Устройство для контроля времени срабатывания электромагнитного механизма

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения времени срабатывания электромагнитного привода, работающего в импульсном режиме с насыщением магнитопровода и не имеющего собственных контактов. Цель изобретения - повышение точности, помехозащищенности и упрощения контроля времени срабатывания электромагнитного механизма. Устройство содержит измеритель , первый и второй транзисторы, датчик тока, первую и вторую схемы сравнения, дифференциальный усилитель, аналоговую и цифровую линии задержек и триггер. Новым в предложенном устройстве является наличие первой и второй схем сравнения, дифференциального усилителя, аналоговый и цифровой линий задержек и триггера. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 01 Н 49/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4761209/07 (22) 31.03.89 (46) 30.11.91. Бюл. М 44 (72) l0.Ô. Бондаренко, Н, Н. Коечки н и А.Ю,Парамонов (53) 621.318.56.004,5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 898346, кл. G 01 R 31/02, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВРЕМЕНИ СРАБАТЫВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МЕХАНИЗМА (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения времени срабатывания электромагнитного

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения времени срабатывания электромагнитного привода, работающего в импульсном режиме с насыщением магнитопровода и не имеющего собствен н ых контактов.

Известно устройство для контроля времени срабатывания электромагнитного механизма, содержащее включенный в цепь питания электромагнитного механизма (ЭММ) дифференцирующий трансформатор, устройство отсчета, дифференцирующую цепь, схему антисовпадения связан через дифференцирующую цепь с вторичной обмоткой дифференцирующего трансформатора, к которой подключен сигнальный вход ждущего мультивибратора, выход которого подключен к второму входу схемы антисовпадения, а выход последней связан с устройством отсчета.

„, . Ж„„1695411 А1 привода, работающего в импульсном режиме с насыщением магнитопровода и не имеющего собственных контактов, Цель изобретения — повышение точности, помехозащищенности и упрощения контроля времени срабатывания электромагнитного механизма. Устройство содержит измеритель, первый и второй транзисторы, датчик тока, первую и вторую схемы сравнения, дифференциальный усилитель, аналоговую и цифровую линии задержек и триггер. Новым в предложенном устройстве является наличие первой и второй схем сравнения, дифференциального усилителя, аналоговый и цифровой линий задержек и триггера; 4 ил.

Недостатком такого устройства является ограниченная помехозащищенность и, как следствие, недостаточная точность измерения интервала времени срабатывания.

Наиболее близким к предлагаемЬму является устройство для контроля времени срабатывания электромагнитного механизма, содержащее измеритель, первый и второй транзисторы, эмиттеры которых объединены с одним из полюсов источника питания, а базы подключены к выходам источников парафазных сигналов, при этом коллектор первого транзистора через первую обмотку управления соединен с другим полюсом источника питания, который через последовательно включенные вторую обмотку управления и резистивный датчик формы тока объединен с коллектором второго транзистора и первыми входами сумматора, индикатора, а также через переключатель с первым входом первого и выходом второго генераторов импульсов, при

1695411

10

50 этом выход второго генератора импульсов соединен через регулируемый резистор с другим полюсом источника питания и соответствующими входами измерителя и сумматора, выходом подключенного к третьему входу индикатора, второй вход которого подключен к точке соединения резистивного датчика формы тока и втогпй обмоTKUI управпения ЗММ, Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения, т,е. момент срабатывания ЭММ определяется оператором визуально, на основе показаний индикатора, При этом точность измерения определяет разрешающей способностью индикатора, а также субьективным фактором, вносимым оператором, участву ощим в процессе и.змерения, Цель изобретения — повышение точности помехозащищенности и упрощение контроля времени срабатывания Э vlM.

Поставленная цель достигается за с-ет того, что в устройство для контроля времени срабатывания ЭММ, содержашее резистивный датчик формы тока, измеритель, первый и второй транзисторы, эмиттеры которых объединены с шиной одного из г олюсов источника питания, базы подключены к выходам источников парафазных сигналов, коллектор первого транзистора подключен K шине другого полюса источника питания через оомотку управления, а ксллектор второго транзистора подк.пючен к той же шине через последовательнс соединенные резистивный датчик формы тока и вторую обмотку управления ЭММ, введены дифференциальный усилитель, первая и вторая схема сравнения, аь алоговая и цифровая схемы задержек, триггер, при этом входы дифференциального усилителя подключены параллельно упомянутому датчику формы тока, выход — к первым входам обеих схем сравнения и аналогoBQA схемы задержки, выходом подсоедине -.ной ко второму входу второй схемы сравнения, выход ко орой через цифровую схему задержки соединен с тактовым входо л триггера, выходом подключенного к измерителю, а установочным R-входом — к вы:ходу первой схемы сравнения, второй вход которой обьединен с общей шиной устройства, На фиг.1 представлена функциональная схема предложенного устройства; на фиг.2 и 3 — возможные вар IBhTbl выполнения цифровой и аналоговой схем задержек; HB фиг.4диаграммы работы устройства.

Устройство для KoHTpof15i времени срабатывания ЭММ состоит из первого 1 и второго 2 коммутирук1щих транзисторов, выводы 3 для подключения первой обмотки управления ЭММ, вывода 4 для подключения второй обмотки управления ЭММ, резистивного датчика 5 формы тока, дифференциального усилителя 6, первой 7 и второй 9 схем сравнения, аналоговой 8 и цифровой 10 схем задержек, триггера 11 и измерителя 12 длительности временных интервалов.

При этом первая обмотка управления

ЭММ подключена к шине питания и коллектору первого 1 транзистора, вторая обмотка управления — к упомянутой шине питания и через датчик формы тока 5 соединена с коллектором второго транзистора 2. Базы транзисторов 1 и 2 подключены к источникам управляющих сигналов. Выходы датчика 5 формы тока подключены к входам дифференциального усилителя 6. Выход дифференциального усилителя 6 подключен через первую схему 7 сравнения к R-входу триггера 11. Тактовый вход триггера 11 соединен через последовательно аналоговую схему 8 задержки, вторую схему 9 сравнения и цифровую схему задержки 10 с выходом усилителя 6. Выход триггера 11 подключен к входу измерителя 12 временных интервалов.

Дифференциальный усилитель 6 может быть выполнен. например, по известной схеме. Схемы 7 и 10 сравнения могут быть выполнены на серийных микросхемах типа

521 САЗ.

Аналоговая схема 8 задержки может быть выполнена, например, по схеме, представленной на фиг.3, где DD1 — микросхема

564 КТ3, DD2 -- микросхема 564 ЛН2.

Цифровая схема задержки может быть выполнена, например, по схеме, представленной на фиг.2, где DD1 — микросхема 564

ЛН2, триггер 11-564 ТМ2. Резистивный датчик 5 формы тока ложет быть реализован на резисторе С5-14В-1ВТ-2 Ом +2%, Измеритель 12 — частотомер типа 43-33, работающий в режиме измерения длительности.

Устройство работает следующим образом.

После подачи на базы транзисторов 1 и

2 сигналов в виде последовательности парафазных импульсов (фиг.4а) через обмотку (напримео, вторую) ЭММ начинает протекать ток, преобразуемый в дальнейшем с помощью резистивногс датчика 5 формы тока и дифференциального усилителя 6 в напряжение, пропорциональное по величине току (фиг,4б), Как видно из диаграммы, на переднем фронте импульса напряжения, пропорционального току катушки, имеется характерный участок (точка 3), обусловленный режимом работы привода с насыщением магнитопровода и соответствующий по

1695411 времени моменту окончания движения якоря, который и подлежит контролю. При появлении тока в обмотке ЭММ на выходе схемы 7 сравнения формируется сигнал, разрешающий работу счетного триггера 11 по входу "Сброс" (фиг.4в), На схеме 9 сравнения происходит сравнение сигнала с датчика формы тока и сигнала с того же датчика, но задержанного аналоговой схемой 8 задержки, В этот момент происходит определение знака приращения функции кривой формы тока. Когда величина сигнала на втором ее входе (участок 1 — 2 и 3-4„ фиг.46), на выходе указанной схемы происходит формирование двух положительных импульсов (фиг.4г). Передний фронт первого импульса соответствует моменту времени появления тока s обмотке ЭММ (момент начала движения якоря ЗММ). Передний фронт второго импульса соответствует моменту останова якоря. ЭММ. Передним фронтом первого импульса со схемы сравнения 9, прошедшим через цифровую схему задержки 10, триггер 11 устанавливается в единичное состояние, передним фронтом второго импульса он возвращается в исходное состояние (фиг.4д), завершая процесс формирования временного интервала, длительность которого соответствует времени срабатывания Э ММ, Цифровая схема задержки необходима для исключения неопределенного состояния триггера при одновременном поступлении сигнала на оба входа триггера, Длительность временного интервала, сформированного триггером 11„измеряется с помощью измерителя

12 длительности временных интервалов, После снятия управляющего сигнала схема 7 сравнения возвращается в исходное состояние и запрещает работу триггера

11. После подачи очередного управляющего импульса процесс повторится.

В данном случае точность определения времени срабатывания ЭММ определяется временем задержки сигнала с датчика формы тока, которое выбирается на несколько порядков меньше времени срабатывания

ЭММ и на величину которого слабо влияют дестабилизирующие факторы.

Точность измерения времени срабатывания прототипа определяется разрешающей способностью электронно-лучевой трубки индикатора, Так, в случае использования осциллографа С1-64 погрешность измерения, не может быть менее 5%

Составляющая ошибки измерения, вносимая в процесс измерения оператором, носит случайный характер и не может быть меньше 5/.

Для оценки точности измерения, обеспечиваемой предложенным устройством введем следующие обозначения: L, -- индуктивность обмотки 3ММ с якорем, втянутым

5 вовнутрь обмотки; R — активное сопротивление обмотки ЭММ; Л U — пороговое напряжение срабатывания схемы сравнения; ! макс — установившийся ток обмотки ЭММ, Точка 3 (фиг,4б) отражает факт прекра10 щения движения якоря ЭММ, после чего ток в обмотке начинает возрастать по экспоненте, t

15 Гн ! = (!макс Icp) e где tí = !-н/нн.

При условии t - 0 для точки 3 кривой тока (фиг.4) можно считать, что участок экспоненты близок к линейному, для которого справедливо соотношение

i = (IMBKC ICp) т гн

Под действием указанного тока на реэистивном датчике формы тока формируется напряжение U = IR„, которое после усиления преобразуется.в напряжение

U=I Кд !с, Таким образом, 0 = (!макс — Icp) Вд К х

35 х —. гн

Из приведенного выражения можно найти необходимое время задержки для аналоговой схемы задержки, так как ее ве40 личина, как указывалось выше, определяет точность работы устройства.

Порог срабатывания h, U сравнивающего устройства может быть определен из соотношения

R U = (!макс Icp) Rp К вЂ” E, Lg откуда

AU!в (!макс Icp) д K R

Для конкретногослучая, когда Л0=5МВ.

1.а =20 МГ, R =20 Ом, Вд = 1 Ом, К= 10, !макс=

= 1А, Icp = 0,5А, получим т = 10 с, Так как время срабатывания такого

ЭММ не менее 3 мс (измеренное практически), то точность измерения, обеспечиваемая устройством, равна 0,033 4.

Таким образом, предложенное устрсйство по сравнению с прототипом позволяет повысить точность измерения времени срабатывания не менее чем на два порядка за счет того, что момент времени срабатывания ЭММ определяется путем сравнения величины тока ЭММ в данный момент времени с величиной тока в предыдущий момент времени, при э. ом упрощается процесс измерения, Формула изобретения

Устройство для контроля времени срабатывания электромагнитного механизма (ЭММ), содержащее датчик тока, измеритель, выводы для подключения управляющих обмоток ЭММ, первый и второй транзисторы, эмиттеры которых соединены с общей шиной устройс ва, базы соединены с выводами для подключения источников парафазных сигналов, коллектор первого транзистора соединен с выводом для подключения первой управляющей обмотки

ЭММ, а коллектор, второ-о транзистора через датчик тока соединен с выводом для подключения второй управляющей обмотки

ЭММ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, помехозащищенно5 сти и упрощения контроля времени срабатывания ЭММ, в него введены первая и вторая схемы сравнения, дифференциальный усилитель, аналоговая схема задержки, цифровая схема задержки, триггер, а в каче10 стае датчика тока использован резистивный датчик тока, параллельно которому подключен указанный дифференциальный усилитель, выход которого соединен с первым входом первой схемы сравнения, входом

15 аналоговой схемы задержки и первым входом второй схемы сравнения, второй вход которой co8@UlHpH с Bblxo+ot4 8HB o o oé схемы задержки, второй вход первой схемы сравнения соединен с общей шиной устрой20 ства, п ри этом выход первой схемы сравнения соединен с установочным R-входом триггера, а выход второй схемы сравнения через цифровую схему задержки соединен с тактовым входом указанного триггера, пря25 мой выход которого подключен к входу измерителя.

1695411

ФиГ

Составитель Ю.Бондаренко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Черни

Редактор М.Келемеш

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гага рина, 101

Заказ 4168 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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