Устройство управления климатической камерой

 

Использование: испытания двигателей внутреннего сгорания и других объектов. Сущность изобретения: повышение достоверности оценки параметров режима испытаний обеспечивается за счет введения в состав устройства управления усилителя 28 с регулируемой частотой пропускания и усилителя 29 с регулируемым коэффициентом передачи, управляемых микропроцессорным блоком 33 блока 31 контроля, а также за счет введения двух вычитающих блоков 24 и 25, подключенных к выходам датчиков 18 - 21 положения подвижной платформы, которые могут быть установлены в углах платформы как в горизонтальной так и в вертикальной плоскостях ее перемещения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 М 15/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4931881/06 (22) 29.04.91 (46) 23,01,93. Бюл, N 3 (75) Л.С,Беспалова, А.В,Ермолин, B,M.Ìóøта и П.Л,Познанин (73) Общество с ограниченной ответственностью "Лад" (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1337710, кл. G 01 М 15/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКОЙ КАМЕРОЙ (57) Использование: испытания двигателей внутреннего сгорания и других объектов.

Сущность изобретения: повышение досто„„Я „„1790748 А3 верности оценки параметров режима испытаний обеспечивается за счет введения в состав устройства управления усилителя 28 с регулируемой частотой пропускания и усилителя 29 с регулируемым коэффициентом передачи, управляемых микропроцессорным блоком 33 блока 31 контроля, а также за счет введения двух вычитающих блоков

24 и 25, подключенных к выходам датчиков

18 — 21 положения подвижной платформы, которые могут быть установлены в углах платформы как в горизонтальной так и в вертикальной плоскостях ее перемещения, 2 з,п. ф-лы, 1 ил.

О

О

Д.

00 )>

1() 1790748

Изобретение относится к устройствам управления климатических камер, преимущественйо для обкатки и диагностирования двигателей, и может быть использовано в устройствах управления и регулирования параметров окружающей среды и динамических воздействий испытательных комплексов, например барокамер, :.!Известно устройство управления климатической камерой, содержащее датчики параметров окружающей среды (температура, влажность, бараметрическое давление воздуха), датчики состояния объекта, к которым относятся датчики режима работы двигателя, Датчики теплового состояния, блок нормирования преобразователя и обработки сигналов датчиков, блок регистрации режимных параметров, блок управления исполнИтельными узлами регулирования режимных параметров, задатчик режима испытаний.

НедЬстатками известного устройства является невозможность создания и управления динамическими воздействиями на двигатель в процессе его испытаний, Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройствО управления климатической камерой, содержащее задатчик времени режима, блок команд, генератор сигналов уп1 равления, выходы которого подключены к блокам управления, нагрузочным агрегатам, объекту, подвижной платформе, агрегатам, регулирования параметров ! окружаЮщей среды в климатической камере, выходы последних подключены к входам соответствующих исполнительных механизмов, датчики параметров и состояния двигателя, окружающей среды и положения подвижной платформы. Выходы датчиков через пОедварительные усилители подключены к вторым входам соответствующих блоков управления, а через блоки аналогоцифровых преобразователей к входам блока контроля (см, Авторское свидетельство

СССР N, 1337710, МКИ С 01 M 15/00, 198б).

Недостатком прототипа является невысокая точность оценки результатов измерения, обусловленная наличием низкочастотной и высокочастотной составляющих измеряемого сигнала и ограниченной разрядностью аналого-цифровых преобразователей. Указанное снижает достоверноо сть"оценки параметров режима испытаний.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности оценки параметров режима испытаний, Цел ь достигается тем, что в устройство, содержащее блок команд, задатчик време5

55 ни режима, генератор сигналов управления с двумя входами и количеством выходов по числу управляемых элементов, блоки управления нагрузочных агрегатов, испытуемый обьект, поворотную платформу, агрегаты регулирования параметров окружающей среды, каждый из блоков управления выполнен с двумя входами, а блок управления нагрузочным агрегатом — с тремя входами, выход каждого блока управления подключен к входу соответствующего исполнительного механизма, а датчики параметров и состояния испытуемого объекта, параметров окружающей среды и положения подвижной платформы подключены к автоматическому коммутатору, причем выходы блока команд и задатчика времени режима подключены соответственно к первому и второму выходам генератора сигналов управления, каждый выход генератора сигнала управления подключен к первому входу соответствующего блока управления, второй вход каждого из которых, кроме блока управления нагрузочного агрегата, связан с выходом датчика регулируемого параметра, второй вход блока управления нагрузочного агрегата подключен к выходу управляемого ключа, к информационным входам которого подсоединены выходы датчиков параметров и состояния объекта, управляющий вход ключа и третий вход блока управления нагрузочного агрегата подсоединены к выходу блока команд, а выход ключа подключен к второму входу блока управления нагрузочным агрегатом, выходы каждого из датчиков через соответствующий усилитель подключены к входам автоматического коммутатора, а выход последнего через аналого-цифровой преобразователь подключен к информационному входу блока контроля, дополнительно введены усилитель с регулируемой полосой пропускания, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, соединенные последовательно и включенные s цепь между выходом автоматического коммутатора и входом аналого-цифрового преобразователя, блок контроля выполнен в виде задатчика программы выборки, микропроцессорного блока, регистратора и блока сигнализации аварийного состояния и снабжен четырьмя выходами и входом для подключения к задатчику времени режима, выход задатчика программы выборки подключен к первому информационному входу, микропроцессорного блока, второй информационный вход которого совмещен с информационным входом блока контроля, первый, второй, третий и четвертый входы микропроцессорного блока совмещены со1790748

10 ответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходом блока контроля, первые три его выхода подключены соответственно к дополнительному входу блока команд, управляющему входу усилителя с регулируемой полосой пропускания и управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, четвертый вход блока контроля подключен к управляющим входам автоматического коммутатора и аналогоцифрового преобразователя, а пятый выход микропроцессорного блока подсоединен к входам регистратора и блока сигнализации аварийного состояния, датчики положения подвижной платформы выполнены в виде излучателя приемника и фильтра сигнала высокой частоты, размещенных в одном корпусе, первый и второй датчики положения подвижной платформы установлены в вертикальной плоскости смещения подвижной платформы по ее противоположным углам, третий и четвертый датчики перемещения подвижной платформы установлены в горизонтальной плоскости смещения платформы по ее прилежащим углам, выход первого, второго, третьего и четвертого датчиков положения подвижной платформы подключены к первому и второму входам соответственно первого и второго вычитающего блока, а выходы последних и выходы первого и третьего датчиков положения подвижной платформы подключены к входам коммутатора.

На чертеже представлена функциональная схема устройства управления климатической камерой, Устройство содержит блок 1 команд, задатчик 2 времени режима, генератор 3 сигналов управления, блок 4, 5, 6, 7 управления исполнительными механизмами 8, 9, 10, 11 нагрузочного агрегата 12, объекта 13, подвижной платформой и агрегатов регулирования параметров окружающей среды.

Датчики 14, 15, 16 и 17 параметров и состояния исследуемого объекта 13, первый, второй, третий и четвертый датчики 18, 19, 20, 21 положения подвижной платформы, датчики 22 и 23 параметров окружающей среды в климатической камере, Датчики 18 — 21 могут быть выполнены в виде излучателя, приемника и фильтра сигнала высокой частоты и размещенных в одном корпусе, причем датчики 18 и 19 установлены в вертикальной плоскости перемещения подвижной платформы по ее противоположным углам, а датчики 20 и 21 установлены в горизонтальной плоскости перемещения подвижной платформы по ее противоположным углам, Выходы датчиков 18, 19 и 20, 21 подключены к входам соответственно

55 первого и второго вычитающих блоков 24 и

25. Выходы датчиков 14 и 15 подключены к информационным входам ключа 26, управляющий вход последнего и третий вход блока 4 соединены с выходом блока 1 команд, а выход ключа 26 подключен к второму входу блока 4. Выходы датчиков 14, 16 — 21, 22, 23 подключены ко вторым входам соответствующих блоков управления (за исключением датчика 14, условно не показано) и информационным входам автоматического коммутатора 27 (кроме датчиков 19 и 21), выход которого через усилитель 28 с регулируемой полосой пропускания и усилитель 29 с регулируемым коэффициентом передачи связан с информационным входом аналого-цифрового преобразователя 30, Блок 31 контроля может быть выполнен в виде задатчика 32 программ выборки, микропроцессорного блока 33, регистратора 34 и блока 35 сигнализации аварийного состояния.

Блоки 24 и 25 вычисления разности curíà loB, усилитель 28 с регулируемой полосой пропускания и усилитель 29 с регулируемым коэффициентом передачи могут быть выполнены по известным схемам на, например, операционных усилителях (см. напр.

В,Д,Лихачев. Практические схемы на операционных усилителях. М,: ДОСААФ, 1981, с.17, 25, 29 — 34), Устройство управления климатической камерой работает следующим образом, После установки испытываемого объекта (например, двигателя внутреннего сгорания) на подвижную платформу, размещенную в климатической камере и подключения к исследуемому объекту всех необходимых коммуникаций, управление режимами испытаний передается на данное устройство, Блок 1 команд вырабатывает сигнал, соответствующий одному из заданных режимов испытаний, поступающий на вход генератора 3, на выходе которого, в соответствии с программой, заложенной в запоминающем устройстве генератора 3 и текущим временем, формируются сигналы задания режимами работы нагрузочного агрегата, исследуемого объекта, агрегатами регулирования параметров окружающей среды в климатической камере (например, давления), и агрегатами, создающими динамическое воздействие на исследуемый объект, размещенный на подвижной платформе.

Указанные сигналы поступают на первые входы блоков управления 4 — 7, на вторые входы которых поступают сигналы обратной связи от соответствующих датчиков. Второй вход блока 4 управления также подключается к выходу датчика 14 или 15, в зависимости

1790748 от сигнала на управляющем входе ключа 26 и третьем входе блока 4 управления, ИзмЕрение параметров режима испытаний производится датчиками 14 — 23, выходные сигналы которых поступают на один из информационных входов автоматического коммутатора 27 непосредственно или через вычитаю1цие блоки 24 и 25 (для датчиков 18 — 21). При этом нулевой сигнал на выходе блоков 24 и 25 соответствует поступательному перемещению подвижной платформы соответственно в вертикальной плоскости или горизонтальной плоскости, о величине которого судят по сигналу 18 или 20. Если подвижная платформа совершает качания вдоль продольной (поперечной) оси сигнал на выходе вычитающего блока 24 отличен от нуля и равен двойной величине отклонения подвижной платформы в вертикальной плоскости, а знак сигнала на выходе блока 24

1. указывает на направление качания. При этом идентификация качания по продольной (поперечной) оси подвижной платформы может осуществляться по сигналу управления агрегатами,,создающими воздействие на подвижную платформу вдоль ее продольной оси (поперечной оси). В случае необходимости одновременного воспроизведения динамических воздействий на подвижную платформу, приводящих к ее качанию в вертикальной плоскости вдоль продольной и поперечной осей в устройство вводят пятый датчик положения подвижной

1 йлатформы аналогичной конструкции, который устанавливают в вертикальной плоско-! сти напротив свободного угла плиты подви>кной платформы и третий и четвертый вычитающие блоки, первые входы которых подключают к выходам соответственно первого и второго датчика положения подвижной платформы, а вторые их входы подсоединяют к выходу пятого датчика по1. ложения подвижной платформы. По величинам и знакам сигналов на выходе

1 вычитающих блоков судят о характеристиках процессов перемещения подвижной платформ вдоль ее продольной и попереч1- ной оси одновременно.

Величину и направление вращательно-! го движения (перемещения подвижной платформы в горизонтальной плоскости определяют по сигналу на выходе вычитающего блока 25, Таким образом размещение датчиков 18 — 21 относительно подвижной платформы и подключение их к входам вычитающих блоков позволяет контролиро-! вать любое возможное перемещение подвижной платформы в вертикальной и горизонтальной плоскостях с выделением

55 максимально возможного полезного сигнала перемещения, а конструкция датчиков 18 — 21 обеспечивает измерение величин перемещений в широком частотном диапазоне или при однократном перемещении, а также при многократном изменении амплитуды перемещений.

Автоматический коммутатор 27 обеспечивает подключение сигнала одного из измерительных датчиков на вход усилителя 28 в соответствии с программой выборки измерительных каналов по сигналу формируемому микропроцессорным блоком 33, Усилитель 28 с регулируемой полосой пропускания обеспечивает возможность фильтрации помех измеряемого сигнала, избирательного усиления низкочастотной и высокочастотной составляющих информационного сигнала, что позволяет совместно с усилителем 29 с регулируемым коэффициентом передачи сформировать на входе в аналого-цифровой преобразователь 30 сигнал, величина которого соответствует разрядности аналого-цифрового преобразователя, независимо от соотношения амплитуд высокочастотной и низкочастотной составляющих сигнала в исходном (до обработки) ин форма цион ном сигнале.

Управление работой усилителей 28 и 29 осуществляется микропроцессорным блоком

33 в соответствии с сигналом выборки измерительного канала и "сигналом-признаком" выборки составляющей сигнала заданного частотного диапазона и в зависимости от амплитуды сигнала на выходе усилителя 28.

Регистрация измеренных сигналов осуществляется блоком 34, в качестве которого может быть использовано постоянно — запоминающее устройство любого типа с заданным уровнем быстродействия, В случае отклонения измеряемого параметра за установленные (допустимые) пределы микропроцессорный блок 33 выдает команду на блок 1 (например, команды на остановку испытаний или смену режима), а на блоке 35 идентифицируется аварийное состояние объекта испытаний по установленному параметру.

Таким образом, выполнение устройства управления климатической камерой согласно формуле изобретения обеспечивает увеличение точности оценки измеряемых сигналов, возможность избирательного анализа составляющих этих сигналов, что повышает достоверность оценки параметров режима испытаний и приводит к повышению качества испытательного процесса, 1790748

Формула изобретения

1, Устройство управления климатической камерой, содержащее подвижную платформу, нагрузочный агрегат и агрегаты регулирования параметров среды в камере, блок команд, задатчик времени режима, блоки управления исполнительными механизмами агрегатов, каждый из которых выполнен с двумя входами, а блок управления исполнительными механизмом нагрузочного агрегата дополнительно имеет третий вход, подключенный к выходу блока команд, генератор сигналов с двумя входами и по меньшей мере двумя выходами, датчики параметров и состояния исследуемого объекта, датчики параметров окружающей среды в климатической камере и датчики положения подвижной платформы, управляемый ключ с двумя входами, автоматический коммутатор и аналого-цифровой преобразователь, выполненные с информационными и управляющими входами, а также блок контроля, причем выходы блока команд и задатчика времени режима подключены соответственно к первому и второму входам генератора сигналов управления, каждый выход последнего подключен к первому входу одного из блоков управления соответствующим исполнительным механизмом. второй вход блока управления исполнительным механизмом нагрузочного агрегата подключен к выходу управляемого ключа, управляющий вход которого соединен с выходом блока команд, вторые входы остальных блоков управления исполнительными механизмами связаны с выходами датчиков, выходы каждого датчика через соответствующий предварительный усилитель подключен к одному из информационных входов автоматического коммутатора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к информационному входу блока контроля, а управляющие входы автоматического коммутатора и аналого-цифрового преобразователя подключены к выходу управления блока контроля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности оценки параметров режима испытаний, устройство снабжено усилителем с регулируемой полосой пропускания, усилителем с регулируемым коэффициентом передачи, соединенным последовательно и включенными в цепь

55 между выходом автоматического коммутатора и входом аналого-цифрового преобразователя, а также первым и вторым вычитающими блоками, блок команд выполнен с входом, блок контроля выполнен в виде задэтчика программы выборки, микропроцессорного блока, регистратора и блока сигнализации аварийного состояния и имеет четыре выхода и вход, подключенный к задатчику времени режима, выход задатчика программы выборки подключен к первому информационному входу микропроцессорного блока, второй информационный вход которого совмещен с информационным входом блока контроля, первый, второй, третий и четвертый выход л микропроцессорного блока совмещены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока контроля, последний из которых является выходом управления, а первые три подключены соответственно к входу блока команд, управляющему входу усилителя с регулируемой полосой пропускания и управляющему входу усилителя и с регулируемым коэффициентом передачи, а пятый выход микропроцессорного блока подсоединен к входам регистратора и блока сигнализации аварийного состояния, причем выходы первого и второго датчиков положения подвижной платформы подключены к входам первого вычитающего блока, а выходы третьего и четвертого датчиков положения подвижной платформы подключены к входам второго вычитающего блока, а выходы вычитающих блоков и выходы первого и третьего датчиков положения подвижной платформы подключены к информационным входам автоматического коммутатора.

2. Устройство по п,1, отл и ч а ю щ е ес я тем, что первый и второй датчики положения подвижной платформы установлены в вертикальной плоскости перемещения последней по ее противоположным углам, а третий и четвертый датчики положения установлены в горизонтальной плоскости перемещения подвижной платформы по ее смежным углам.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что датчики перемещения подвижной платформы выполнены в виде размещенных в одном корпусе излучателя, приемника и фильтра сигнала высокой частоты.