Способ измерения контактного давления

(5)5 И 15 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРВ 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 опорных напряжении 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 илИзобретение относится к измерительной технике и может быть использована для разбракавки контактных групп переклньчателей, микровыклнчателей и других коммутационных изделий, не имеющих обмоток возбуждения.Цель изобретения - повышение точности и производительности и расширение диапазона измерения контактного давления в сторону малых значений.На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления способа; на фиь 2 - временные диаграммы его работы; на фиг,З - схема коммутируемого источника Опорных напряжений.устройство Для ОсущестВлениЯ способа измерения контактнага давления содержит электромагнитный преобразователь 1 ток - сила, выполненный в виде катушки 2 индуктивности, в которой размещен постоянный магнит 3, жестко связанный со штоком 4. Шток 4 установлен с воэможностью воздей. ствия на исследуемый кань акт 5 и соединен с бескОнтзктным Датчиком 6 скоростей, кОтО- рый может быть выполнен аналогична преобразователю 1, на катушка индуктивнасти выполняется с большим числам Витков проводом меньшего сечения. Катушки индуктйвностй для полученйя лйнейных харак. теристик зависимости силь 1 от тока и ЭДС От скорости Должны иметь большую Длину, обеспечивающую равномерность магнитного полл во всем диапазоне перемещения ПОстоянных маГнитОВ,Выход датчика 6 скорости соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 7 с дифференциальным входам пассивные элементы не показаны). Прямой вход операционного усилителя 7 соединен с выхОдам 8 коммутируемого источника 9 Опорных напрЯжений, Выход оп 8 рзциОнна- ГО усйлйтеля 7 чер 8 э тОКОвый бустер 10 связанн с П 8 рвым ВыводОм (зтушки индук" тивностй 2 преобразователя 1 так - сила, Другой вывод катушки 2 индуктивнасти через датчик 11 тока связан с общей шиной 12 устроЙства, Датчик 11 ТОКЭ ВыполнВН в Виду шунта, к потенциальным выводам которого подключены входы вычитаощвго блока не ПОКЗЭЭНЫ).Выход датчика 1,1 тока соединен с сигнальным входом элемента 13 выборки-хранения, выход котооога соединен с сигнальным входом блока 14 обработки результатов.Шина 15 запуска устройства подключена к прямому динэмическаму 8"входу пуска ваго триггера 16, Прямой выход тригь вра 16 сОединен с управля ющпм ВхОДОм 17 комму" тируемОГО источника 9 Опорных напрььжений и к разрешающему входу элемента 13 выборки-хранения. Инверсный выход триггера 16 соединен с разрешающим входам блока 14 обработки результатов.5 Прямой статический Я-вход триггера 16связан с выходом 18 блока 19 контроля контактиравания исследуемого контакта 5, Блок 19 контроля контактиравания в простейшем виде включает резистор 20, один 0 ВЫВОД кОтарОГО саеДйн 8 н 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 стабилизированногоо напряжения, Выходы источников 20 23 и 24 подключены соответственно черезаналоговые ключи 25 и 26 к выходу 8, Вход 17 соединен с управляющим входам ключа 25 и с входом инеертора 27, выход которого соединен с управляющим входом ключа 26.25 Измерение контактного давления осуществляют следующим образом.В исходном состоянии пусковой триггер16 находится в нулевом состоянии. Потенциал низкого уровня с его прямого выхода 30 поступает в коммутируемый источник 9опорных напряжений, где через инвертар 27 (фиг.З) открывает ключ 26. Отрицательное напряжение с источника 24 через ключ 26 поступает на прямой вход операционно го усилителя 7, который посредством токового бустерэ 10 создает через катушку 2 индуктивнасти электромагнитного преабОазавзтеля 1 так - сила электрический так.Создаваемое этим такам магнитное поле 40 перемещает постоянный магнит 3 са 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 ет в нулевом состоянии пусковой триггер 16,После замыкания контактной группы снеподвижным и исследуемым контактами 22 и 5 последние соединяют выход 18 блока контроля контактирования с общей шиной 55 устройства. Нулевой потенциал, поступающий при этом нэ Н-вход пускового триггера 16, разрешает работу последнега.Поступающий через шину 15 из устройства более высокого уровня иерархии или от пусковой кнопки не показаны) пусковой импульс задним фронтом в момент времени Т 1устанавливает пусковой триггер 16 в единичное состояние.При этом низкий потенциал с инверсного выхода триггера 16 запрещает работублока 14 обработки результатов. Высокийпотенциал с прямого выхода триггера 16разрешает режим выборки элемента 13 выборки-хранения и одновременно поступаетна вход 17 коммутируемого источника 9опорных напряжений. Ключ 26 закрывается,ключ 25 открывается. Положительное напряжение с источника 23 через ключ 25 поступает на прямой вход операционногоусилителя 7.В этот момент времени шток 4 с постоянным магнитом 3 неподвижен и находитсяв крайнем левом по схеме положении. Поэтому с датчика 6 скорости на инвертирующий вход операционного усилителя 7поступает нулевой потенциал, Операционный усилитель 7 через токовый бустер 10подает максимальное положительное напряжение на катушку 2 индуктивности преобразователя 1 ток - сила. Ток черезпоследний возрастает с максимальной скоростью, благодаря чему ускоряется трогание в момент Т 2 штока 4 в направленииисследуемого контакта 5.При движении штока,4 датчик 6 скорости вырабатывает положительный сигнал,пропорциональный скорости его перемещения. К моменту ТЗ операционный усилитель7 устанавливает стабильную скорость перемещения, пропорциональную напряжениюисточника 23 положительного стабилизированного напряжения,Величина стабильной скорости движения штока 4 в направлении исследуемогоконтакта задается при проектировании иизготовлении устройства для реализацииспособа, Эта величина не должна превышать уровня скорости, при которой происходит разрыв цепи контактов 5 и 22 за счеткинетической энергии движущегося с постоянной скоростью штока 4 при ударе оисследуемый контакт при минимальном допустимом контактном давлении.При таком выборе скорости движенияштока 4 отскок исследуемого контакта 5 отнеподвижного контакта 22 в момент Т 4.касания штоком 4 не происходит, Однако скорость движения штока 4 .замедляется, чтоведет к нарастанию тока через преобразователь 1. Этот ток измеряется датчиком 11 5тока. Сигнал, пропорциональный току, азначит, и силе, с которой шток 4 давит наисследуемый контакт 5, повторяется элементом 13 выборки-хранения, но не воспринимается блоком 14 обработки результатов. В момент Т 5, когда давление штока 4уравновешивает давление контакта 5, происходит разрыв цепи контактов 22 и 5, Положительный сигнал с выхода 18 блока5 контроля контактирования сбрасывает пусковой триггер 16,. Низкий потенциал с прямого выхода этого триггера переводитэлемент 13 выборки-хранения в режим хранения величины тока, пропорционального10 контактному давлению в момент разрывацепи контактов, Эта величина подвергаетсяобработке блоком 14, на разрешающий входкоторого поступает высокий потенциал с инверсного выхода триггера 16, Обработка мо 15 жет заключаться в элементарном отображении информации или в сравнении посредством компараторов с допустимымизначениями,Одновременно с фиксацией контактно 20 го давления в момент Т 5 низкий потенциалс прямого выхода триггера 16 производитпереключение коммутируемого источника 9опорных напряжений, Отрицательный потенциал с его выхода возвращает шток 4 в25 исходное положение.г аким образом, стабилизация скоростидвижения штока путем изменения тока через преобразователь ток - сила и именнотаким путем) обеспечивает не только исклю 30 чение разрыва цепи исследуемого контактаиз-зе кинетической энергии, передаваемойему при ударе штока, Благодаря стабилизации скорости движения штока изменениемвеличины тока через преобразователь ток -35 сила происходит автоматическая адаптациярежимов на всех этапах осуществления способа и удовлетворение благодаря этомупротиворечивым требованиям к режимамработы на разных этапах измерения контак 40 тнога движения,На первом этапе, когца необходимопреодолеть силы трения покоя и сдвинуть сместа шток, а также, преодолевая силыинерции, развить необходимую скорость45 его движения, автоматически обеспечивается максимальная скорость нарастания тока.Это позволяет обеспечить повышение производительности способа,Однако, как только достигнута макси 50 мальная скорость движения штока, повышенная величина тока становится не тольконенужной, но и вредной, поскольку ток неявляется только лишь необходимым условием для подведения штока к исследуемому5 контакту, По величине тока судят о величинеконтактного давления. Поэтому при достижении штоком заданной скорости ток необходимо немедленно снизить для исклю; чения ошибочных измерений, При данномспособе с момента достижения заданной,Пека едак иэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 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 прйМЬйе передачи кинетической энергии при ударе,Формула изобретения Способ измерения контактного давлеЗаказ 3405 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, Жния между электрическими контактами, включающий воздействие на исследуемый контакт штоком преобразователя ток - сила, измерение тока в преобразователе ток - 5 сила и определение контактного давленияпо величине тока в момент размыкания цепи контактов,отл ича ю щийс я тем, что, с целью повышения точности, увеличения производительности и расширения диапа эона измерения в сторону малых величинконтактного давления. дополнительно измеряют скорость движения штока, стабилизируют скорость перемещения штока путем регулирования тока в преобразователе 15 ток - сила, при этом скорость движенияштока задают не более величины, при которой происходит разрыв контакта при соприкосновении с ним штока преобразователя ток - сила. Подписноеэобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., 4/5