Способ измерения зоны зависания контактов микровыключателя и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам и средствам автоматизации электрических измерений и может быть использовано при испытании микровыключателей. Цель изобретения - упрощение и повышение точности при увеличении производительности измерений. При перемещении приводного элемента в прямом направлении на форсированной (большой) скорости V₁ и с такой же скоростью в обратном направлении измеряется время T₂ разрыва контактов, затем при повторном перемещении приводного элемента в прямом (и обратном) направлении с меньшей скоростью V₂ измеряют время T₂ разрыва контактов. Благодаря тому, что время перелета контакта не зависит от скорости движения приводного элемента, и скорость эта известна из двух испытательных перемещений, представляется возможным вычислить величину зоны зависания по формуле X= [(T₁ - T₂)V₁ · V₂]/(V₁ - V₂). Устройство содержит исполнительный орган 1 с выходным штоком 2, контролируемый микровыключатель 3 с приводным элементом 4 и подвижным контактом 5 и неподвижными контактами 6, 7, элемент ИЛИ - НЕ 8, измеритель времени (таймер) 9. 2 с., 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике для автоматизации электрических измерений и может быть использовано при испытании микровыключателей. Цель изобретения упрощение и повышение точности при увеличении производительности измерений. На фиг.1 изображена упрощенная схема устройства для измерения зависания контактов; на фиг.2 графики изменения состояния контактов микровыключателя при различных скоростях переключения; на фиг.3 функциональная схема устройства для измерения зависания контактов. Устройство содержит исполнительный орган 1 с выходным штоком 2, с приводным элементом 4, микровыключатель 3, подвижным контактом 5, неподвижными контактами 6, 7, элемент ИЛИ-НЕ 8, измеритель времени (таймер) 9, шину 10 сброса, шину 11 задания форсированной скорости, шину 12 задания меньшей скорости, шину 13 обратного движения, выходную шину 14 таймера. Исполнительный орган выполнен на электромагните с обмоткой 15 сердечником 16, и содержит пружину 17, постоянный магнит 18, катушку 19 обратной связи, операционный усилитель 20, первый четвертый ключи 21-24. В устройство введены источник 25 опорных напряжений, генератор 26 импульсов, элемент ИЛИ-НЕ 27, реверсивные счетчики 28 и 29, индикаторы 30 и 31, блок 32 формирования команд управления, триггеры 33-37, вход 38 установки в исходное состояние, резистор 39. Постоянный магнит 18 с катушкой 19 обратной связи образуют электромагнитный датчик скорости перемещения выходного штока 2. Операционный усилитель 20 применен с однополярным выходом, поэтому знак напряжения на обмотке 15 не меняется, и при рабочем ходе (вниз) обеспечивается преодоление усилий пружины и микровыключателя, а при обратном движении (вверх) необходимое торможение. Известные способы измерения зависания контактов микровыключателей сводятся в основном к измерению времени прохождения зоны зависания на постоянном установившейся скорости. При этом скорость выбирается относительно низкой, чтобы получить достаточную точность измерений. Попытка увеличения скорости ведет к снижению точности, а с учетом подготовительных движений усложняет способ и снижает их производительность. Измерения по предложенному способу производятся следующим образом. При перемещении приводного элемента в прямом направлении на форсированной (большой) скорости V₁ и с такой же скоростью в обратном направлении измеряют время разрыва контактов Т₂, затем при повторном перемещении приводного элемента в прямом (и обратном) направлении с меньшей скоростью V₂ измеряют время разрыва контактов Т₄. Благодаря тому, что время перелета контакта не зависит от скорости движения приводного элемента и скорость эта известна по двум испытательным перемещениям, возможно вычислить величину зоны зависания по формуле X (1) На фиг.2 показаны графики движения приводного элемента и подвижного контакта микровыключателя, из которых видно, что время перелета контакта не зависит от исходной скорости перемещения приводного элемента. Для проведения измерений на приводной элемент контролируемого микровыключателя должен механически воздействовать шток двухскоростного реверсируемого привода (исполнительного органа 1 устройства). После установки и подключения микровыключателя 3 по шине 10 обеспечивает сброс в исходное состояние таймера 9. Затем подают по шине 11 сигнал, обеспечивающий перемещение с большой скоростью V₁ штока 2 и приводного элемента 4, который, в свою очередь, воздействует на подвижный контакт 5. С момента разрыва цепи контактов 5-6 и до замыкания контактов 5-7 уровень логической единицы на выходе элемента ИЛИ-НЕ 8 разрешает измерение времени Т₂а прямого переключения контактов на скорости V₁, которое складывается (см.фиг.2) из времени Т_32а зависания при прохождении зоны Ха зависания при прямом срабатывании и времени Т_п2аперелета контактом 5 межконтактного зазора Y_а при прямом срабатывании на скорости V₁ Т_2а Т_зеа + Т_п2а (2) Величину Т_2а запоминают, таймер после этого возвращают в исходное состояние (по шине 10). По шине 13 подают сигнал обратного перемещения (ОБР) со скоростью V₁. При этом таймер 9 измеряет время Т_2в обратного переключения контактов на большой скорости, которое складывается из времени Т_зав зависания и из времени Т_пев перелета контакта Т_2в Т_зав + Т_п2в (3) Величину Т_2в также запоминают. Сбрасывают таймер, сигналы V₁ и ОБР снимают, и подают сигнал по шине 12 для перемещения с меньшей скоростью V₂ в прямом направлении. За цикл, аналогичный описанному, вновь измеряют и запоминают времена Т_1а прямого и обратного (Т_1в) переключений, но для меньшей скорости V₂ Т_1а Т_з1а + Т_п1а, (4) Т_1в Т_з1в + Т_п1в, (5) где Т_з1 и Т_з1в времена зависаний соответственно при прямом и обратном срабатываниях на меньшей скорости V₂; Т_п1а и Т_п1в времена перелета контакта соответственно при прямом и обратном срабатываниях на этой же скорости. В cоответствии с формулой (1) вычисляют зону зависания Х_а при прямом срабатывании и зону зависания Х_в при обратном срабатывании по следующим выражениям X_a= (6)
X_в= (7)
Если выбрать V₁ 0,02 м/с, а V₂ 0,01 м/с, то формулы (6) и (7) запишутся в следующем виде
Х_а 2 (Т_1а Т_2а) ˙10^-6, (8)
Х_в 2 (Т_1в Т_2в) ˙10^-6 (9)
Выбор указанных скоростей при реализации данного способа обусловлен удобством расчетов. Устройство (фиг.3), реализующее описанный способ в автоматическом режиме измерений, работает следующим образом. При поступлении высокого потенциала по шине установки в исходное состояние на вход 38 происходит сброс триггеров 33-37 и реверсивных счетчиков 28 и 29. Ключи 21-24 закрываются, обеспечивая нулевой уровень на прямом входе операционного усилителя 20, в результате обмотка 15 электромагнита находится в обесточенном состоянии, что позволяет пружине 17 удерживать сердечник 16 с выходным штоком 2 в отведенном от приводного элемента 4 состоянии. Импульсы с генератора 26 не проходят через элемент ИЛИ-НЕ 27, который заперт единичным потенциалом с контакта 6, связанного с неподвижным контактом. При снятии высокого потенциала с входа 38 триггер 33 устанавливается в единичное состояние и открывает ключ 21, через который с источника 25 подается опорное напряжение +U₁соответствующее скорости V₁, на прямой вход операционного усилителя 20. Высокий потенциал на его выходе обеспечивает быстрое нарастание тока в обмотке 15. Сердечник 16, растягивая пружину 17, начинает перемещаться в направлении приводного элемента 3. Перемещающийся постоянный магнит 18 наводит в катушке 19 обратной связи ЭДС, пропорциональную скорости перемещения штока 2 (т. е. элементы 18, 19 выполняют в устройстве роль датчика скорости). Обратная связь по скорости позволяет исполнительному органу 1 стабилизировать скорость движения на уровне V₁. Перемещающийся с форсированной постоянной скоростью V₁ приводной элемент вызывает переключение контактов. За время разрыва цепи контактов благодаря разрешению вычитания содержимое реверсивного счетчика 28 уменьшается на величину
K_2a= (10) где Т_o период следования импульсов генератора 26. При замыкании цепи контактов 5-7 триггер 33 сбрасывается и устанавливается в единичное состояние триггер 34, разрешающий вычитание в счетчике 29 и подключающий через ключ 22 напряжение -U₂, соответствующее скорости V₁ в обратном направлении. При обратном срабатывании микровыключателя содержимое счетчика 29 уменьшается на величину
K_2в= (11)
Замыкание контактов 5-6 вызывает сброс триггера 34 и запуск триггера 35. При движении приводного элемента 4 со скоростью V₂ (ей соответствует напряжение U₃ источника 25) содержимое счетчика 28 увеличивается на величину
K_1a= (12) и принимает значение
K_1a-K_2a= (13)
При замыкании контактов 5-7 cбрасывается триггер 35 и запускается триггер 36. При движении приводного элемента в обратном направлении со скоростью -V₂ (напряжение -U₄ источника 25) содержимое счетчика 29 увеличивается на величину
K_1в= (14) и принимает значение
K_1в-K_2в= (15)
Замыкание контактов 5-6 вызывает сброс триггера 36 и запуск триггера 37, разрешающего отображение информации индикаторами 30 и 31 в соответствии с результатами, полученными по выражениям (13) и (15). Из физики работы исполнительного органа 1 как статического регулятора скорости ясно, что U ≃ U; U ≃ U однако для более точной выставки скорости движения в прямом и обратном направлениях должна быть обеспечена регулировка этих напряжений в небольшом диапазоне. При выборе частот F₆ генератора в соответствии с выражением
F_o= (16) выражения (13) и (15) можно записать в следующем виде
X_a= K_1a-K_2a= (17)
X_в= K_1в-K_2в= (18)
Отсюда видно, что выражение (17) эквивалентно выражению (6), а (18) эквивалентно (7). Таким образом, устройство непосредственно отображает искомые величины зависания контактов. При этом задача решается более простыми средствами, с большей точностью и за меньшее время, чем ранее.

Формула изобретения

1. Способ измерения зоны зависания контактов микровыключателя, заключающийся в перемещении его приводного элемента в прямом направлении с форсированной скоростью V₁ до срабатывания и последующего перемещения с той же скоростью в обратном направлении до исходного состояния контактов, повторного перемещения приводного элемента в прямом направлении с меньшей скоростью V₂, в процессе которого измеряют время T₁ разомкнутого состояния контактов, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности при увеличении производительности измерений, в процессе перемещения приводного элемента со скоростью V₁ измеряют время T₂ разомкнутого состояния контактов, а величину X зоны зависания контактов определяют по формуле

2. Устройство для измерения зоны зависания контактов микровыключателя, содержащее исполнительный орган, генератор импульсов, первый реверсивный счетчик, первый ключ и блок формирования команд управления, исполнительный орган выходным штоком механически связан с контролируемым микровыключателем, две клеммы устройства, служащие для подключения двух неподвижных контактов контролируемого микровыключателя, подключенные соответственно к первому и второму входам блока формирования команд управления, третья клемма, служащая для подключения подвижного контакта контролируемого микровыключателя, соединена с источником сигнала логического уровня, третий вход блока формирования команд управления соединен с источником сигнала установки в исходное состояние, первый выход блока формирования команд управления подключен к входу сброса первого реверсивного счетчика, а второй выход - к управляющему входу первого ключа, отличающееся тем, что, с целью упрощения, повышения точности и сокращения времени измерения, в устройство введены второй реверсивный счетчик, элемент ИЛИ-НЕ, источник опорных напряжений, второй - четвертый ключи и два индикатора, информационные входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго реверсивных счетчиков, а входы разрешения индикации - к третьему выходу блока формирования команд управления, две клеммы устройства, служащие для подключения двух неподвижных контактов контролируемого микровыключателя, соединены с двумя входами элемента ИЛИ-НЕ, к третьему входу которого подключен выход генератора импульсов, выход элемента ИЛИ-НЕ связан с входами синхронизации реверсивных счетчиков, первый выход блока формирования команд управления подключен к входу сброса второго реверсивного счетчика, а второй выход блока - к вычитающему входу первого реверсивного счетчика, четвертый выход блока формирования команд управления соединен с управляющим входом второго ключа и суммирующим входом первого реверсивного счетчика, пятый и шестой выходы блока формирования команд управления подключены соответственно к управляющим входам третьего и четвертого ключей, а также соответственно к вычитающему и суммирующему входам второго реверсивного счетчика, выходы с первого по четвертый источник опорных напряжений соединены с информационными входами соответствующих ключей, выходы которых объединены и подключены к входу исполнительного органа. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что исполнительный орган содержит операционный усилитель, втягивающий электромагнит с сердечником и выходным штоком с возвратной пружиной, на выходном штоке закреплен также электромагнитный датчик скорости, выход датчика скорости подключен к инвертирующему вдходу операционного усилителя, выход усилителя соединен с входом обмотки электромагнита, прямой вход операционного усилителя является входом исполнительного органа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 29.06.1996

Номер и год публикации бюллетеня: 17-2001

Извещение опубликовано: 20.06.2001        

---