Устройство для контроля параметра

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при допусковом и параметрическом контроле аналоговых сигналов. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Устройство содержит коммутаторы 2 и 11, преобразователь напряжения 3, блок сравнения 4, элемент запрета 5, задатчик 8 времени самоконтроля, элементы И 9, 21, 23, элемент задержки 10, источники рабочего 12 и контрольного 13 опорных напряжений, индикаторы 14 предельного отклонения и самоконтроля 15, источник 16 эталонного напряжения, делитель 17 напряжения, ключ 18, формирователи 19 и 28 импульсов, триггеры 20 и 25, элемент НЕ 22, элементы ИЛИ 24 и 27, сигнализатор неисправности 26, регистратор 29, задатчик 36 опорного напряжения. Повышена помехозащищенность устройства при контроле и увеличена точность измерения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

(19) ЯУ (11} 1455909 Л1 (51) 5 С 05 В 23 02

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4258969/24 (22) 13.04.87 (46) 15.1193 Бюл. Ne 41-42 (72) Лишаев АИ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРА (57) Изобретение относится к автоматике и може быть использовано при допусковом и параметрическом контроле анаткзговык сигналов. Цель изобретения — повышение достоверности контроля.

Устройство содержит коммутаторы 2 и 11, преобразователь напряжения 3, блок сравнения 4, элемент запрета 5, задатчик 8 времени гамоконтроля, элементы И 9, 21, 23, элемент задержки 10. источники рабочего 12 и контрогьного 13 спорных напряжений, индикаторы 14 предельного отклонения и самоконтроля 15, источник 16 эталонного напряженив, делитель 17 напряжения, кпгоч 18, формирователи 19 и 28 импульсов, триггеры 20 и 25, элемент HE 22, элементы ИЛИ 24 и 27, сигнапизатор неисправности 26, регистратор 29, задатчик 36 опорного напряжения. Повышена помехозащищенность устройства при контроле и увеличена точность измерения. 1 зпф-лы. 3 ил. запрета, соединенном через элемент ИЛИ

27 с вы>:адами триггера 25 и элемента 10 задер>кки — нулевой сигнал. Поэтому элемент 5 запрета открыт, При достижении

5 преобразованным контролируемым параметром на входе преобразователя 3 значения, большего рабочего опорного напряжения (0рр). блок 4 сравнения срабатывает и через элемент 5 запрета и блок управления 6 включает исполнительный орган 7, Одновременна включается индикатор

14 предельного отклонения параметра, сигнализируя а выходе контролируемого параметра за пределы нормы. Сигналы с блока 4 сравнения при работе устройства в режиме контроля параметров не меняют исходного состояния триггера 20. С выхода преобразователя 3 контролируемый сигнал подается на вход регистратора 29 для регистрации по заданному алгоритму.

Проверка исправности устройства заключается в проверке и анализе реакции блока 4 сравнения на эталонный сигнал 0» подаваемый на вход первого коммутатора 2 г и (l результате преобразования в тракте) получившего на выходе преобразователя 2 и в первом входе блока 4 сравнения значеHVIB Лэ.внх с>0

- э.внх = )э К1

Ов=Оэ" К+ Ь0, (2) Устройство работает в режиме контроля паааметров и в режиме самоконтролем, Управление устройством в этих режимах обеспечивается задатчиком 8. 8 режиме контроля параметров эадатч i< 8 Ila выходе формирует нулевой сигнал. Первый эле I, I :т

И 9, закрытый па входу, соединенному с задатчиком 8, выдает нулевой сигнал на уп- - >0 равляющие входы камму1аторов 2 и 1 i. Н этом случае коммутатор 2 на вход преобразователя 3 подключает датчи;< 1 контролируемого параметра. коммутатор 11 на вход блока 4 сравнения — подключает источник 55

12 рабочего опорного напряжения. P этом режиме триггеры 20 и 25 находятся в состоянии с нулевым сигналом на выходе, на эь;ходе элемента 10 задержки также нулевой сигH II . HA управляющем Входе элемента 5

UH- Uý K — й0, (3) hL»- K, 100 (4) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах автоматического управления, в частности в системах управления и контроля авиационных. судовых и др. двигателей при их испытаниях и эксплуатации, Цель изобретения — повышение достоверности контроля.

На фиг, 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3- диаграммы, поясняющие работу устройства при различных соотношениях входных, эталонных и опорных напряжений, Устройство содержит датчик 1 контролируемого напряжения, пеавый коммутатор

2 (переключатель), преобразователь напря-. жения 3 (в зависимости от типа .<онтролируемога параметра и алгоритма контроля преобразователь может вкл|очать, например, согласующее устройства, паласовой фильтр, масштабирующий усилитель, преобразователь переменного напряжения в уровень напряжения), блок 4 сравнения, элемент 5 запрета, блок управления б, исполнительный орган 7, элемент 8 времени самоконтроля, второй элемент И 9, элемент

10 задержки, второй коммутатор 11, источники 12 и 13 рабочего и кантрольнага опорных напряжений, индика гор 14 предельного отклонения, индикатор 15 самоконтроля, источник 1б эталонного напря>кения, делитель 17 напряжения, кл1оч 18, первый формирователь 19 импульсов, первый триггер

20, третий элемент И 21, элемент HF. 22, первый элемент И 23, второй элемент ИЛИ

24, второй триггер 25, сигнализатор неисправности 26, первый элемент ИЛИ 27, второй формирователь 28 I . >пульсов, регистратор 29, входь, 30-35 элементов устройства, управляемый делитель, напряжений 36. где К1 — реальный коэффициент передачи тракта преобразования.

На первом этапе самоконтроля Оэ.вых сравнивается с повышенным контрольным опорным напряжение UII которое имитирует верхнюю границу зоны допустимых значений для эталонного преобразованного контролируемого сигнала

0э.вых.

На етаром этапе Оэ выл сравнивается с понижзнным кантрольнь1м опорным напряжЕН nI; (3в которое имитирует нижнюю границу зоны допустимых значений для эталонного преобразованного контрольного сигнала.

Здесь К -- заданный коэффициент передачи тракта преобразования. Абсолютная погрешность Л0 тракта преобразования и

-<антроля определяется по формуле

1455909

20

55 где д- заданная относительная погрешность тракта, .

Изменение (во время самоконтроля устройства) контрольного опорного напряжения от U8 до UH, т.е. на 2Ь U осуществляется с помощью делителя 17 напряжения и параллельно подключенного к нему ключа 18.

Таким образом, подготовка устройства к работе s режиме самоконтроля упрощена по сравнению с прототипом и сводится к следующим операциям: определению абсолютной погрешности тракта по формуле (4), определению по формуле (3) величины уставки опорного контрольного напряжения

U, установке выходного напряжения источника контрольного опорного напряжения, равным Ов..

В приведенных формулах коэффициент передачи тракта. включающего источник 13 контрольного опорного напряжения, второй коммутатор 11, второй вход блока 4 сравнения. принят равным единице, так как в реальных условиях он легко реализуется со значением. близким к единице. Если коэффициент отличается от единицы, то есть необходимо ввести в формулы {2) и (3), как

К2, формулы в этом случае примут вид

u. --(u к+ Л u) к2. (5)

u. = (u, к + Л О) Кг. (б) Соотношение Ue, уровень рабочего опорного напряжения 1.!рв, Он, Ов, 0в.вых, ступени самоконтроля и зона допустимых значений для эталонного преобразованного контролируемого сигнала {заштрихованная) приведены на фиг. 2 и 3.

Пример 1. Коэффициент передачи тракта преобразования и контроля К - 1.

Эталонный сигнал 0в - 100 мВ. Погрешность тракта д = "= 1$.

Л U — К вЂ” 1-1мв

Овд 100

100 100

ОвОв К+А 0™100 1+1 101 мВ

0н-0э К вЂ” Л U" 100 1 — 1-99мВ.

Выходной контролируемый эталонный сигнал Ов.в х при исправленном тракте (погрешнасть тракта д не превышает 1 ) должен находиться в зоне между Uн и Ов (фиг.

2 и 3). Контрольное опорное напряжение на первой ступени контроля равна 101 мВ, на второй ступени 99 мВ.

Пример 2. Коэффициент передачи тракта преобразования и контроля К равен

10. Остальные параметры имеют значения как в первом примере.

A U = 10 = 10 мБ

100 1

Uâ = 100 10 + 10 =- 101 мВ

Uí = 100 10 — 10 = 990 мВ.

Выходной эталонный сигнал U» > при исправном устройстве в этом случае должен находиться в зоне 990-1010 мВ. Контрольное опорное напряжение на первой ступени контроля равно 1010 мВ, на второй ступени

990 мВ.

Если устройства исправно, та при К =- 1, К = 10 и при других значениях К (при соответствующем выборе Ue) блок 4 сравнения на первой ступени самоконтроля не должен сработать, а на второй ступени самоконтроля блок 4 сравнения должен сработать. Выходной контролируемый эталонный сигнал в этом случае должен находиться в зоне между 0 и Ов. При невыполнении хотя бы одного из этих условий устройство признается неисправным. Включается сигнализатор 26. Очевидно, что при такой методике производится проверка не только общей работоспособности устройства, но и осуществляется дапусковый контроль зоны общей погрешности трактов преобразования и контроля, включающих коммутаторы, преобразователь, блок сравнения, индикатор предельных отклонений, линии связи, т.е. проверяется точность устройства.

Па команде оператора или автоматически (через заданный интервал времени) задатчик 8 выдает единичный сигнал, переводящий устройство из режима кантроля параметров в режим самоконтроля. Длительность единичного сигнала устанавливается исходя из времени, неабходимага для проверки устройства, Этот сигнал подается на вход элемента

И 9, н- входы формирователей 19, 28, элемента 10 задержки. Элемент 10 задержки (например, реле времени с выдержкой на атпускание) срабатывает и подает сигнал на индикатор 15, на второй вход элемента И 21 и через элемент ИЛИ 27 на управляющий вход элемента 5 запрета. Последний па этому сигналу блокирует исполнительный орган 7 на все время проверки устройства, Па этой же команде включается индикатор 15, сигнализируя о работе устройства в режиме само,-антраля. Одновременна с запускам элемента 10 задержки запускается формирователь 19. выходным сигналом которого

1455909 открывается нормальный закрытый кл»оч 18 и по входу 31 подготавливается элемент И

23, 8 то же время запускается формирователь 28 импульсов, который вырабатывает нулевой сигнал длительностью Т1„., з (фиг, 2,3).

Этим сиГналом на время переходHb .õ процессов (время tl — тг), вызванных переключением входных контролируемых сигналов и контрольных опорньо< напряжений, закрывается элемент И 23, тем самым запрещая на это время ложное включение Команды "Неисправно", возможность выдачи которой обусловлена срабатыванием блока

4 сравнения во время переходных процессов в ситуации, показанной на фиг, 2, интервал Ц вЂ” t2, точка А., Выходной сигнал элемента задержки

1Î, пройдя через элемент И 9, переключает первый 2 и второй 11 коммутаторы в режим проверки устройства, С этого момента начинается первый этап проверки (см. фиг. 2,3, время tl), Как уже отмечалось ранее, коммутатор 11 на вход блока 4 сравнения через ключ 18, шунтирующий делитель 17 напряжения, подклквчает сигнал контрольного опорного напряжения. имитирующего верхнюю границу зоны допустимых зна»ений !

ТРВКТ8 0в

Коммутатор 2 подкглочавт на информационный вход блока сравнения 4 черсз Г;реобразователь 3 и линии связи эталонный сигнал Ыз.

По окончании переходных процессов з тракте напряжение преобразованного эталонноГО сиГнала <»э.выл на входе блока 4 сравнения при исправной работа трактов преобразования и контроля должно установитьсЯ в зоне межДУ »,» и Jr (см, фиг. .., 3, время tz), Блок 4 сравнения, если он тоже исправен, в этом случае не должен сработать (срабатывание блока 4 сравнения во время переходных процессов, возни ка тощих в тракте контроля и в тракте»flop»f::., í",ï pëжений, возникающих "= связи с «Омь»утацией, необходимой для проведения самоконтроля, не влечет фармированил си»-нала неисправности, так как элемент И 23 на зто врвмя закрыт по входу от формирователя 28), В противном случае (при повышении сигнала Оэ,» g»y в тракте г»реобразования более чем на A U, при понижении контрольНОГО ОПОРНОГО НаПряжЕНИЯ U, балЕЕ до<.устимого значения, при неисправной работе блока 4 сравнения, заключающейся в Г»ре>-:.девременном его срабатывании) блок 4 сравнения срабатывает, 5

10 » Г .J

«» j" Рп

° 3 .ю

Единичный сигнал блока 4 сравнения включает индикатор 14 предельно о отклонения, 3ror же сигнал открывает по входу

32 элемент Yi 23, подготовленный ранее па входу 31, По окончании нулевого сигнала, поступающего с формирователя 28 (фиг. 2 и

3, время;4), элемент И 23 открь.вается. Перепад О/1 сигнала с выхода элемента И 23 через элемент ИЛИ 23 переводит триггер 25 в единичное состояние, Единичный сигнал этого триггера включает ИЛИ 27 дублирует рключение элемента запрета 5. Бь»ключение элемента запрета 5 (а значит, и снятие блокировки исполнительного органа 7) Осуществляется оператором установкой триггеров

20 и 25 в исходное нулевое состояние по шине "Сброс", Первый этап проверки устройства заканчивается с 0:<ончанием импульса формирователя 19 импульсов (см. фиг. 2, время t4).

Длительность первого этапа проверки выбирается, исходя из длительности переход:-»ых процессов трактов преобразования и контроля и инерционности преобразователя 3.

Пропадание сигнала на выходе формироватсля 19 вызывает закрытие элемента И

23 и ключа 18. 8 связи с этим контрольное

Опорное наг»ряжение подается на BKO+ |Mo ка 4 сравнения с источника 13 контрольного ог:орногс напряжения не через ключ (KGK в

>;ервай ступени самоконтрот»я практически без Oc;абления), а через делитель напряжения 17 с Ocf» 5f of;èåì на д процентов. Контрольное опорное напряжение в этом случае уменьшается до значения U»f = U * К вЂ” Ь 0 (фи г. 2,3, :4»), С момента открытия ключа 18 начинается второй этап самоконтроля. Сигнал с формирователя 19 перепадом 1/О устанавливает триггер 23 в единичное состояние. Триггер, в свою очередь. единичным сигналом подготавливает элемент И 21 по входу 35, <1а<1рлжет»ие на входе тракта преобразования и .<«Нтроля для выполнения второй ступени самоконтроля не измеряется, а контрольное опopf.ое напряжение изменяется нз малуго величин j Определяем»/»О Величи

НОЙ (г»ОГрешностью тракта преобразования и контроля). Учитывал сказанное и то, что длитель»»ость переходных процессов цепи подключения контрольного опорного напряжения к блоку 4 сравнения несравнимо мечьше длительности переходных процессов тракта преобразования, время второго этапа самоконтроля на порядок меньше времени первого этапа:

ПО окончании переходных процессов в

1 ракте контроль»»ОГО опорного напряжения

1455909 при исправной работе устройства выходное контрольное эталонное напряжение U>.âütõ должно оказаться в зоне между 14 и 0х (фиг.

2, 3, интервал ta — t6). Блок 4 сравнения, если он тоже исправен, в этом случае должен сработать и своим перепадам О/1 установить триггер 20 в исходное состояние, снимая тем самым разрешение на открытие элемента И 21 по входу 33.

В противном случае (при понижении сигнала U . x в тракте преобразования Goлее чем нэ Л U, при завышении UH e тракте контрольного опорного напряжения более допустимого значения, при неисправной рабсте блока 4 сравнения, заключающейся в понижении его чувствительности или IloAном его несрабатывании) блок 4 сравнения не сработает. 8 этом случае триггер 20 остается в единичном состоянии до окончания второго этапа проверки.

По окончании единичного сигнала (см. фиг, 2 и 3. tg) на выходе задатчика 8 на выходе элемента НЕ 22 появляется единичный сигнал, который через вход 35 элемента

И 21 (по входам 33 и 30 элемент И 21 подготовлен ранее триггером 20 и элементом 10 задержки), через элемент ИЛИ 24 устанавливает триггер 25 в единичное состояние.

Единичный сигнал триггера включает сигнэлизатор 26 и через элемент ИЛИ 27 дублирует включение элемента 5 запрета, запрещая работу устройства в режиме контроля параметра.

Независимо от результатов проверки устройства па окончании единичного сигнала с задатчика 8 элемента И 9 закрывается по первому входу, в результате коммутаторы 2 и 11 переключатся на работу в режиме контроля параметров (фиг. 2, 3, время ts). На этом заканчивается второй этап самоконтроля устройства.

После этого единичный сигнал на выходе элемента 10 задержки (с задержкой. устанавливаемой в зависимости от длительности переходных процессов в тракте преобразования и контроля при переключениях коммутаторов) снимается (фиг. 2 и 3, время тт). Зэ счет этого выключается индикатор 15, указывая нэ окончание проверки исправности устройства и снижается блокировка с элемента 5 запрета по цепи: элемент

10 задержки, элемент ИЛИ 27. Зтай операцией завершается режим проверки и подготовки к работе в режиме контроля параметров, если устройство исправна. В противном случае элемент 5 запрета остается заблокированным по цепи; триггер 25— элемент ИЛИ 27. Снятие этой блокировки и выключение сигнализэтора 26 осуществляет оператор командой по шине "Сброс", 5

Проверка исправности и точности устройства возможна и при различных знзчениях плюсовой и минусовой погрешностей тракта контроля, В этом случае погрешность д устройства, используемая для определения U8 и 2Ь U (ослабление в делителе напряжения), принимается как усредненная величина д = (Двухэтапная проверка тракта преобразования и контроля реализована коммутацией источника эталонного напряжения на вход тракта преобразования и контроля на все время самоконтроля, коммутацией на второй вход блока 4 сравнения контрольного опорного напряжения, на первом этапе самоконтроля равного 4 (напряжение верхней границы зоны допустимых значений тракта преобразования для эталонного сигнала), нэ второй ступени самоконтроля равного U< (напряжение нижней границы зоны допустимых значений). Соответствующая логическая схема управления и введенная защита от лажного срабатывания устройства самоконтроля ва время переходных процессов, реализованная запретом на срабатывание элемента И 23 вторым формирователем 28 импульсов, значительно сократили вероятность неверной оценки исправности устройства, включая допусковый контроль погрешности устройства. Эти факты значительно повышают достоверность результатов контроля.

За счет того, что в процессе самоконтроля эталонный сигнал на входе устройства не меняется. упростилась возможность использования эталонного сигнала для калибровки тракта преобразования и контроля, а также регистратора или измерителя (если они используются), Кроме того. повышается точность калибровки за счет исключения ошибки в оценке коэффициента передачи тракта на величину 2 Л U, возможную в прототипе из-за изменения эталонного сигнала в процессе самоконтроля на величину 2Л U.

Повышение точности калибровки способствует повышению достоверности результатов контроля.

По сравнению с прототипом упрощена подготовка устройства к работе. Она сводится к определению Л U, U по формулам (4) и (2) и к установке величины контрольного опорного напряжения, равным Ua.

3а счет ускорения второй ступени самоконтроля (изменение эталонного сигнала в тракте преобразования, самом инерционном звене, не осуществляется) сокращено общее время самоконтроля. (56) Авторское свидетельство СССР

N. 643844, кл. G 05 В 23/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР

i% 1091127, кл. 6 05 В 23/02, 1986.

Формула изоб рете ния

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРА, содержащее датчик контролируемого напряжения, источник эталонного напряжения, первый и второй коммутаторы, преобразователь напряжения, источники контрольного и рабочего опорных напряжений, управляемый делитель напряжения, блок сравнения, элемент запрета, индикаторы самоконтроля и предельного отклонения, сигнализатор, с первого по третий элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй триггеры, эадатчиК времени самоконтроля, первый формирователь импульсов, элемент НЕ и элемент задержки, выход датчика контролируемого напряжения соединен с первым информационным входом первого коммутатора, выход которого через преобразователь напряжения соединен с первым входом блока сравнения, выход которого подключен к входу индикатора предельного отклЬнения, к входу установки в

"ноль" первого триггера, к первому входу первого элемента И, к информационному входу элемента запрета, выход которого является выходом устройства, выход задатчика времени самоконтроля соединен с входом первого формирователя импульсов и с первым входом второго элемента И, через элемент задержки - с входом индикатора самоконтроля, с вторым входом второго элемента И, с первым входом третьего элемента И и с первым входом первого weмента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом элемента запрета, выход задатчика времени самок.онтроля через элемент HE подключен ко второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, подключенного выходом ко входу установки s "единицу" второго триггера, выход которого соединен с вторым

5 входом первого элемента ИЛИ и с входом сигнализатора неисправности, выход первого формирователя импульсов соединен с входом установки в "единицу" первого триггера, с управляющим входом управля"0 емого делителя напряжения и с вторым входом первого элемента И. выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, входы сброса первого и второго триггеров являются входом сброса уст15 ройства, выход первого триггера подключен к третьему входу третьего элемента И, выход источника рабочего опорного напряжения соединен с первым информационным входом второго коммутатора, выход второго элемента И соединен с управляющими входами первого коммутатора и второго коммутатора, выход которого подключен к второму входу блока

25 сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в устройство введен второй формирователь импульсов, выход которого подключен к третьему входу первого элемента И, выу0 ход источника эталонного напряжения соединен с вторым информационным входом первого коммутатора, выход источника контрольного опорного напряжения соединен со входом управляемого делителя на35 пряжения, выход которого подключен ко второму информационному входу второго коммутатора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляемый делитель напряже40 ния содержит делитель напряжения и ключ, информационные входы и выходы которых являются информационным входом и выходом управляемого делителя напряжения соответственно, вход

45 управления ключа является управляющим входом управляемого делителя напряжения.

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская нэб., 415

Заказ 3245

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород. ул.Гагарина, 101

Составитель И.Алексеев

Редактор Т.Орловская Техред M.Moðãåíòàë Корректор Н. Керецман