементы. И, элемент

ИЛИ и генератор импульсов, подключенный выходом к суммирующему входу реверсивного счетчика и к единичному входу триггера, соединенного нулевым входом с входом обнуления реверсивного счетчика и с выходом первого эле-. мента задержки, а прямым и инверсным выходами — к управляющим входам соответственно первого и второго ключей и к первым входам соответственно первого и второго элементов И, подключенных вторыми входами к выходам соответственно первого и второго компараторов, а выходами — к входам элемента ИЛИ, связанного выходом с входом первого элемента задержки, с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов и через второй элемент (, задержки с управляющими входами третьих ключей, подключенных выходами через. соответствующие первые интеграторы к входам блока индикации, а входами - к соответствующим входам блока полосовых фильтров и к соответ- Ж ствующнм входам сумматора, соединен- le ного выходом с входами первого и вто- ©) рого ключей, подключенных выходами к ф ) входам соответственно второго и третьего интеграторов, связанных выходами соответственно с первыми и вторыми входами первого и второго компараторов..

1164667

Изобретение относится к контрольно"измерительной технике и может быть использовано для контроля параметров электрических машин, например . при его,использовании в составе специализированных, диагностических при; боров или универсальных комплексах автоматизированноro контроля.

Известно устройство для контроля параметров электрических машин, содержащее блок контроля и индикации, датчик пульсаций тока и блок .полосовых фильтров 1).

Недостатком известного устройства является низкая достоверность контро-15 ля,. обусловленная фиксированной час: тотой настройки отдельных полосовых фильтров, выделяющих различные информативные составляющие из спектра пульсаций тока (напряжения) электри- 20 ческой машины.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля параметров, содержащее генератор пилообразного напряжения, подключенный выходом к входу пикового детектора, соединенного выходом с управляющим входом блока полосовых фильтров, датчик пульсаций тока, блок. контроля, усилитель, фильтр максимальной 30 гармоники, формирователь импульсов и блок индикации t 2 j.

Недостатком устройства является ограниченность диапазона автоподстрейки блока полосовых фильтров.

Это обусловлено тем, что при изменениях частоты вращения контролируемой машины в значительных пределах (10 и более) максимальная гармоника спектра пульсаций напряжения (тока) 40 контролируемой машины, выделяемая с помощью полосового фильтра, выходит за пределы полосы пропускания фильтра максимальнЪй гармоники, а увеличение его полосы пропускания может привести к попаданию в полосу пропускания фильтра других составляющих спектра пульсаций, что вызовет сбои в работе устройства.

Кроме того, у многих электричес- gg ких машин амплитуды основных (зубцовой, коллекторной, полюсной и др.) гармоник спектра соизмеримы, что также осложняет задачу надежного выделения амплитуды определенной гар- у моники при изменении частоты вращения контролируемой машины в широком диапазоне. Все это в конечном итоге сужает область применения известного устройства.

Иель изобретения — расширение области применения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство контроля параметров, содержащее генератор пилообразного напряжения, подключенный выходом к входу пикового детектора, соединенного выходом с управляющим входом блока полосовых фильтров, датчик пульсации напряжения, блок индикации, введены реверсивный счетчик импульсов, управляемый генератор импульсов, режекторный фильтр, сумматор, первый и второй компараторы, первый, второй и третьи ключи, первый, второй и третий интеграторы, первый и второй элементы задержки, первый и второй элементы И, элемент. ИЛИ и генератор импульсов,: подключенный выходом к суммирующему входу реверсивного счетчика и к единичному входу триггера, соединенного нулевым входом с входом обнуления реверсивного счетчика и с выходом первого элемента задержки, а прямым и инверсным выходами — к управляющим входам соответственно первого и второго, ключей и к первым входам соответственно первого и второго элементов

И„подключенных вторыми. входами к выходам соответственно первого и второго компараторов, а выходами — к входам элемента ИЛИ, связанного выходом с входом первого элемента задержки, с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов и через второй элемент задержки с управляющими входами третьих ключей, подключенных выходами через соответствующие первые интеграторы к входам блока индикации, а входами — к соответствующим входам блока полосовых фильтров и к соответствующим входам сумматора, соединенного выходом с входами первого и второго ключей, подключенных выходами к входам соответственно второго и третьего интеграторов, связанных выходами соответственно с первыми и вторыми входами первого и второго компараторов.

На фиг. 1 представлена функциональ" ная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип действия устройства; на фиг. 3 - один из возможных вариантов реализации перестраиваемого гребенчатого фильтра; на фиг. 4 — спектр пульсаций и з 11646 частотные характеристики перестраиваемого гребенчатого фильтра в различных режимах работы.

Устройство содержит тактовый генератор 1 импульсов, реверсивный счетчик 2, триггер 3, датчик 4 пульсаций напряжения., режекторный фильтр 5, управляемый генератор 7 импульсов, генератор 8 пилообразного напряжения, пиковый детектор 9, блок 10 полосовых !б фильтров, сумматор 12, первый 13, второй 14 и третьи 6 ключи, второй

15 и третий 16 и первые 23 интеграторы, первый 17 и второй 18 компарато.ры, первый элемент И 19 и второй эле- !5 мент И 20, элемент ИЛИ 2 1, первый

11 и второй 22 элементы задержки и блок 24 индикации.

Перестраиваемый фильтр !О имеет гребенчатую .структуру и содержит по- 2б лосовые фильтры 25, каждый из которых выполнен на операционном усилителе 26 с частотно-задающими конденсаторами 27 и 28, полевым .транзистором 29 и делителем управляющего напряжения, состоящим из резистора 30 и потенциометра 31.

Буквами Л, Б; ..., P обозначены точки на функциональной схеме фиг.1, которым соответствуют временные диа- 30 граммы на фиг. 2.

Диаграмма S на фиг. 4 изображает спектр сигнала на выходе датчика пульсаций напряжения (тока), позиция . ми Х, У, Z u W. на фиг. 4 обозначены частотные характеристики блока 10 полосовых фильтров в периоды времени, обозначенные аналогично на временных диаграммах фиг. 2. Принцип действия устройства заклю- !б чается в постепенной перестройке блока полосовых фильтров с одновременным автоматическим контролем напряжения на его выходах до получения максимального сумматорного сигнала всех составляющих спектра, после чего производится индикация параметров информативных составляющих спектра пульсаций.

Устройство работает следующим об- 5р разом.

Импульсы тактового генератора 1 поступают на суммирующий вход счетчика 2 и счетный вход триггера 3.

На прямом выходе триггера 3 формиру- 55 ются нечетные импульсы тактов, на инверсном выходе — четные (диаграммы Б и В на фиг. 2). Счетчик 2 осу-67 ществляет счет числа поступивших тактовых импульсов и в соответствии с этим перестраивает управляемый генератор 7, формирующий последовательность импульсов с постоянным в пределах такта периодом следования, но уменьшающимся с каждым последующим тактом (диаграмма Г на фиг. 2).

Импульсы с выхода генератора ? запускают генератор 8 пилообразного напряжения, амплитуда пилообразных импульсов которого (диаграмма Д) пропорциональна периоду следования импульсов генератора 7. Пиковый детектор 9 формирует постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде пилообразных импульсов, которым управляется перестраиваемый блок 10 полюсовых фильтров.

Последний выделяет из спектра пульсаций, поступающих на его вход с датчика 4 через фильтр 5, те спектральные составляющие, на которые настроены его полосовые фильтры. С выходов этих фильтров напряжение поступает на сумматор 12, на выходе которого формируется постоянное напряжение, пропорциональное сумме амплитуд выделяемых полосовыми фильтрами спектральных составляющих. Это напряжение подается через ключ t3 который находится в замкнутом состоянии поданным на него напряжением с прямого выхода триггера 3, на интегратор 15. Интегратор запоминает максимальное из поданных на его вход напряжений. Это напряжение с помощью компаратора 17 сравнивается с выходным напряжением второro интегратора.

Так как в данном такте первое иэ них превьплает второе, то на выходе компаратора 17 присутствует сигнал низкого уровня, вследствие чего и на выходе элемента И 1 9 сигнал имеет низкий .уровень.

На выходе компаратора 18, наоборот, появляется сигнал высокого уровня, однако на выходе элемента И 20 сигнал имеет низкий уровень, так как на его втором входе действует напряжение низкого уровня с инверсного выхода триггера 3.

Таким образом, и на выходе элемента ИЛИ 2 1 будет сигнал низкого уровняе

При появлении последующих тактовых импульсов на выходе генератора 1 происходит сиена состояний выходов.5 1646 триггеров 3. Частота импульсов, вырабатываемых генератором 7, уменьшается, что приводит к перестройке гребенчатых фильтров в сторону увеличения частоты. Коммутируемые через .5 такт ключи 13 и 14 поочередно подключают к выходу сумматора 12 интеграторы 15 и 16, сохраняющие на своих выходах постоянное напряжение, равное максимальному из поданных на их вход сигналу..

Во всех тактах до момента точной настройки фильтров включительно с каждым новым тактом на вход интеграторов поступают все более высокие 15 уровни сигналов и соответственно напряжение на их выходах растет, При этом уровни сигналов на выходах компараторов и на соответствующих выходах триггера 3 не совпадают, что при-20 водит к наличию сигнала низкого уровня на выходах элементов И 19 и 20 и элемента ИЛИ 21.

Максимальным сигнал на выходе сумматора 12 будет в момент точной 25 настройки (такт Z, диаграмма Ж). Очевидно в следующем такте фильтры "пройдут" пики спектральных составляющих пульсаций и суммарный сигнал на выходе сумматора 12 уменьшится (такт Ы,30 диаграмма Ж).

Это приведет к тому, что на выходах интеграторов уровень сигнала по сравнению с предыдущим тактом не из- 35 менится, не изменится он и на соответствующих входах компараторов, в то время как на других входах уровни сигналов с выходов триггера изменятся по сравнению с предыдущим тактом 40 на противоположные, Это приведет к совпадению уровней сигнала на входах элементов И 19 и 20, что приведет к появлению на одном из их выходов сигнала высокого уровня (такт W, диаграм45 ма Н) и соответственно такого же по уровню сигнала на выходе элемента

ИЛИ 21.

Последний, поступая на инвертирующий вход реверсивного счетчика 2, 50 производит уменьшение на единицу записанного в нем кода и соответственно перестраивает блок 1О фильтров, повторяя тем самым .режим работы схемы в предыдущем такте, когда суммарный 55 сигнал на выходе сумматора 12 имел максимальное значение и соответство- вал точной настройке блока 10 полосо67 вых фильтров на гармоники частоты вращения электрической машины.

Одновременно сигнал с выхода элемента ИЛИ 21 поступает на входы элементов 11 и 22 задержки. Их время задержки равняется минимально необходимому времени описанного выше процесса реверсивного переключения счетчика 2 и соответствующей перестройке фильтра 10. Сигнал с выхода элемента 11 задержки замыкает ключи 6, пропускающие напряжения составляющих, выделенных фильтрами блока 10, на вход интеграторов 23, которые запоминают их и передают для индикации в блок 24 индикации.

В периоды поиска частоты настройки интеграторы 23 и блок 24 индикации сохраняют последнее из определенных значений до следующего момента обнаружения экстремума, после- чего информация в интеграторах 23 .и блоке индикации обновляется. Дискретность процесса можно .уменьшить, увеличивая частоты тактовых импульсов,. генерируемых генератором 1.

В качестве датчика 4 импульсов напряжения тока -в предлагаемом устройстве можно испольэовать шунт в цепи электрической машины. В качестве фильтра 5 для машин постоянного тока используется фильтр нижних частот с частотой среза, равной максимальной частоте настройки гребенчатого фильтра 10, а для машин переменного тока — режекторный фильтр, подавляющий составляющую спектра пульсаций с частотой сети.

Из эскпериментальных исследований следует, что оптимальное число

К параллельно соединенных перестраиваемых фильтров для авиационных электрических машин лежит в пределах от 15 до 40..

Таким образом, предлагаемое устройство контроля обеспечивает настройку фильтров на К спектральных составляющих тока (начиная с первой), которые кратны частоте вращения, и тем самым позволяет однозначно проконтролировать их амплитуду (а при необходимости и частоту) при любых изменениях частоты вращения электрической машины. При этом исключены сбои и промахи в оценке параметров выделяемых составляющих спектра пульсаций, которые характерны для известного устройства и обусловлены

Так, например, использование пред-!

О лагаемого устройства для контроля параметров авиационно электрических машин обеспечивает сокращение стоимости затрат на реализацию диагностирования примерно на ЗОЕ.

7. 116 попаданием в полосу пропускания фильт ра максимальной гармоники нерасчетной составляющей и вызываемой вследствие этого неправильной настройкой фильтров.

Предлагаемое устройство является универсальным, поскольку применимо для любых электрических машин (коллекторных машин постоянного и переменного тока с различным возбуждением, асинхронных и т.д.) и при любых режимах их работы (пуск, торможение, и т.д.7, что обуславливает новый технической эффект — расширение области применения.

46 67 8

В свою очередь расширение области применения дает возможность повысить эффективность использования средств контроля за счет расширений

5 номенклатуры контролируемых изделий, а также применения контроля в динамическом режиме.! 164667

Жив. 4

Составитель Г. Горбунова

Ф

Редактор Ю.Ковач Техред М.Кузьма Корректор. А.Зимокосов

Заказ 4185/43 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

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