Устройство для определения ресурса изделия

 

Устройство для определения ресурса изделия относится к автоматике , и вычислительной технике, в частности к устройствам для определения ресур.сньпс показателей, и может быть использовано в системах контроля ресурсных показателей энергетических объектов. Целью изобретения является повышение точности работы устройства путем исключения накопления в нем погрешностей определения ресурсных показателей. Информация с датчика контролируемого параметра поступает в блок преобразования контролируемого , параметра. На выходе этого блока появляются импульсы, частота следования которых пропорциональна изменению контролируемого параметра. Эти импульсы поступают на входы счетчиков израсходованного и остаточного ресурсов, первый из которых работает в режиме сложения, второй - в режиме вычитания. В счетчик остаточного ресурса перед началом работы устройства заносится из блока хранения , информации значение начального ресурса объекта. После поступления очередного импульса на счетчики их содержимое суммируется в сумматоре и сравнивается со значением начального ресурса в блоке сравнения. При несравнении на выходе блока сравнения появляется сигнал, который совместно со значениями счетчиков индицируется, в блоке индикации. 4 ил. i (Л tc ел Од о О) со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU „„1256063 (5D 4 G 07 С 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(21) 3814785/24-24 (22) 19.11.84 (46) 07.09.86. Бюл. Р 33 (71) Институт проблем моделирования в энергетике АН УССР (72) В.А. Гуляев, Б.Н. Плескач и В.10. Иванько (53) 681.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 332480, кл. G 07 С 3/10, 1973.

Авторское свидетельство СССР

Ф 783815, кл. G 07 С 3/10, 1976. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА ИЗДЕЛИЯ (57) Устройство для определения ресурса изделия относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для определения ресурсных показателей, и может быть использовано в системах контроля ресурсных показателей энергетических объектов. Целью изобретения является повышение точности работы устройства путем исключения накопления в нем погрешностей определения ресурсных показателей. Информация с датчика контролируемого параметра поступает в блок преобразования контролируемого. параметра. На выходе этого блока появляются импульсы, частота следования которых пропорциональна изменению контролируемого параметра. Эти импульсы поступают на входы счетчиков израсходованного и остаточного ресурсов, первый иэ которых работает в режиме сложения, второй — в режиме вычитания. В счетчик остаточного ресурса перед началом работы устройства заносится из блока хранения информации значение начального ресурса объекта. После поступления очередного импульса на счетчики их содержимое суммируется в сумматоре и сравнивается со значением начального ресурса в блоке сравнения. При несравнении на выходе блока сравнения появляется сигнал, который совместно со значениями счетчиков индицируется. в блоке индикации. 4 ил.

1?56063

Изобретение относитя к автоматик ке и вычислительной технике, в частности к устройствам определения ресурсных показателей оборудования, работающего при нестационарных нагруз- 5 ках и может быть использовано в системах контроля ресурсных показателей энергетических объектов.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — преобразователь напряжения в частоту, ва— риант; на фиг. 3 — - преобразователь напряжения, вариант; на фиг. 4 — генератор, вариант.

Устройство содержит датчик 1 контролируемого параметра, преобразователь 2 напряжения в частоту, счетчик 3 израсходованного ресурса, счет- 20 чик 4 остаточного ресурса, сумматор 5, блок 6 индикации, блок .7 сравнения и блок 8 хранения информации.

Преобразователь 2 напряжения в частоту. (фиг. 2) содержит преобразователь 9 напряжения и генератор 10.

Выход преобразователя 9 напряжения соединен с входом генератора 10, выход которого является выходом преобразователя 2 напряжения в частоту, 30 входом которого является вход преобразователя 9 напряжения.

Преобразователь 9 напряжения может быть выполнен, например, по схеме настраиваемого функционального преобразователя (фиг. 3). Он содержит операционные усилители 11 — 14, диоды 15 и 16, потенциометры 17-20 и резисторы 21-31.

Генератор 10 может быть выполнен, 40 например, по схеме генератора с управляемой частотой выходного сигнала (фиг. 4) и содержит операционные усилители 32-34, диод 35, конденсатор 36, транзистор 37 и резисторы 38-44.

Работа устройства основана на том, что время до разрушения объекта конт— роля под воздействием нестационарF ного эксплуатационного параметра Т связано с величиной этого эксплуатационного параметра функциональной зависимостью с =YF(T). р Р (1)

В процессе работы объекта каждому 55 значению нестационарного эксплуатационного параметра Т соответствует определенное зпа ñ. ние расхода ресурса в единицу времени C((,), определяемое зависимостью нида

С(6) = R /". (Т), (2) где R, — начальный ресурс объекта, расходуемый в процессе его эксплуатации.

Ресурс R„„ израсходованный объектом контроля под воздействием нестационарного эксплуатационного параметра Т на интервале времени (О, с), определяется соотношением

R f С()d7.. - (3) о

Остаточный ресурс 1 объекта контроля после его работы в течение интервала времени (0, ) определяется с учетом (3) выражением

R„= R, -J С()dò (4) о

В предлагаемом устройстве значение расхода ресурса в единицу времени

С() представляется в виде частоты () следования дискретных импульсов, пропорциональной значению С(С)

-Э () = КС(7) (5) где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

При этом ресурс К„, израсходованный объектом контроля под воздействием нестационарного параметра Т на интервале времени (О,с.), определяется соотношением

R = — t q () с1, 1 (6) и К. о

Остаточный ресурс, объекта контроля после его работы в течение времени (0, ) представляется с учетом уравнений (4) и (5) соотношением

К = R — — (т)d, (7)

1 ост 0 К

В процессе работы устройства для определения остаточного и израсходованного ресурсов наиболее опасным является сбой или отказ счетчиков 3 и или 4, что может привести к самым большим погрешностям. В случае сбоя либо отказа счетчиков 3 или 4 в течение длительного интервала времени эксплуатации (О, ) происходит отклонение значений соответственно израсходованного R,,или остаточного R „ ресурсов от их значений при правильной работе устройства.

Значение израсходованного ресурса

R с учетом отклонения определяется

1256063 с

R = ) ) (") )с+ 7.,Þ, (8) о где Z (c) — отклонение, возникающее в произвольный момент времени (0, ) при сбое или отказе счетчика израсходованного ресурса 3.

Значение остаточного ресурса К „ .с учетом отклонения определяется выражением

1 осг о о где Е () — отклонение, возникающее в произвольный момент времени (О,С) при сбое или отказе счетчика остаточного ресурса 4.

Контроль работы счетчиков устройства основан на проверке соотношения

1О

R = R„ + К.„ (10)

После, подстановки уравнений (8) и (9) в уравнение (10) получаем г(Если устройство работает правиль- 25 но, то равенство (10) выполняется, т.е. согласно уравнению (11) сумма отклонений Z (".) + 2,(7) равна нулю, при этом отклонения Z,(с,) и Z (c) могут принимать значения: Z I() — Z (c) — О или Z () — -Zq(c)

При сбое или отказе счетчиков 3 или 4 сумма отклонений Z„() + Z,(,) не равна нулю и согласно выраженйю (11) равенство (10) не выполняется.

Устройство работает следующим образом.

Электрический сигнал Т интенсивности внешнего воздействия на объект контроля от датчика 1 контролируемо- 40 го параметра поступает на вход преобразователя 2 напряжения в частоту, где согласно выражениям (2) и (5) сигнал контролируемого параметра Т преобразуется в последовательность 45 дискретных импульсов, частота следования () которых зависит от текущего значения расхода ресурса объекта в единицу времени С(С). С выхода преобразователя 2 напряжения в частоту 150 последовательность импульсов с частотой следования 1() поступает на входы счетчиков израсходованного 3 и остаточного 4 ресурсов. В счетчике 3 израсходованного ресурса осу- 55 ществляется IIpHMQH счет импульсов, поступающих на его вход в течение времени согласно выражению (8). В счет- чике 4 остаточного ресурса осуществляется обратный счет поступающих на

его вход импульсов на интервале времени (0,$) согласно выражению (9), при этом из первоначально загруженного в него двоичного числа, соответствующего значению начального ресурса R,, вычитаются единицы, количество котОрых соответствует израсходованному на отрезке времени (0,2) ресурсу R Значение израсходованного объектом контроля в течение произвольного отрезка времени (0, ) реcypca R „ представляется в устройстве в соответствии с выражением (8) в виде двоичного числа, находящегося в счетчике 3 израсходованного ресурса в момент времени (О,с). Значение остаточного ресурса объекта контроля

К „ после его эксплуатации в течение произвольного отрезка времени (0, ) представляется в устройстве в соответствии с выражением (9) в виде двоичного числа, находящегося в счетчике 4 остаточного ресурса в момент времени (О,о). Начальный. ресурс R объекта контроля находится в виде двоичного числа в блоке 8 хранения информации, с выхода которого первоначально загружается в счетчик 4 остаточного ресурса и в блок 7 сравнения (сигнал начального занесения,не показан).Содержимое счетчиков израсходованного 3 и остаточного 4 ресурсов поступает на вход блока 6 индикации, где индицируются значения израсходованного R u остаточного R ресурсов, а также для контроля за работой устройства — на входы сумматора 5, где согласно выражению (10) происходит сравнение суммы значений израсходованного R „ и ос.и

b îñòàòo÷Hîão К . ресурсов со значением начального ресурса R,, которое в виде двоичного числа первоначально загружается в блок 7 сравнения. В случае сбоя или отказа счетчиков 10 израсходованного 3 и остаточного 4 ресурсов с выхода блока 7 сравнения, согласно уравнению (11) на вход блока 6 индикации поступает. длительный непрерывный аварийный сигнал, индицирующий о неисправной работе устройства.

Преобразователь 2 напряжения в частоту (фиг. 2) работает следующим образом.

Электрический сигнал контролируемагс,параметра Т поступает на вход

5 12560 преобразователя 9 напряжения, в котором преобразуется в сигнал текущего значения расхода ресурса в единицу времени С(,) в соответствии с выражением (2). Далее этот сигнал С(Г) поступает на вход генератора 10, где управляет частотой следования импульсов (c) на выходе генератора 10 в соответствии с выражением (4). Таким образом, в результате работы преобра- 10 эователя 2 напряжения в частоту поступающий на его вход сигнал контролируемого параметра Т преобразуется в последовательность дискретных импульсов, частота следования которых 15

1(7) соответствует текущему значению расхода ресурса в единицу времени

С(), определяемому в соответствии со значением контролируемого параметра согласно выражению (2). 20

Преобразователь.9 напряжения (фиг ° 3) работает следующим образом.

Сигнал контролируемого параметра Т поступает на вход преобразователя 9 напряжения в виде входного напряже- 25 ния П . При малых значениях входного напряжения U работает только опера— ционный усилитель 13. Его вклад в выходное напряжение Ь равен

Ъ Ко 1 е 30 где U — напряжение на выходе опера1Ъ ционного усилителя 13;

К вЂ” коэффициент усиления операционного усилителя 13.

При этом диод 15 закрыт, а операционный усилитель ll замкнут открытым диодом .16. Когда входное напряжение

Ue превысит уровень U напряжения на среднем выводе потенциометра 17, диод 15 открывается и напряжение Б„ на 40 выходе операционного усилителя ll будет равно

U — (U -U ), при U U< >О.

Операционный усилитель 11 работает в режиме однополупериодного выпря-45 мителя с положительным смещением Бц.

Для задания наклона передаточной характеристики преобразователя 9 используется, соотношение (RÄ + К.,)" V

4К, R,Ñ Пмо,кс

50 у при

ЬЦ„

m Ue где 1 — частота колебаний выходного напряжения;

R,- сопротивление резистора 41;

С вЂ” емкость конденсатора 36.

55 где К, — коэффициент усиления операционного усилителя 12.

Настройка схемы на заданные параметры аппроксимирующей кривой за дается с помощью потенциометров 1719. Таким образом, в узле функцио63 6 нального преобразования 9 выходной сигнал датчика 1 контролируемого параметра преобразуется в сигнал расхода ресурса в единицу времени С(".) по заданной функциональной зависимости вида (2).

Генератор 10 (фиг. 4) работает следующим образом.

Сигнал расхода ресурса в единицу времени C(c), которому соответствует напряжение Uö, поступает на вход схемы генератора 10. В зависимости от того, в закрытом или открытом состоянии находится транзистор 37, через операционный усилитель 32 на вход операционного усилителя 33 поступает напряжение Б или -Uq. При этом скорость наростания напряжения У на выходе операционного усилителя 33 образующего интегратор, равна Ъ + Па < RC где Uö — напряжение на входе схемы.

Выходное напряжение операционного усилителя 34 (триггера Шмитта) скачком меняет знак, когда треугольное напряжение U подаваемое с вы3 хода операционного усилителя 33 на вход операционного усилителя 34 достигает значения

U, = «(К,„/(RÄ+ К„)) U„.„, где U — напряжения срабатывания мс кс триггера Шмитта; и К, — сопротивления соответственно резисторов 43 и 44.

Изменение знака выходного напряжения операционного усилителя 34 приводит к изменению состояния транзистора 37, Переход транзистора 37 из открытого состояния в закрытое и наоборот вызывает изменение полярности напряжения на выходе операционного усилителя 32 и цикл работы схемы повторяется. Частота колебаний выходного напряжения выражается зависимостью

Таким образом, частота следования импульсов 4(i) на выходе генера!

256063

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

R4g + R44

К

4R4> R4i С0макс

20

n> fog i t r р (т)1

7 тора 10 пропорциональна входному на пряжению U соответствующему расходу ресурса объекта контроля в единицу времени С(), а значение коэффициента пропорциональности в формуле (5) определяется выражением

Частота следования импульсов „на выходе генератора 10 должна удовлетворять условию с 1т, где наибольшая возможная частота колеба15 ний значений контролируемого параметра. Количество разрядов в счетчиках израсходованного 3 и остаточного 4 ресурсов определяется следующим обра— зом: выполнение сумматора 5 и блока 7 сравсравнения асинхронными возможно при превышении максимальной частоты срабатывания счетчиков 3 и 4, сумматора 5 и блока 7 сравнения частоты на 2-3 порядка.

Устройство для определения ресурса изделия, содержащее датчик контролируемого параметра, сумматор, блок сравнения и блок индикации, выход сумматора соединен с первым входом блока сравнения, выход которого со1 единен с первым входом блока индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения. точности его в работе, в него введены преобразователь напряжения в частоту, счетчик израсходованного ресурса, счетчик остаточного ресурса, блок хранения информации, выход датчика контролируемого параметра соединен через преобразователь напряжения в частоту с входом счетчика израсходованного ресурса и первым входом счетчика остаточного ресурса, выходы которых соответственно подключены к первому и второму входам сумматора и к второму и третьему входам блока индикации, вход устройства является входом блока хранения информации;выход которого соединен с вторыми входами счетчика ос-, таточного ресурса и блока сравнения.

1256063

Составитель И. Рыбаков

Редактор А. Ворович Техред М.Ходанич КоРРектоР Т.. Колб

Заказ 4827/50 Тираж 466 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035-, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул..Проектная,4