Способ управления поворотными переключателями и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для управления многопозиционными поворотными переключателями с механической фиксацией при автоматической проверке и контроле электроизмерительных приборов и других многодиапазонных устройств. Целью изобретения является повышение надежности выполнения переключений и повышение точности фиксации переключателя. В соответствии с изобретением при необходимости установки поворотного переключателя в заданное положение определяют фиксированное число шагов. Затем дают команду на поворот привода. После поворота вала привода на угол, соответствующий одному шагу, сравнивают измеряемые значения угловой скорости вращения вала привода с определенным, заранее рассчитанным порогом. При уменьшении угловой скорости вала привода ниже этого порога перестают сравнивать угловую скорость вала привода с порогом и реверсируют направление вращения привода. После поворота вала привода в обратном направлении на расчитанный угол фиксатор оказывается в районе своего номинального положения на первом шаге. Вновь реверсируют направление вращения вала двигателя, после чего проходят путь, равный углу поворота к второму фиксированному положению. С этого момента повторно начинают сравнивать угловую скорость вращения вала двигателя с заданным порогом. И так повторяют указанные действия до тех пор, пока число моментов уменьшения скорости вращения вала привода не сравняется с заданным числом шагов поворота. 2 н.п. ф-лы, 4 ил. 2 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1522162 А1 (51)4 G 05 D 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР! (21) 4321241/24-24; 4321242/24-24 (22) 28 ° 10.87 (46.) 15.1!.89. Бюл. № 42 (» ) Житомирский филиал Киевского политехнического института им. 50летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Б.Б.Самотокин, В.А.Сушицкий и В,В.Месяц (53) 62 50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 702454, кл. Н 02 H 7/093, 1979.

Заявка Японии № 58-57763, кл. 0 05 D 3/00, Н 02 Р 7/00, 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОВОРОТНЫМИ, ПЕРЕКЛ10ЧАТЕЛЯМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ»

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для управления многопоэиционными поворотными переключателями с механической фиксацией при автоматической проверке и контроле электроизмерительных приборов и других многодиапазонных устройств. Целью изобретения является повышение надежности вы- полнения переключений и повьппение точности фиксации переключателя, В соответствии с изобретением при необходимости установки поворотного переИзобретение относится к приборостроению и может быть использовано для управления многопозиционными поворотными переключателями с механической фиксацией при автоматической проверке и контроле электроизмерительных приборов и других многодиапазонных устройств. ключателя в заданное положение определяют фиксированное число шагов, Затем дают команду на поворот привода. После поворота вала привода на угол, соответствующий одному шагу, сравнивают измеряемые значения угловой скорости вращения вала привода с определенным, заранее рассчитанным порогом. При уменьшении угловой скорости вала привода ниже этого порога перестают сравнивать угловую скорость вала привода с порогом и реверсируют направление вращения привода. После поворота вала привода в обратном направлении на расчитанный угол фиксатор оказывается в районе своего номинального положения на первом шаге. Вновь реверсируют направление вращения вала двигателя, после чего проходят путь, равный углу поворота к второму фиксированному положению. С этого момента повторно начинают сравнивать угловую скбрость вращения вала двигателя с заданным порогом.

И так повторяют указанные действия до тех пор, пока число моментов уменьшения скорости вращения вяла привода не сравнивается с заданным числом шагов поворота. 2 н.п. ф-лы, 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Целью изобретения является повышение надежности выполнения пере-. ключений и повышение точности фиксации переключателя.

На фиг.1 изображены циклограммы способа; на фиг.2 — структурная схе ма устройства, осуществляющего предлагаемый способ; на фиг.3 — прин1522162 ципиальная схема устройства; на фиг.4 — временные эпюры сигналов устройства.

В состав операций по контролю и поверке комбинированных приборов входит операция. установки поворотного переключателя с механической фикса21НеН на один из пределов измерительного прибора, на котором производится поверка показаний стрелочного указателя индикатора прибора. Поворотный переключатель с механической фиксацией является неотъемлемой частью комбинированного прибора.и предназ-. начен для поворота такого переключателя иэ одного фиксированного положения в другое по коду, поступающему из внешней управляющей 3ВМ АСУ

ТП. Применение известных следящих приводов, обеспечивающих высокую точность позиционирования за счет наличия позиционной обратной связи, невозможно, поскольку отсутствует позиционная обратная связь объекта управления с устройством управления, Наличие же позиционной обратной связи в самом устройстве управления не обеспечивает точной установки поворотного переключателя по многим причинам, главными из которых являются несоосность привода устройства управления с рукояткой поворотного переключателя, погрешности установки поворотного переключателя в корпусе измерительного прибора, погрешности изготовления рукоятки поворотного переключателя и т,п, В результате практически возникающая несоосность может достигать 2-3 мм.

В таких условиях параметром, объективно отражающим момент прохождения фиксированного положения поворотного переключателя; может служить момент нагрузки на Валу привода или.другие 45 величины, зависящие от этого параметра, — ток потребления привода, угловая скорость вала привода.

СпЬсоб управления поворотными переключателями (фиг.1а) состоит из следующих операций, В начальный момент t где i-=1 (i. — номер отраii батываемого шага переключений) начинают вращать поворотный переключатель с помощью привода в прямом на55 правлении. Одновременно измеряют угловое перемещение вала привода до момента t совпадения измеряемого

12 угла поворота вала с заданным значением. В интервале t. — t,. 11эмеряют

12 13 временные параметры угловых перемещений вала, соответствующие угловой скорости привода, В момент t,. nðoèñходит снижение угловой скорости вала, ниже порогового уровня, после чего начинается следующий i+1 ûé шаг поворота переключателя, т.е, начиная от момента t пошаговый цикл повто- ряется до отработки заданного количества К шагов поворота переключателя, В усовершенствованном варианте способа (фиг.lб) до момента t,.z операции происходят в такой же последовательности, как и на фиг ° lа, но после момента t начинается процесс вращения привода в противоположном направлении. В это время происходит самоустановка поворотного переключателя в фиксированное положение под воздействием собственного механического фиксатора„ Одновременно во временном промежутке t . .— t измеряют угол поворота вала и при достижении им заданного значения (в момент t; ) производят повторное изменение направления вращения привода на противоположное и, начиная от момента

1+111 пошаговый цикл повторяется до отработки заданного количества К шагов поворота переключателя.

Устройство управления поворотными переключателями (фиг.2) содержит блок 1 управления исполнительным элементом, первый вход которого подключен к выходу первого блока 2 сравнения, а выход подключен к исполнительному элементу (приводу) 3, механически связанному с рукояткой поворотного переключателя 5 контролируемого измерительного прибора 6 с помощью вилки 7. Между вилкой 7 и рукояткой поворотного переключателя 5 существует технологический зазор для облегчения их совмещения перед началом цикла переключений. Блок 4 формирования импульсов содержит механически связанный с исполнительным элементом 3 преобразователь 8 углового перемещения в последовательность прямоугольных импульсов, выход которого подключен к входу блока 9 измерения временных интервалов и к входу второго блока 10 сравнения. Выход блока 9 подключен к входу третьего блока ll сравнения, а выходы блоков 10 и 11 подключены к входам

1522162 первого ключа 12, выход которого подключен к второму входу второго ключа 13 и второму входу блока 1.

Выход ключа 13 подключен к входу

В четвертого блока 14 сравнения, выход которого подключен к входу блока

2 и четвертому входу блока 10.

На фиг.3 блока структурной схемы раскрыты до уровня стандартных 10

3 функциональных элементов. Исполнительный элемент 3 выполнен в виде электродвигателя с редуктором 34, преобразователь 8 — в виде неподвижно установленногo,íà валу электродви- 15 гателя диска 15 с укрепленными на нем постоянными магнитами 16 и установленного неподвижно магнитоуправляемого контакта 17, срабатывающего от приближения к нему магнитов 16. 20

В качестве реализации преобразователя

8 может служить и известная оптоэлектронная схема в виде источника и приемника излучения, подключенного к формирователю прямоугольных импуль- 25 сов, и прерывателя излучения в виде установленного на валу электродвигателя светонепроницаемого диска с окнами. Остальные блоки выполнены: ключ 13 — на элементе ИЛИ 18; блок 30

l0 — на счетчике 19 и DRS-триггере . 20; блоки 9 и 10 — на счетчике 21 и подключенном к его счетному входу генераторе 22 прямоугольных импульсов, ключ 12 — на элементе ИЛИ 23 и DRSтриггере 24; блок 14 — на вычитающем счетчике 25; блок 2 — на вычитающем счетчике 26 и DRS-триггере 27; блок

1 — на элементах И 28, ИЛИ-НЕ 29 и известном устройстве 30 управления 40 электродвигателем, в котором элементы

VT8, R43, R44, В45 не используются, а R32 и R40 подключены соответственно к входам элементов 28 и 29 (фиг.3), Для обнуления счетчиков и триггеров 4В используются элементы И-НЕ 31 и инвертор 32. Импульс запуска подают, например, с помощью кнопки 33.

На временной диаграмме (фиг,4) показаны фиг.4а — вход С триггера 27;60 фиг.46 — изменение угловой скорости вращения вала двигателя; фиг,4в— выход контактов 17; фиг,4в — то же, в увеличенном масштабе времени; фиг.4г — выход триггера 20; фиг.4д .- выход счетчика 21; фиг.4д — то же, в увеличенном масштабе времени; фиг.4е — выход генератора 22, в уве личенном масштабе времени; фиг.4ж— выход (инверсный) триггера 24; фнг.4э— выход элемента ИЛИ 18; фиг.4и — выход счетчика 25; фиг.4к — выход (инверсный) триггера ?7; фиг.4л — изменение нагрузочного момента на валу двигателя.

Устройство управления поворотными переключателями работает следующим образом, В начальном положении электродвигатель обесточен, поворотный переключатель 5 находится в одном из известных фиксированных положений. Для перевода переключателя 5 в другое фиксированное положение на информационные входы счетчика 26 подают в виде кода число К вЂ” количество фиксированных положений поворотного переключателя, которые нужно отработать, а также подают импульс запуска, обнуляющий счетчик 19 и триггеры 20, 24 и 27 (например, путем кратковременного нажатия кнопки 33). По фронту этого импульса (фиг.4a) код К записывается в счетчик 26, на инверсном выходе триггера 24 устанавливается низкий потенциал, а на выходе элемента

29 — высокий потенциал, и электродвигатель начинает вращаться с положительной угловой скоростью (фиг.46).

При этом на выходе контактов 17 формируется последовательность импульсов (фиг.4в), поступающих на вход счетчика 19. После отсчета счетчиком

19 М входных импульсов на его выходе появляется импульс переноса, опрокидывающий триггер 20 (фиг.4г). При этом на входе элемента 23 устанавливается разрешающий низкий потенциал, после чего при очередном уменьшении угловой скорости вала двигателя ниже порогового уровня число импульсов генератора 22 (фиг.4е, в ) превьлпает заданное число В, т.е. счетчик 21 оказывается переполнен и на его выходе появляется импульс переноса (фиг.4д ).

Изменение угловой скорости вращения вала двигателя обусловлено изменением нагрузочного момента на валу, который зависит от конструкции собственно поворотного. переключателя (фиг.4л, где минимум соответствует прохождению фиксированного положения переключателя 5). Пороговый уровень угловой скорости Шд(фиг.46) устанавливают путем выбора числа В н длитель ности периода импульсов генератора 22 °

1522162

S5

В данном случае число В=15, поэтому сигналом превышения этого числа и является ымпульс переноса счетчика 21, который через открытый элемент KIH 23 опрокидывает триггер 24, на инверсном выходе которого, так же как и на выходе элемента И 28, устанавливается высокий потенциал (фиг.4ж), который переводит триггер 20 в исходное состояние, записывает в счетчик 25 число P и закрывает элемент 29, в результате чего изменяется полярность напряжения питания электродвигателя, он реверсируется. Одновременна на входе элемента 18 появляется разрешающий низкий потенциал и на счетный вход счетчика 25 начинают поступать импульсы с контактов 17 (фиг.4з).

После отсчета P импульсов на выходе 20 счетчика 25 появляется импульс переноса (фиг.4и), который поступает в.счетчик 26 и через элемент 31(32) обнуляет счетчик 19, триггера 20(24).

В результате электродвигатель вновь 25 изменяет направление движения на положительное, и цикл повторяется до тех пор, пока число импульсов, поступивших на счетный вход счетчика

26, сравняется с числом К. Последний 30 такой импульс проходит на выход переноса счетчика 26, опрокидывает триггер 27 (фиг.4к), при этом на выходах элементов 28 и 29 устанавливается низкий потенциал, и электРодвигатель отключается от источника питания.

Таким образом, поворот на каждый шаг переключателя 5 отрабатывается системой в три этапа: после включения исполнительного элемента до от 40 счета числа M — - этап предварительного наведения переключателя в предполагаемое место нахождения его фиксированного положения, при этом обратная связь по нагрузочному моменту испол- 45 нительного элемента отключена; начиная .от конца первого этапа до момента уменьшения угловой скорости исполнительного элемента ниже порогового уровня — этап уточнения места фиксированного положения переключателя 5 с использованием обратной связи по угловой скорости вала, зависящей от нагрузочного момента исполнительного элемента; изменение знака скорости исполнительного элемента с поворотом на постоянный заданный угол, определяемый числом P, — этап, на котором происходит точная установка переключателя 5 в фиксированное положения за счет его собственного механического фиксатора.

Система без реверсирования отличается от схемы, изображенной на фиг.3 отсутствием элементов 18, 25 и 28.

При этом незадействованные входы элемента 29 и устройства 30 управления заземлены, а счетный вход счетчика 26 и вход элемента И-НЕ 31 подключены к выходу элемента 23. В этом случае работа схемы аналогична описанному, однако этап реверсирования отсутствует. На выход блока 4 формирования импульсов в момент прохождения фиксированного положения переключателя 5 поступает один импульс с выхода переноса счетчика 21, а не с выхода контактов 17.

Число М выбирают так, чтобы от момента поворота вала привода на со-, ответствующий этому числу угол до момента прохождения фиксированного положения переключателя на текущем шаге не происходило снижения угловой скорости вала ниже порогового уровня ы .при допустимых значениях несоосности валов привода и поворотного переключателя.

Пороговый уровень угловой скорости определяют в.зависимости от числа

В, периода импульсов генератора 22, передаточного числа редуктора 34, количества магнитов 16 и статистики моментов силы, которые нужно прикладывать к переключателям для поворота их на один шаг. В итоге его выбирают так, чтобы снижение измеряемой угловой скорости ниже него происходило в начальном участке шага, следующего за отрабатываемым. Число P выбирают так, чтобы после завершения каждого шага угловое положение вилки 7 в среднем совпадало с угловым положением переключателя 5. Например, для поворотных переключателей на 24 шага, применяемых в серийных электроизмерительных приборах типа Ц4342, Ц4352 и т.п. при средней угловой скорости электродвигателя 4000 об/мин

KP = 1:600; KM = 3; В = 15 выбирают

ТГ = 0,2 МС; P = 12; М = 64., При этом обеспечивается работоспособность устройства для значений несоосности не менее 3 мм.

Использование предлагаемого спосо-:. ба позволяет снизить количество бракованных электроизмерительных пфибо9 !522162 ров при их автоматическом контроле л по причине ненадежности и низкого качества выполнения операций переключения поворотных череключателей.

Кроме того, упрощается, по сравнению ф

5 с прототипом, реализация способа про- н граммными средствами, что позволяет В испольэовать для этой цели цифровую в вычислительную машину, задействован- 10 ч ную в комплексе диагностических х средств контроля, причем для преоб- п разования информации в цифровой код с используется минимальное количество д деталей, тогда как в прототипе для 15 пр этого требуется сложный аналоговый ме блок.

Формула изобретения

1.Способ управления поворотными переключателями с механическими фиксаторами. заключающийся во воашении поворотного переключателя с помощью исполнительного элемента (привода), 25 измерении угла поворота выходного вала исполнительного элемента, подсчета количества моментов уменьшения контролируемого параметра ниже заданного порога и сравнении результатов подсчета с заданным количеством проходи мых фиксированных положений, при совпадении которых прекращают вращение поворотного переключателя, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности выполнения

35 переключения, измеряют угловую скорость вращения вала привода, которую используют в качестве контролируемого параметра, на каждом интервале между фиксированными положениями сравнивают угловую скорость вала привода с заданным порогом с момента прохождения валом привода пути, равного расстоянию между фиксирован- 4

45 ными положениями, до момента уменьшения угловой скорости ниже заданного порога.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппе50 ния точности фиксации переключателя, в процессе выполнения каждого шага между фиксированными положениями в момент уменьшения угловой скорости ниже заданного порога реверсируют на.55 правление вращения привода, при прохождении в обратном направлении заданного пути вновь реверсируют иаправ ение вращения привода и производят следующий шаг поворота переключателя.

З.Устройство управления поворотныи переключателями с механическими иксаторами, содержащее блок управлеия исполнительным элементом, первый ход которого подключен к выходу перoro блока сравнения, а выход подклюен к исполнительному элементу, меанически связанному с поворотным ереключателем, о т л и ч а ю щ е е я тем, что, с целью повышения наежности устройства, в него введены еобраэователь углового перемещения, ханически связанный с исполнительным элементом, блок измерения временных интервалов, второй и третий блоки сравнения и ключ, при этом выход преобразователя углового перемещения соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого является входом заданного .сигнала, и с входом блока измерения временных интервалов, выход которого подключен к первому входу третьего блока сравнения, на второй вход которого подается заданный сигнал, выход третьего блока сравнения соединен с информационным вхопом первого ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, первый выход первого ключа соединен с третьим входом второго блока сравнения, а второй выход первого ключа соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого является входом заданного сигнала.

4.устройство по п,3, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности фиксации переключателя, оно дополнительно снабжено вторым ключом и четвертым блоком сравнения, причем информационный вход второго ключа соединен с выходом преобразователя углового перемещения, а управляющий вход — с выходом первого ключа, с первым входом четвертого блока сравнения н с вторым входом блока управления исполнительным элементом, выход второго ключа соединен с вторым входом четчертого блока сравнения, третий вход которого является входом заданного сигнала, выход четвертого блока сравнения соединен с четвертым входом блока сравнения и с первым входом первого блока сравнения.

l522I62

1522162

Составитель Г.Нефедова

Техред А.Кравчук Корректор M.Ïîæo

Редактор Т.Парфенова

Заказ 6961/44 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О!