Устройство для контроля электромагнитного реле

 

Использование: электротехника, устройства для определения своевременности срабатывания или отказа контактов электромагнитного реле. Сущность изобретения: за счет дополнения известного устройства двумя R-S-триггерами и пятью элементами ИЛИ-НЕ появилась возможность автоматического контроля состояния реле независимо от начального состояния его контактов, t ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ. . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 H 49/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 (Л бд

Ql

С>

1 (21) 4739099/07 (22) 20.09,89 (46) 07.08,92. Бюл. N- 29 (71) Научно-производственное объединение

"Ротор" (72) Г.А.Зотов и А.Н.Востров (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1166068, кл. G 05 В 23/02, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РЕЛЕ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах контроля, содержащих электромагнитные реле испытуемых объектов, в которых требу- ется осуществить контрбль их своевремен-. ного срабатывания или отказа в работе.

Известно устройство для контроля работы электромагнитного реле, содержащее ключевой элемент, соединенный выходом с первым выводом обмотки контролируемого реле, первым входом первого элемента И и входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, резистор, подключенный одним выводом через контакт контролируемого реле к положительному выводу источника питания, а другим совместно с вторым выводом обмотки контролируемого реле — к шине "Корпус", вывод резистора, соединенный с контактом контролируемого реле, подключен к входу второго элемента НЕ, а выходы первого и второго элементов И под, ключены соответственно к входам первого и второго блоков задержки переднего фронта импульса, выходы которых являются выходами устройства, при этом блоки задержки переднего фронта импульса вы„., SU „„1753508A1

2 (57) Использование: электротехника, устройства для определения своевременности . срабатывания или отказа контактов электромагнитного реле. Сущность изобретения: за счет дополнения известного устройства двумя R-$-триггерами и пятью элементами

ИЛИ-HE появилась воэможность автоматического контроля состояния реле независимо от начального состояния его контактов, 1 ил, полнены в виде счетчика; соединенного счетным входом с выходом генератора прямоугольных импульсов, вход установки счетчика s нулевое состояние, являющийся входом блока задержки переднего фронта импульса, связан с первым входом элемента

И, вторым входом соединенного с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу счетчика, а второй — к выходу элемента И, являющемуся выходом блока задержки переднего фронта импульса.

Недостатком известного устройства является недостаточная надежность контроля и невозможность работы его в автоматическом режиме.

Целью изобретения является повышение надежности контроля с обеспечением работы самого устройства в автоматическом режим е.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее ключевой элемент, два элемента И, два элемента НЕ, два блока задержки переднего фронта импульса, выводы для подключения обмотки и контактов электромагнитного (ЭМ) реле, резистор, причем выход ключевого элемента соеди1753508

15

30

40 отсутствуют.

Несмотря на то, что к остальным входам обоих элементов И 15 и 14, подключенных соответственно к выходам третьего и пятого элементов ИЛИ-НЕ 11 и 13 и четвертого

45 элемента ИЛИ-НЕ 12 и первого элемента

НЕ 8, поступают единичные сигналы, на выходе этих элементов И 14 и 15 сигналы отсутствуют, следовательно, отсутствуют . сигналы и на выходах блоков 16 и 17 задер50 жки переднего фронта импульса.

Если исходное состояние схемы соответствует некоторому периоду движения перемещающегося объекта, то в процессе функционирования аппаратуры с контроли55 руемым ЭМ реле в течение этого периода возможно появление устойчивого отказа этого ЭМ реле 2, выражающегося в замыкании его контакта 3 и ри отсутствии на выходе ключевого элемента 1 сигнала на включение реле 2 или появлении ложного срабатыванен с первым выводом для подключения обмотки ЭМ реле, входом первого элемента

НЕ и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом первого блока задержки переднего фронта импуль- 5 са, второй вывод для подключения обмотки

ЭМ реле соединен с шиной питания устройства, а второй вывод для подключения контактов ЭМ реле соединен с вторым выводом резистора и входом второго элемента НЕ, и ри этом выход первого элемента Н Е соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом второго блока задержки переднего фронта импульса, дополнительно введены два RS-триггера и пять элементов ЙЛИ-НЕ, при этом второй вывод резистора соединен с R-входом первого триггера и с первыми входами первого, второго и третьего элемейтов ИЛИ-НЕ; выход второго элемента НЕ соединен с первыми входами четвертого и пятого элемента

ИЛИ-НЕ, прямой выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с Sвходом второго триггера, прямой выход 2 которого соединен с вторыми входами второго и пятого элементов ИЛИ-НЕ, а инверсный, выход второго триггера соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ-НЕ, при этом выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, выход третьего элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, выход четвертого элемента ИЛИ-НЕ соединен с третьим входом первого элемента И, а выход пятого элемента ИЛИ-НЕ соединен с третьим входом второго элемента И, при этом R-входы. первого и второго триггеров соединены с установочной шиной устройства.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, Устройство содержит ключевой элемент

1, обмотку контролируемого ЭМ реле 2, контакт 3 этого реле, резистор 4 нагрузки, второй элемент НЕ 5, первый RS-триггер 6 (триггер контроля исходного разомкнутого состояния контролируемого ЭМ реле), первый элемент ИЛИ-HE 7, первый элемент НЕ

8, второй RS-триггер 9 (триггер контроля исходного замкнутого состояния контролируемого ЭМ реле), второй 10, третий 11, четвертый 12 и пятый 13 элементы ИЛИ-НЕ, второй. 14 и первый 15 элементы И, а также первый 16 и второй 17 блоки задержки переднего фронта импульса.

Блоки задержки. переднего фронта импульса идентичны друг другу и каждый из них содержит генератор прямоугольных импульсов 18, счетчик 19, элемент ИЛИ 20 и элемент И 21, По составу, схеме и функциональному назначению блоки задержки переднего фронта импульса не отличаются от известных, используемых в прототипе.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (для исходного разомкнутого контакта реле) сигнал с выхода ключевого элемента 1 не поступает, контролируемое реле 2 обесточена, его контакт

3 разомкнут, напряжение на. резисторе нагрузки отсутствует, что соответствует сигна-. лу логического нуля. Триггер 6 устанавливается в:.сходное (устойчивое) состояние по входу S логическим нулем с резистора 4 (для нормально разомкнутого контакта 3), либо по входу R шиной "Уст." (для нормально замкнутого контакта 3). В последнем случае трипер 9 устанавливается в исходное состояние по входу S нулевым сигналом с элемента ИЛИ-НЕ 7. В обоих случаях их состояния не изменяются в зависимости от положения контакта 3, так как для изменения состояния триггеров 6 и 9 необходимо подать нулевой сигнал на.входы R, Сигнал на входы S обоих триггеров подается только в момент включения питания. С выхода триггера 6 на первый элемент

ИЛИ-НЕ 7 поступает сигнал логического нуля, выходов второго триггера 9 на второй и пятый элементы ИЛИ-НЕ.10 и 13 поступают сигналы логической единицы, а на третий и четвертый элементы ИЛИ-НЕ 11 и 12 — логического нуля, На третьем входе первого элемента Vl 15, подключенного к выходу ключевого элемента 1 и на втором входе второго элемента И 14, подключенного через второй элемент ИЛИ-НЕ и второй элемент НЕ 5 к резистору нагрузки 4, сигналы

1753508 ния контакта 3 в результате действия вибраций, Устройство в этом случае работает следующим образом, Поскольку сигнал на выходе ключевого элемента 1 отсутствует, то после первого элемента НЕ 8, подключенного к первому входу второго элемента И 14, будет наличие логической единицы. На третьем входе второго элемента И 14, подключенного к выходу четвертого элемента ИЛИ-НЕ 12 (при разомкнутом контакте 3 контролируемого

ЭМ реле, обмотка которого находится.в обесточенном состоянии), также будет сигнал логической единицы. При замыкании контакта 3 контролируемого ЭМ реле 2 в точке соединения контакта 3 и резистора 4 нагрузки появляется напряжение, вызывающее появление сигнала на втором входе второго элемента И 14, подключенного к этой точке через второй элемент ИЛИ-НЕ 10 и второй элемент. НЕ 5, и, следовательно, появляется сигнал на выходе второго элемента И 14, что вызывает запуск блока 16 задержки переднего фронта импульса.

Если замыкание происходит в результате устойчивого отказа ЭМ реле 2, то его контакт 3 не размыкается и через время t>, принятое для блока 16 задержки переднего фронта импульса, появляется сигнал "Замыкание".

Если замыкание происходит в результате ложного срабатывания контакта 3, т.е, замыкание контакта 3 сопровождается rioследующим его размыканием с временем нахождения контакта 3 в замкнутом состоянии (в каждом акте замыкания), равным tz, меньшим чем t<(t1 > t2), то поочередное появление и исчезновение напряжения в точке подключения- контакта 3 и резистора 4 нагрузки вызовет в конечном итоге поочередное появление и исчезновение сигнала на выходе второго элемента И 14, что, в свою очередь, приводит к поочередному запуску отсчета времени блока 16 задержки переднего фронта импульса и последующему сбросу отсчета времени, Поскольку время от запуска блока задержки да сброса отсчета времени равно tg, то сигнал на выходе блока

16 задержки переднего фронта импульса в этом случае не появится.

При подаче сигнала на включение 3М реле 2 ключевого элемента 1 появляется сигнал на третьем входе первого элемента

И 15, а следовательно, и на его выходе, что приводит к запуску отсчета времени блока

17 задержки переднего фронта импульса.

Через время тз, после подачи сигнала ключевого элемента 1, ЭМ реле срабатывает и замыкает свой контакт 3, На резисторе 4 нагрузки появляется напряжение, приводящее к появлению единичного сигнала на первом входе пятого элемента ИЛИ-НЕ 13 (на втором входе единичный сигнал присутствует), что вызывает исчезновение сигнала

5 на его выходе и, следовательно, на выходе первого элемента И 15. Поскольку время задержки т4 блока задержки 17 переднего фронта импульса больше, чем время 1з(t; <

< t4) срабатывания реле, то исчезновение

10 сигнала на выходе первого элемента И 15 приводит к сбросу отсчета времени блока 17 задержки переднего фронта импульса и на выходе последнего ситнал не появится.

При незамыкании контакта 3 при нали15 чии сигнала на выходе ключевого элемента

1, например в результате устойчивого отказа в работе ЭМ реле 2, сигнал сброса времени отсчета не поступит и по прошествии времени, большего чем сд, отведенного для

20 блока 17 задержки переднего фронта импульса, и, следовательно, на его выходе появится сигнал "Незамыкание". То же самое происходит и в том случае; котда наличие сигнала на выходе ключевото элемента 1 и

25 замкнутое состояние контакта 3 соответствует некоторому периоду движения перемещающегося объекта, в течение которого возможно появление отказа 3М реле 2, вызывающее в размыкании контактов 3, не30 смотря на наличие сигнала на выходе ключевого элемента 1, Разница в работе схемы заключается в том, что появление сигнала на выходе первого элемента И 15, приводяшего к запуску отсчета времени блока

35 17 задержки переднего фронта импульса, определяется не появлением ситнала на выходе ключевого элемента 1, как в предыдущем случае, поскольку этот сигнал имеется, а появлением единичного сигнала на

40 выходе пятого элемента ИЛИ-НЕ 13 в результате исчезновения напряжения на резисторе 4 нагрузки, Если размыкание контакта 3 в этом случае является результатом устойчивого отка45 эа 3IVI реле 2, то кон акт 3 не замкнется и после времени . Следовательно, сброса отсчета времени блока 17 задержки переднего фронта импульса не будет, и на его выходепоявится сигнал "Размыкание". Сброс от50 счета времени в этом случае может быть лишь при исчезновении сигнала на выходе ключевого элемента 1 в момент времени, отстоящий от момента возникновения устойчивого отказа не более, чем на время t4, 55 принятое для блока 17 задержки переднего фронта импульса, как допустимое время на отключение ЭМ реле 2, Однако такой сброс отсчета времени и непоявление сигнала на выходе блока 17 задержки переднего фронта импульса следует считать оправданным, 1753508 так как появление отказа ЭМ реле 2, выра- t< после исчезновения сигнала на выходе зившееся в размыкании контакта 3, совпа- ключевого элемента 1 выдаст сигнал "Раздает- по времени-с моментбм появления мыкание". команды на отключение ЭМ реле 2. Рассмотрение возможных случаев рабоЭта неисправность обнаруживается 5 ты предлагаемого устройства для контроля при первом последующем появлении сигна- работы ЭМ реле 2 показывает, что появлела на выходе ключевого элемента 1, Если же ние на выходе блока 17 задержки переднего размыкание контактов 3 при наличии сигна- фронта импульса сигйала "Незамыкание" ла на выходе ключевого элемента 1 появля- или "Размыкание" свидетельствует о том, ется в результате ложного срабатывания 10 что в результате наступившего отказа контконтакта 3 от вибрации, то размыкание кон - " "ролируемого ЭМ реле 2 контакт 3 находится такта 3 сопровождается последующим его в разомкнутом(незамкнутом) состоянии. замыканием с временем нэхождейия кон- - Аналогичное появление йа выходе блотакта 3 в разомкнутом состоянии (в каждом" — "ка 16 задержки переднего фронта импульса акте рэзмыкания) ts, меньшим чем «4; что 15 сигнала "Замыкание" или: "Размыкание" приводит к поочередному исчезйовению и свидетельствует о том, что в результате попоявлению напряжения в точКе йодключе- стуйивЫегО отказа контролируемого ЭМ рения контакта 3 к резистору 4 нагрузки; Это ле 2 контакт 3 находится в замкнутом приводит, соответственно, к поочередному (неразомкнутом) состоянии," появлению и исчезновению сигналов на вы- 20 Для правильной работы устройства неходе пятого элемента ИЛИ-НЕ 13 и первого обходимо соблюдать следующие временэлемента И 15 и к поочередному запуску ные"соотйошения; отсчета времени блоком 17 задержки пере- t»«г «1 >«з; t4> К ь| >«в, . днего фронта импульса и последующему где t1 прййятое время задержкй сигнала сбросуотсчетэ времени. Посколькувремяот 25 блоком 16 задержки переднего фронта имзапуска блока 17 задержки переднего фрон- пульса (т.e,-контрольное время срабатывата импульса до сброса отсчета времени рав- ния ЭМ реле 2 нэ замы«кание контакта 3); но « (« < «4), то сигнал на выходе блока 17 :: t2"-""максимальное возможное время назадержки переднего фронта "импульСа не хождения"контактаЗвзамкнутомсостоянии появится, 30,в одном акте "замыкания при ложном срабаЕсли при укаэанном периоде движения тыэаний Контактбв;. перемещающегося объекта на выходе клю- " a"- время" срабать1вания ЭМ реле 2 на чевого элемента 1 исчез нет сй гнan управле- ээ мыка н и и койтакта 3; ния, то на выходе первого элемента HE 8 . t4 - г ринятое время задержки сйгнала сигнал появится, Поскольку на втором входе 35 блоком 17 задержки переднего фронта имвторого элемента И 14, подключением через пульса (т.Е; контрольное время для срабатывторой элемент ИЛИ-НЕ 10 и второй эле- ванйя ЭМреле2 йаразмьааниеконтактаЗ); мент НЕ 5 к контролируемому контакту 3 ЭМ " «э — максимальнoe âîçìîæíîå время на-реле 2, сигнал имеется, то появление. сигна- хождения контакта 3 в разомкнутом состояла на выходе первого элемента НЕ 8 приве- 40 нии в"одном акте размыкания при ложном дет к появлению сигнала на выходе второго срабатываний контакта 3; элемента И 14, что, в свою очередь, приве- «в — время срабатывания ЭМ реле 2 на дет к запуску отсчета времени блоком 16 размыкание контакта 3; задержки переднего фронта импульса, Если . Для исходного замкнутого состояния контролируемое ЭМ реле 2 исправно, то че- 45 контакта 3 ЭМ реле 2 устройство работает рез время t4, меньшее чем время И, поиня- :анэлогйчно описанному и сигналы на выхотое для блока 16 задержки пере него дах блоков 16 и 17 задержки переднего фронта импульса, оно отключится и 1азо- фронта импульсов соответствуют приведенмкнет свой контакт 3. Размыкание контакта "ному опйСанию для контролируемого ЭМ

3 приведет к исчезновению напряжения на 50 реле 2 с разМыкающимся контактом 3; В резисторе 4 нагрузки, Это вызовет исчезно- этом случае сигнал с выхода ключевого элевение сигнала на входе второго элемента И мента 1 соответствует уровню логической

14, а также на его выходе, что-приведет к единицы. Контролируемое ЭМ реле 2 нахосбросу отсчета времени блока 16 задержки дится под током, его контакт 3 замкнут, напереднегофронтэимпульса,инаеговыходе 55 пряжение на резисторе 4 нагрузки сигнал о неисправности не появится, соответствует уровню логической единицы, Если же ЭМ реле 2 неисправно и не триггеры 6 и 9 устанавливаются в соответможет разомкнуть свой контакт 3, то сброса ствующие устойчивые состояния (a дальнейотсчета времени не будет и блок 16 задерж- шем не изменяющимся в каждом акте ки переднего фронта импульса через время контроля работы ЭМ реле 2 в зависимости

1753508 от состояния контакта 3), при которых с вы- . нен с входом первого блока задержки перехода первого триггера 6 на первый элемент днего фронта импульса, второй вывод для

ИЛИ-НЕ 7 поступает сигнал логической еди- подключения обмотки ЭМР соединен с перницы, следовательно, с выходов второго вым выводом резистора и подключен к обтриггера 9 на второй и пятый элементы 5 щей шине устройства, первый вывод для

ИЛИ-НЕ 10 и 14 йоступают сигналы логиче- подключения контактов ЭМР соединен с ского нуля, а на третий ичетвертый.элемен- шиной питания устройства, а второй вывод ты ИЛИ-НЕ 11 и 12 поступают сигналы — с вторым выводом резистора и входом логической единицы. В этом случае сигналы второго элемента НЕ, при этом выход перна первом и третьей входах второго элемен- 10 вого элемента НЕ соединен с первым вхота И 14 будут изменяться в зависимости от дом второго элемента И, выход которого сигнала первого элемента НЕ 8 и от состоя- соединен с входом второго блока задержки ния контакта контролируемого реле 2, сиг- переднего фронта импульса, о т л и ч а ю щ енал о состоянии которого проходит через е с я тем; что, с целью повышения надежночетвертый элемент ИЛИ-НЕ 12, и сигналы 15 сти контроля, в него дополнительно введены на входах первого элемента И 15 будут из- два RS-триггера и пять элементов ИЛИ-НЕ, меняться в зависимости от сигнала с выхода при этом второй вывод резистора соединен с ключевого элемента 1 и от состояния кон- входом первого триггера и с первыми яходатакта 3 контролируемого ЭМ реле 2,. сигнал . ми первого, второго и третьего элементов о состоянии которого проходит через вто- 20 ИЛИ-НЕ, выход второго элемента НЕ соедирой элемент НЕ 5 и третий элемент ИЛИ-НЕ нен с первымй входами четвертого и пятого

11. элементов ИЛИ-НЕ, прямой выход первого

Таким образом устройство для контроля триггера соединен с вторым входом первого работы ЭМ реле с дополнительным введе- элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединием двух RS-триггеров и пяти элементов 25 нен с S-входом второго триггера, прямой

ИЛИ-НЕпозволяетиспользоватьегодляра- выход которого соединен с вторыми входазомкнутого и замкнутого исходного состоя- ми второго и пятого элементов ИЛИ-НЕ, а ния контакта этого реле в автоматическом инверсный выход второго триггера — с вторежиме контроля. рыми входами третьего и четвертого зле. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 30 ментов ИЛИ-НЕ, при этом выход второго

Устройство для контроля электромаг- элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым вхонитного реле (ЭМР), содержащее ключевой дом первого элемента И, выход третьего элемент, два элемента И, два элемента НЕ, элемента ИЛИ-НŠ— c вторым входом втородва блока задержки переднего фронта им- го элемента И, выход четвертого элемента пульса, выводыдля подключения обмоткии 35 ИЛИ-НŠ— с третьим входом первого элеконтактов ЭМР, резистор, причем выход мента И, а выход пятого элемента ИЛИ-HE. ключевого элемента соединен с первым вы- — с третьим входом второго элемента И, при водом для подключения обмотки ЭМР, вхо- этом R-входы первого и второго RS-триггедом первого элемента НЕ и первым входом ров соединены с установочной шиной устпервого элемента И, выход которого соеди- 40 ройства. 1753508

Составитель Г.Зотов

Редактор М.янкович Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Ворович

Заказ 2770,.::. . Тираж Подписное

ВНИИПИ.Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

ПроизводствеНно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101