Способ измерения контактного давления

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения контактного давления контактных переключателей тока. Цель изобретения - повышение производительности и точности а также расширение диапазона измерений При пуске триггер 16 устанавливает на выходе 8 коммутируемого источника 9 опорных напряжений напряжение, пропорци ональное требуемой скорости движения штока 4 преобразователя 1 ток сила Ста билизацию скорости осуществляет через бустер 10 операционный усилитель 7, инвер тирующий вход которого подключен к датчи ку 6 скорости Скорость задается не более уровня, при котором исключен разрыв цепи контакта из-за кинетической энергии передаваемой при ударе штока о контакт Когда давление штока 4 уравновешивает контактное давление и происходит разрыв цепи контакта, триггер 16 фиксирует в элементе 13 выборки-хранения измеряемое датчиком 11 значение тока Блок 14 обработки результата интерпретирует запомненное значение тока как величину контактного давления 3 ил Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 (11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

3 !

Фиг 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4657356/10 (22) 01.03,89 (46) 07.10.91. Бюл. М 37 (72) М.А. Кисл яков (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1125665, кл. Н 01 Н 49/00, 1984, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТАКТНОГО

ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения контактного давления контактных переключателей тока. Цель изобретения — повышение производительности и точности, а также расширение диапазона измерений.

При пуске триггер 16 устанавливает на выходе 8 коммутируемого источника 9 опор„„Ы „„1682843 А1 ных напряжений напряжение, пропорциональное требуемой скорости движения штока 4 преобразователя 1 ток — сила, Стабилизацию скорости осуществляет через бустер 10 операционный усилитель 7, инвертирующий вход которого подключен к датчику 6 скорости, Скорость задается не более уровня, при котором исключен разрыв цепи контакта из-за кинетической энергии, передаваемой при ударе штока о контакт. Когда давление штока 4 уравновешивает контактное давление и происходит разрыв цепи контакта, триггер 16 фиксирует в элементе

13 выборки-хранения измеряемое датчиком

11 значение тока, Блок 14 обработки результата интерпретирует запомненное значение тока как величину контактного давления.

3 ил, Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для разбраковки контактных групп переклк)чателей, микровыклкзчателей и других коммутационных изделий, не имеющих обмоток возбуждения.

Цель изобретения — повышение точности и производительности и расширение диапазона измерения контактного давления в сторону малых Значении.

На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления способа; на фи -.2— временные диаграммы его работы; на фиг.3— схема коммутируемого источника опорных напряжений. устроЙство Для ОсущестВления спОсОба измерения контактного давления содер>кит электромагнитный преобразователь 1 ток— сила, выполненныи в Виде катушки 2 индуктивности, в которой размещен постоянный магнит 3, жестко связанный со штоком 4.

Шток 4 установлен с воэможностью воз,цействия на исследуемый кон акт 5 и соединен с бескОнтактным Датчиком 6 скорости, кОтО рый может быть выполнен аналогично преобразователю 1, но катушка индуктивности выполняется с большим числом Витков проводом меньшего сечения. Катушки индуктивности для получения линейных характеристик зависимости силь1 от тока и .-)ДС

GT скорости Должны иметь большую Длину, обеспечивающую равномерность магнитноf o поля во всем диапазоне перемещения постоянных магнитов.

Выход датчика 6 скорости соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 7 с дифференциальным входом (пассивные элементы не показаны). Прямой вход операционного ж.:илителя 7 соединен с выходом 8 коммутируемого источника 9

Опорных напряжений. Выход операционноГО усилителя 7 ч8р83 тОкОВый бустер 10 связан с первым Выводом атушки индуктивностй 2 преобразователя 1 ток — сила, Другой вывод катушки 2 индуктивности через датчик 11 тока связан с общей шиной 12 устроЙства. Датчик 11 ТОКВ выполнен в Виду шунта, к потенциальным выводам которого подключены входы вы ита,оо.,его блока (не

П Оказаны).

Выход датчика 1.1 тока соединен с сигнальным входом элемента 13 выборки-хранения, выход котооого соединен с сигнальным входом блока 14 обработки результатов.

Щ ина 1 5 запуска устройства подкл ючена к прямому динамическому 8-входу пускового триггера 16, Прямой выход трил-вра 16 соединен с управля ощим входом 17 ко му тируемого источника 9 Опорных напра;Фкении и к разрешающему входу элемента 13 выборки-хранения. Инверсный выход триггера 16 соединен с разрешающим входом блока 14 обработки результатов.

5 Прямой статический 8-вход триггера 16 связан с выходом 18 блока 19 контроля контактирования исследуемого контакта 5, Блок 19 контроля контактирования в простейшем виде включает резистор 20, один 0 ВЫВОД кОторого соеДин8н с шинОЙ 21 питания, а другой — с выходом 18 блока и исследуемым контактом 5. Неподвижный контакт

22 при этом подключен к общей шине 12 устройства.

15 Коммутируемый источник 9 опорных напряжений включает источник 23 положительного стабилизированного напряжения и источник 24 отрицательного стабилизированного напряжения, Выходы источников

20 23 и 24 подключены соответственно через аналоговые ключи 25 и 26 к выходу 8, Вход

17 соединен с управляющим входом ключа

25 и с входом инвертора 27, выход которого соединен с управляющим входом ключа 26.

25 Измерение контактного давления осуществляют следующим образом.

В исходном состоянии пусковой триггер

16 находится в нулевом состоянии. Потенциал низкого уровня с его прямого выхода

30 поступает в коммутируемый источник 9 опорных напряжений, где через инвертор

27 (фиг.3) открывает ключ 26. Отрицательное напряжение с источника 24 через ключ

26 поступает на прямой вход операционно35 го усилителя 7, который посредством токового бустера 10 создает через катушку 2 индуктивности электромагнитного преобразователя 1 ток — сила электрический ток.

Создаваемое этим током магнитное поле

40 перемещает постоянный магнит 3 со штоком 4 влево по схеме. При этом отрицательный сигнал отрицательной обратной связи с бесконтактного датчика 6 скорости поступает на инвертирующий вход операционного

45 усилителя 7, Этим стабилизируется скорость перемещения штока. Все время, пока отсутствуют исследуемые контакты 22 и 5, положительный потенциал с выхода 18 блока 19 контроля контактирования удержива-.

50 ет в нулевом состоянии пусковой триггер 16, После замыкания контактной группы с неподвижным и исследуемым контактами

22 и 5 последние соединяют выход 18 блока контроля контактирования с общей шиной

55 устройства. Нулевой потенциал, поступающий при этом на R-вход пускового триггера

16, разрешает работу последнего.

Поступающий через шину 15 из устройства более высокого уровня иерархии или от пусковой кнопки (не показаны) пусковой им1682843 пульс задним фронтом в момент времени Т1 устанавливает пусковой триггер 16 в единичное состояние.

При этом низкий потенциал с инверсного выхода триггера 16 запрещает работу блока 14 обработки результатов. Высокий потенциал с прямого выхода триггера 16 разрешает режим выборки элемента 13 выборки-хранения и одновременно поступает на вход 17 коммутируемого источника 9 опорных напряжений. Ключ 26 закрывается, ключ 25 открывается. Положительное напряжение с источника 23 через ключ 25 поступает на прямой вход операционного усилителя 7.

В этот момент времени шток 4 с постоянным магнитом 3 неподвижен и находится в крайнем левом по схеме положении. Поэтому с датчика 6 скорости на инвертирующий вход операционного усилителя 7 поступает нулевой потенциал, Операционный усилитель 7 через токовый бустер 10 подает максимальное положительное напряжение на катушку 2 индуктивности преобразователя 1 ток — сила. Ток через последний возрастает с максимальной скоростью, благодаря чему ускоряется трогание в момент Т2 штока 4 в направлении исследуемого контакта 5.

При движении штока,4 датчик 6 скорости вырабатывает положительный сигнал, пропорциональный скорости его перемещения. К моменту Т3 операционный усилитель

7 устанавливает стабильную скорость перемещения, пропорциональную напряжению источника 23 положительного стабилизированного. напряжения, Величина стабильной скорости движения штока 4 в направлении исследуемого контакта задается при проектировании и изготовлении устройства для реализации способа, Эта величина не должна превышать уровня скорости, при которой происходит раз)рыв цепи контактов 5 и 22 за счет кинетической энергии движущегося с постоянной скоростью штока 4 при ударе о исследуемый контакт при минимальном допустимом контактном давлении.

При таком выборе скорости движения штока 4 отскок исследуемого контакта 5 от неподвижного контакта 22 в момент Т4.касания штоком 4 не происходит. Однако скорость движения штока 4 .замедляется, что ведет к нарастанию тока через преобразователь 1. Этот ток измеряется датчиком 11 5 тока. Сигнал, пропорциональный току, а значит, и силе, с которой шток 4 давит на исследуемый контакт 5, повторяется элементом 13 выборки-хранения, но не воспринимается блоком 14 обработки результатов.

В момент Т5, когда давление штока 4 уравновешивает давление контакта 5, происходит разрыв цепи контактов 22 и 5. Положительный сигнал с выхода 18 блока

5 контроля контактирования сбрасывает пусковой триггер 16,. Низкий потенциал с прямого выхода этого триггера переводит элемент 13 выборки-хранения в режим хранения величины тока, пропорционального

t0 контактному давлению в момент разрыва цепи контактов, Эта величина подвергается обработке блоком 14, на разрешающий вход которого поступает высокий потенциал с инверсного выхода триггера 16, Обработка мо15 жет заключаться в элементарном отображении информации или s сравнении посредством компараторов с допустимыми значениями, Одновременно с фиксацией контактно20 го давления в момент Т5 низкий потенциал с прямого выхода триггера 16 производит переключение коммутируемого источника 9 опорных напряжений. Отрицательный потенциал с его выхода возвращает шток 4 в

25 исходное положение.

t аким образом, стабилизация скорости движения штока путем изменения тока через преобразователь ток — сила {и именно таким путем) обеспечивает не только исклю30 чение разрыва цепи исследуемого контакта из-зе кинетической энергии, передаваемой ему при ударе штока, Благодаря стабилизации скорости движения штока изменением величины тока через преобразователь ток—

35 сила происходит автоматическая адаптация режимов на всех этапах осуществления способа и удовлетворение благодаря этому противоречивым требованиям к режимам работы на разных этапах измерения контак40 тнога движения, На первом этапе, когца необходимо преодолеть силы трения покоя и сдвинуть с места шток, а также, преодолевая силы инерции, развить необходимую скорость

45 его движения, автоматически обеспечивается максимальная скорость нарастания тока.

Это позволяет обеспечить повышение производительности способа, Однако, как только достигнута макси50 мальная скорость движения штока, повышенная величина тока становится не только ненужной, но и вредной, поскольку ток не является только лишь необходимым условием для подведения штока к исследуемому

5 контакту, По величине тока судят о величине контактного давления. Поэтому при достижении штоком заданной скорости ток необходимо немедленно снизить для исклю; чения ошибочных измерений. При данном способе с момента достижения заданной

1682843

Ю

9 т

11

Составитель А.Зосимов

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор М.Шароши

Редактор С.Пекарь

Заказ 3405 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 скорости автоматически начинается немедленное снижение тока до величины, достаточной для холостого движения штока заданной скоростью.

При этом гарантируется, что этот ток не может быть выше тока при измерении контактного давления, так как движение с заданной скоростью на холостом ходу осуществляется при меньшей силе, чем движение с той же скоростью при необходимости преодолевать кроме сил трения также и контактное давление.

В момент касания штоком исследуемого контакта не происходит разрыва его цепи иэ-за отрыва исследуемою, контакта от неподвижного по прйМ йе передачи кинетической энергии при ударе, Формула изобретения

Способ измерения контактного давления между электрическими контактами, включающий воздействие на исследуемый контакт штоком преобразователя ток — сила, измерение тока в преобразователе ток—

5 сила и определение контактного давления по величине тока в момент размыкания цепи контактов,отл ича ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности, увеличения производительности и расширения диапа10 эона измерения в сторону малых величин контактного давления. дополнительно измеряют скорость движения штока, стабилизируют скорость перемещения штока путем регулирования тока в преобразователе

15 ток — сила, при этом скорость движения штока задают не более величины, при которой происходит разрыв контакта при соприкосновении с ним штока преобразователя ток — сила.