Устройство для контроля времени срабатывания электроклапана

(51)5 ГОСУДАРСТВЕННЫР 1 КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 7094РлтЮ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР 1 ч. 1336210, кл, Н 03 К 3/53, 1985.Авторское свидетельство СССР 1 ч. 1663764, кл. Н 03 К 3/53, 1989,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВРЕ 1 У 1 ЕНИ СРАБАТЫВАНИЯ ЗЛЕКТРОКЛА- ПАНА Предлагаемое изобретение относится к испытанию, измерению узлов аппаратуры автоматики и предназначено для дистанционного определения времени открытия электроклапанов, не имеющих собственных контактных групп,Известно устройство для контроля времени срабатывания электроклапана, содержащее первую входную шину, ключ, соленоид. датчиктока, вторую входную шину, дифференцирующую цепь, компаратор напряжения и измеритель длительности,Известное устройство обладает тем недостатком, что осуществляет контроль времени срабатывания электроклвпана от момента подачи управляющего напряжения до начала движения якоря электроклапана, в то время как время срабатывания электро- клапана определяется не началом, а окончанием движения якоря электроклапана,Укаэанный недостаток известного устройства снижает точность и достоверность(57) Изобретение касается испытаний, измерений узлов аппаратуры автоматики и предназначено для дистанционного определения времени открытия электроклапанов, не имеющих собственных контактных групп. Устройство содержит три ключа, соленоид, датчик тока, две входные шины, дифференцирующую цепь, генератор стабильного тока, два триггера, одновибратор, элемент ИЛИ, два запоминающих элемента, два измерителя длительности. шину установки исходного состояния, коммутационный элемент, усилитель-ограничитель, амплитудный выпрямитель, дифференциальный усилитель и дифференциатор. 2 ил,контроля времени срабатывания электро- клапана,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство 4 для контроля времени срабатывания электроклапана,содержащее первый ключ, соле- СО ноид, выход которого через датчик тока С) соединен с первой входной шиной устрой- с,О ства, дифференцирующую цепь, измеритель длительности, вторую входную шину, нагрузочный элемент, первый и второй запоминающие элементы, компаратор, выпрямитель, первый и второй триггеры, формирователь одиночного импульса, элемент ИЛИ, генератор стабильного тока, второй ключ, шину установки устройства в исходное состояние и коммутационный элемент, первый вывод которого соединен с второй входной шиной, второй вывод - с входом генератора стабильного тока и информационным входом первого ключа, вы10 состояние первого триггера соединен с пер-,вым входом элемента ИЛИ и с шиной установки устройства в исходное состояние, а 15 20 ход которого соединен с входами дифференцирующей цепи и соленоида, выход которого подключен к инвертирующему входу компаратора и входу нагрузочного элемента, выход которого соединен с неинвертирующим входом компаратора и через первый запоминающий элемент с первой входной шиной, выход компаратора через выпрямительь соединен с входом установки в нулевое состояние первого триггера, прямой выход котороо соединен с управляющим входом первого ключа, вход установки в единичное инверсный выход - с входом формирователя одиночного импульса, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в единичное состояние второго триггера,вход установки в нулевое состояние которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, а инверсный выход второго триггера соединен с управляющим входом второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом генератора стабильного тока, а выход - с входом второго запоминающего элемента, управляющий вход которого соединен с шиной установки устройства в исходное состояние, а выход - с входом измерителя длительности,Известное устройство обладает тем недостатком, что фиксирует время срабатывания электроклапана с ошибкой, выражающейся в запаздывании реакции схемы на окончание движения якоря электроклапана и определяемой параметрами нагрузочного элемента и первого запоминающего элемента.Кроме того, известное устройство не обеспечивает фиксацию величины перемещения якоря при срабатывании электроклапана, в то время как изменение величины перемещения якоря, например, при его затирании или заедании изменяет время срабатывания электроклапана.Указанные недостатки известного устройства снижают точность и достоверность контроля времени срабатывания электро- клапана,Цель изобретения - повышение точности и достоверности контроля времени срабатывания электроклапана за счет фиксации времени срабатывания по фактическому окончанию движения якоря с одновременной фиксацией величины перемещения якоря при срабатывании электроклапана,Для достижения поставленной цели в известное устройство, содержащее первый и второй ключи, соленоид, выход которого 25 30 35 40 45 50 через датчик тока соединен с первой входной шиной устройства, дифференцирующую цепь, генератор, стабильного тока, первый и второй триггеры, одновибратор, элемент ИЛИ, первый и второй запоминающие элементы,. первый измеритель длительности, шину установки исходного состояния устройства, коммутационный элемент и вторую входнуюшину, которая соединена с первым выводом коммутационного элемента, второй вывод которого соединен с входом. генератора стабильного тока и с информационным входом первого ключа, выход которого соединен с входом соленоида и с входом дифференцирующей цепи, выход которой соединен с. входом установки в нулевое состояние второго триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом генератора стабильного тока, а выход - с входом первого запоминающего элемента, ыход которого соединен с входом первого измерителя длительности, прямой выход первого триггера соединен с управляющим входом первого ключа, вход установки в единичное состояние первого триггера соединен с управляющим входом первого запоминающего элемента, с шиной установки в исходное состояние устройства и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого через одновибратор соединен с инверсным выходом первого триггера, а выход соединен с входом установки в единичное состояние второго триггера, введены усилитель-ограничитель, амплитудный выпрямитель, дифференциальный усилитель, третий ключ, второй измеритель длительности и дифференциатор, вход которого соединен с выходом датчика тока, выход -с входом усилителя-ограничителя, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние первого триггера и с управляющим входом третьего ключа, амплитудный выпрямитель входом соединен с выходом датчика тока, управляющим. входом соединен с управляющим входом второго запоминающего элемента, с шиной установки в исходное состояние устройства, а выходом - с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход - с информационным входом третьего ключа, выход которого соединен с входом второго запоминающего элемента, выходом соединенного с входом второго измерителя длительности,Предлагаемое техническое решение по сравнению с аналогом и прототипом обеспечивает не только повышение КПД схемы за счет уменьшения потребления электроэнергии от шины питания в процессе измерения времени срабатывания электрокла- щего элемент;: 12, с шиной 15 установки впана и фиксирование времени срабатыва. исходное состояние устройства и с первымния электроклапана по окончании входом элемента ИЛИ 11, выход которогодвижения якоря электроклапана, но и по- соединен с входом установки в единичноезволяет фиксировать величину перемеще состояние второго триггера 9, а второй входния якоря электроклапана по фактическому через одновибратор 10 соединен с инверс.окончанию движения якоря электроклапана ным выходом триггера 8, усилитель-огранипри его срабатывании путем формирования читель 18, амплитудный выпрямитель 19,импульса срабатывания электроклапана, дифференциальный усилитель 20, третийопределяющего фактический ход якоря при 10 ключ 21, второй измеритель 22 длительно.срабатывании подвижной системы электро-. сти и дифференциатор 23 вход которогосоединен с выходом датчика 4 тока, выход -В соответствии с изложенным совокуп- с входом усилителя-ограничителя 18, выполность введенных новых элементов и связей ненного, например, на операционном усивместе с известными элементами и совокуп лителе, выход которого соединен с входомностью известных связей при осуществле- установки в нулевое состояние первогонии изобретения обеспечивают достижение триггера 8 и с управляющим входомтретьеположительного эффекта, выражающегося го ключа 21, амплитудный выпрямитель 19в повышении точности и достоверности кон- входом соединен с выходом датчика 4 тока,троля за счет фиксации времени срабатыва управляющий вход соединен с управляюния электроклапана по фактическому щим входом второго запоминающего элеокончанию движения якоря при срабатыва- мента 13, с шиной установки устройства внии электроклапана и фиксации фактиче- исходное состояние, а выход - с первымской величины перемещения якоря входам дифференциального усилителя 20,электроклапана при срабатывании его по второй рход которого соединен с выходомдвижной системы, датчик тока, а выход - с информационнымНа фиг.1 приведена функциональная входом третьего ключа, выход которого соесхема устройства; на фиг,2 - диаграммы, динен с входом второго запоминающегопоясняющие работу устройства, элемента 13, выходом соединенного с вхоНа фиг,1 представлены первый 1 и вто дом второго измерителя 22 длительности.рой 2 ключи, соленоид 3, выход которого Первый запоминающий элемент 12 чычерез датчик 4 тока соединен с первой ши- полнен, например, на ключе 24, повторитеной 5 устройства, дифференцирующую цепь ле 25 напряжения и конденсаторе 26,6, генератор 7 стабильного тока, первый 8 и Второй запоминающий элемент 13 совторой 9 триггеры, одновибратор 10, эле стоит, например, из ключа 27, повторителямент ИЛИ 11, первый 12 и второй 13 запо напряжения и конденсатора 29.минающие элементы, первый измеритель Амплитудный выпрямитель 19 имеет14 длительности, шина 15 установки исход- единичный коэффициент передачи и выполногосостоянияустройства, коммутационный нен, например, на операционных усилитеэлемент 16, вторая входная шина 17, которая 40 лях 30 и 31, ключе 32, конденсаторе 33,соединена с первым выводом коммутацион- диодах 34-36 и резисторах 37 и 38.ного элемента 16, второй вывод которого Дифференциальный усилитель 20 высоединен с входом генератора 7 стабиль- полнен, например, на операционном усилиного тока и с информационным входом теле 39 и резисторах 40 - 43.первого ключа 1, выход которого соединен 45 Дифференциатор 23 выполнен, наприс входом соленоида 3 и с входом дифферен- мер, на операционном усилителе 43, конденцирующей цепи 6, выход которой соединен саторе 44 и резисторе 45,с входом установки в нулевое состояние Устройство работает следующим обравторого триггера 9, инверсный выход кото- зом.рого соединен с управляющим входом вто Перед началом работы схемы на шинурого ключа 2, информационный вход 15 установкиустройствависходноесостоякоторого соединен с выходом генератора 7 ние подают короткий импульс (фиг.2, а), постабильного тока, а выход - с входом перво- заднему фронту которого триггер 8 устанавго запоминающего элемента 12, выход кото- ливается в единичное состояние (фиг.2, з), арогосоединенс входомпервогоиэмерйтеля 55 под действием логической единицы с пря 14 длительности, прямой выход первого мого выхода триггера 8 замыкается ключ 1,триггера 8 соединен с управляющим входомУстановочный импульс (фиг,2, а) поступаетпервого ключа 1, вход установки в единич- на управляющие входы запоминающих эленое состояние первого триггера соединен с ментов 12 и 13 и на управляющий вход ампуправляющим входом первого запоминаю- литудного выпрямителя 19, вследствие чегозамыкаются соответственно ключи 24, 27 и 32 на время действия указанного импульса и разряжаются конденсаторы 26, 29 и 33. Пройдя элемент ИЛИ 11, установочный импульс поступает на вход установки в единич. ное состояние триггера 9, вследствие чего триггер 9 устанавливается в единичное состояние и на его инверсном выходе появляется логический нуль (фиг,2, г), который поступает на управляющий вход ключа 2, вследствие чего ключ". остается в разомкнутом состоянии,Для контроля времени срабатывания электроклапана замыкают коммутационный элемент 16. При этом напряжение с шины 17 питания через коммутационный элемент 16 и замкнутый ключ 1 поступает на обмотку соленоида 3 (фиг.2, б), а пройдя через обмотку соленоида 3 - на датчик 4 тока,10 15 По переднему фронту управляющего 20 напряжения (фиг.2, б) дифференцирующей цепью 6 формируется импульс (фиг.2, в), передним фронтом которого триггер 9 устанавливается в нулевое состояние, а на его инверсном выходе появляется сигнал логической единицы (фиг,2, г), под действием которой замыкается ключ 2 и через генератор 7 стабильного тока начинается линейный заряд конденсатора 26 (фиг,2, д) запоминающего элемента 12.Ток в обмотке соленоида электроклапана нарастает по определенному закону, Падение напряжения на датчике 4 тока (фиг.2, е), пропорциональное току, протекающему 25 30 через соленоид, дифференцируется по времени дифференциатором 23, а усилитель-ограничитель 18 выделяет и усиливает 35 импульс(фиг.2, ж), обусловленный движением якоря электроклапана. При этом напряжение О 1 (фиг,2, е) характеризует начало движения, а напряжение О 2 (фиг.2. е) характеризует окончание движения якоря электроклапана, Из рассмотрения фиг.2, ж видно, что передний фронт импульса (фиг,2, е) формируется по началу движения якоря, а задний фронт - по окончанию движения якоря электроклапана. Согласно схеме конденса 40 45 тор ЗЗ амплитудного выпрямителя 19 заряжается до амплитудного значения на 50 пряжения О 1, которое поступает на первыйвход дифференциального усилителя 20, навторой вход которого поступает напряжение с датчика 4 тока,При этом на выходе диференциального усилителя 20 устанавливается напряжение, равное разности напряжений, соответствующих началу (О 1) и окончанию (О 2) движения якоря электроклапана (фиг,2, е) при его срабатывании,Импульс срабатывания электроклапана с выхода усилителя-ограничителя 18 (фиг.2, ж) поступает на вход установки в нулевое состояние триггера 8 и по заднему фронту указанного импульса триггер 8 устанавливается в нулевое состояние, вследствие чего на прямом выходе триггера 8 устанавливается логический нуль (фиг,2, з) и размыкается ключ 1, что обеспечивает отключение питания обмотки соленоида 3 от шины 17 питания (Фиг,2, б), а на инверсном выходе триггера 8 устанавливается логическая единица, под действием которой срабатывает одновибратор 10 и формирует на своем выходе импульс (фиг,2, и), под действием которого через элемент ИЛИ 11 триггер 9 устанавливается в единичное состояние, вследствие чего на его инверсном выходе устанавливается логический нуль (фиг,2, г), что приводит к размыканию ключа 2 и прекращению линейного заряда конденсатора 26 элемента 12 (Фиг,2, д), При размыкии ключа 2 запоминающий элемент 2 переходит в режим хранения, а ампли,; да напряжения (Оз) заряда конденсатора 26 в определенном масштабе соответствует фактическому времени срабатывания (тср) электроклапана (Фиг,2, д. Оз), которое через повторитель 25 напряжения поступает на вход измерителя 14 длйтельности, показание которого и является временем срабатывания электроклапана.Одновременно импульс с выхода усилителя-ограничителя 18 поступает на управляющий вход ключа 21, который на время . действия указанного импульса срабатывает, вследствие чего напрякение с выхода дифференциального усилителя 20, равное разности напряжений О 1 - О 2, соответствующее в определенном масштабе фактическому линейному перемещению якоря электроклапана, запоминается на конденсаторе 29 (Фиг.2, к, О 4), которое через повторитель 28 напряжения поступает на вход измерителя 22 длительности, показания которого фиксируют линейное перемещение якоря электроклапана.Устройство позволяет многократно осуществлять контроль времени срабатывания электроклапана с необходимым временем процесса измерения за счет обеспечения режима хранения результатов контроля элементами 12 и 13, а также позволяет осуществлять визуальный контроль каждого срабатывания подвижной системы электро- клапана при подключении элемента индикации к прямому выходу триггера 9.По окончании контроля времени срабатывания электроклапаныразмыкают коммутационный элемент 16,Технический эффект от использования. предлагаемого технического решения выражается в повышении точности и достоверности контроля времени срабатывания электроклапана. Это выражается в том, что 5 предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет контролировать не только время срабатывания электроклапана и повышение КПД схемы за счет уменьшения потребления электроэнергии от шины 10 питания в процессе измерения времени срабатывания электроклапана; но и позволяетфиксировать время срабатывания электроклапана по фактическому окончанию движения якоря электроклапана, а также 15 позволяет фиксировать величину перемещения якоря подвижной системы электро- клапана путем формирования контрольного импульса при срабатывании подвижной системы электроклапана, определяющего 20 фактический ход якоря при срабатывании электроклапана,Указанное обстоятельство позволяет повысить точность и достоверность контроля и за счет фиксирования после полного 25 срабатывания подвижной системы электро- клапана при достаточной величине хода(перемещения) якоря электроклапана при его срабатывании, что позволяет своевременно выявить электроклапаны с неполным сраба тыванием подвижной системы и недостаточным ходом якоря электроклапана и провести их отбраковку, а следовательно, и повысить надежность контроля и работы электроклапана в эксплуатации. 35Формула изобретенияУстройство для контроля времени срабатывания электроклапана; содержащее первый и второй ключи, соленоид, выход которого через датчик тока соединен с пер вой входной шиной устройства, дифференцирующую цепь, генератор стабильного тока, первый и второй триггеры, одновибратор, элемент ИЛИ, первый и второй запоминающие элементы, первый измеритель 45 длительности, шину установки исходного состояния, коммутационный элемент и вторую входную шину, которая соединена с первым выводом коммутационного элемен 50 та, второй вывод которого соединен с входом генератора стабильного тока и с информационным входом первого ключа, выход которого соединен с входом соленоида и входом дифференцирующей цепи, выход которой соединен с входом установки в нулевое состояние второго триггера, иверсный выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом генератора стабильного тока, а выход - с входом первого запоминающегоэлемента, выход которого соединен с входом первого измерителя длительности, прямой выход первого триггера соединен с управляющим входом первого ключа, вход установки в единичное состояние первого триггера соединен с управляющим входом первого запоминающе-. го элемента, шиной установки исходного состояния и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого через одновибратор соединен с инверсным выходом первого триггера, а выход элемента ИЛИ соединен с входом установки в единичное состояние второго триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности контроля, в него введены усилитель-ограничитель, амплитудный выпрямитель, дифференциальный усилитель, третий ключ, второй измеритель длительности и дифференциатор, вход которого соединен С выходом датчика тока, выход - с входом усилителя-ограничителя, выход которого соединен с входом установки в нулевое состояние первого триггера и с управляющим входом третьего ключа, амплитудный выпрямитель входом соединен с выходом датчика тока, управляющим входом соединен с управляющим входом второго запоминающего элемента и с шиной. установки исходного состояния, а выходом амплитудный выпрямитель соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход - с информационным входом третьего ключа, выход которого соединен с входом второго запоминающего элемента, выход которого соединен с входом измерителя длительности.1748091 Составитель Л,СимоноваТехред М.Моргентал Корректор Т,Палии Редактор М.Кобылянск иям при ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 п Ц Г аказ 2502 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, Ж