Устройство для контроля электромагнитного реле

)5 Н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЕТЕНИЯ НИЕ ИЗОБР ОПИСА К АВТОРСКО У СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНРОМАГНИТНОГО РЕЛЕ(57) Использование: электротехника, устройства для определения своевременности. срабатывания или отказа контактов электромагнитного реле. Сущность изобретения; за счет дополнения известного устройства двумя б-Я-триггерами и пятью элементами ИЛИ-НЕ появилась воэможность автоматического контроля состояния реле независимо от начального состояния его контактов, 1 ил,ое объединение оСССР, 1984,ТРОЛЯ ЭЛЕКТИзобретениеотносится кэлектротехни- полнены в виде счетчика; соединенногоке и может быть использовано в устройствах счетным входом с выходом генератора пря-контроля, содержащих электромагнитныемоугольных импульсов, вход установкирелеиспытуемыхобъектов,вкоторыхтребу- счетчика в нулевое состояние, являющийся (ется осуществить контроль их своевремен-. входом блока задержки переднего фронтаного срабатывания или отказа в работе. импульса, связан с первым входом элементаБИзвестно устройство для контроля ра-,. И, вторым входом соединенного с выходомботы электромагнитного реле, содержащее, элемента ИЛИ, первый вход которого подключевой элемент, соединенный выходом с ключен к выходу счетчика, а второй - к выпервым выводомобмоткиконтролируемога ходу элемента И, являющемуся выходом 4реле, первым входом первого элемента И и: блока задержки переднего фронта импульвходомпервогоэлементаНЕ,выходкоторо- са., бдго соединен с первым входом второго эле- Недостаткомизвестногоустройстваяв- (Ямента И, резистор, подключенный одним ляется недосщточнаянадежностьконтроля (,")выводом через контакт контролируемого ре-. и невозможность работы его в автоматиче- Я)ле к положительному выводу источника пи- . ском режиме,тания, а другим совместно с вторым целью изобретения является ловыюе-, мььвыводом обмоткиконтролируемогореле-.к, ние надежности контроля с обеспечением фшине "Корпус", вывод резистора, соединен- работы самого устройства в автоматиченый с контактом контролируемого реле ском режиме.подключен к входу второго элемента НЕ, а . Указанная цель достигается тем, что усвыходы первого и второго элементов И под- тройство, содержащее ключевой элемент,, ключены соответственно к входам первого два элемента И, два элемента НЕ, два блокаивторогоблоковзадержкипереднегофрон- задержки переднего фронта импульса, выта импульса, выходы которых являются вы- . воды для подключения обмотки и контактовходами устройства, при этом блоки электромагнитного (ЭМ) реле, резистор,задержки переднего фронта импульса вы- . причем выход ключевого элемента соеди5 10 15 20 30 35 40 50 нен 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 импульса, 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,при этом выход первого элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом второго блока задержки переднего фронта импульса, дополнительно введены два В 5-триггера и пять элементов ЙЛИ-НЕ, при этом второй вывод резистора соединен с В-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 Явходом второго триггера, прямой выход 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 В-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 ВЯ-триггер 6 (триггер контроля исходного разомкнутого состояния контролируемого ЭМ реле), первый элемент ИЛИ-НЕ 7, первый элемент НЕ 8, второй ВЯ-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 Я логическим нулем с резистора 4 (для нормально разомкнутого контакта 3), либо по входу В шиной "Уст." (для нормально замкнутого контакта 3). В последнем случае трипер 9 устанавливается в исходное состояние по входу Я 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 В, Сигнал на входы 3 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 И 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 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 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 задержки переднего фронта импульса.Если исходное состояние схемы соответствует некоторому периоду движения перемещающегося объекта, то в процессе функционирования аппаратуры с контролируемым 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 срабатывания 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 11, 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 последующим его размыканием с временем нахождения контакта 3 в замкнутом состоянии в каждом акте замыкания), равным 12, меньшим чем 11(й 1т 2), то поочередное появление и исчезновение напряженияв 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 до сброса отсчета времени раино 12, то сигнал на выходе блока 16 задержки переднего фронта импульса в этом случае не появится.При подаче сигнала на включение ЭМ 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 напервом входе пятого элемента ИЛИ-НЕ 13(на втором входе единичный сигнал присутствует), что вызывает исчезновение сигнала5 на его выходе и, следовательно, на выходепервого элемента И 15. Поскольку времязадержки т 4 блока задержки 17 переднегофронта импульса больше, чем время тз(и14) срабатывания реле, то исчезновение10 сигнала на выходе первого элемента И 15приводит к сбросу отсчета времени блока 17задержки переднего фронта импульса и навыходе последнего ситнал не появится.При незамыкании контакта 3 при нали 15 чии сигнала на выходе ключевого элемента1, например е результате устойчивого отказа в работе ЭМ реле 2, сигнал сброса времени отсчета не поступит и по прошествиивремени, большего чем ц, отведенного для20 блока 17 задержки переднего фронта импульса, и, следовательно, на его выходе появится сигнал "Незамыкание". То же самоепроисходит и в том случае; котда наличиесигнала на выходе ключевото элемента 1 и25 замкнутое состояние контакта 3 соответствует некоторому периоду движения перемещающегося обьекта, в течение котороговозможно появление отказа ЭМ реле 2, вызывающее в размыкании контактов 3, не 30 смотря на наличие сигнала на выходеключевого элемента 1, Разница в работесхемы заключается в том, что появление сигнала на выходе первого элемента И 15, приводяшего к запуску отсчета времени блока35 17 задержки переднего фронта импульса,определяется не появлением ситнала навыходе ключевого элемента 1, как в предыдущем случае, поскольку этот сигнал имеется, а появлением единичного сигнала на40 выходе пятого элемента ИЛИ-НЕ 13 в результате исчезновения напряжения на резисторе 4 нагрузки,Если размыкание контакта 3 е этом случае является результатом устойчивого отка 45 эа ЭМ реле 2, то конакт 3 не замкнется ипосле времени И. Следовательно, сброса отсчета времени блока 17 задержки переднегофронта импульса не будет, и на его выходе .появится сигнал "Размыкание". Сброс от 50 счета времени в этом случае может бытьлишь при исчезновении сигнала на выходеключевого элемента 1 в момент времени,отстоящий от момента возникновения устойчивого отказа не более, чем на время 14,55 принятое для блока 17 задержки переднегофронта импульса, как допустимое время наотключение ЭМ реле 2, Однако такой сбросотсчета времени и непоявление сигнала навыходе блока 17 задержки переднего фронта импульса следует считать оправданным,1753508 3 приведет к исчезновению напряжения на 50 реле 2 с разМыкающимся контактом 3, В резисторе 4 нагрузки, Это вызовет исчезновение сигнала на входе второго элемента И 14, а также на его выходе,что-приведет к сбросуотсчета времени блока 16 задержки переднего фронта импульса, и на его выходе 55 этом случае сигнал с выхода ключевого элемента 1 соответствует уровню логической единицы. Контролируемое ЭМ реле 2 находится под током, его контакт 3 замкнут, наиряжение на резисторе 4 нагрузки сигнал о неисправности не появится,Если же ЭМ реле 2 неисправно и не может разомкнуть свой контакт 3, то сброса отсчета времени не будет и блок 16 задержки переднего фронта импульса через время соответствует уровню логической единицы, триггеры 6 и 9 устанавливаются в соответствующие устойчивые состояния (в дальнейшем не изменяющимся в каждом акте контроля работы ЭМ реле 2 в зависимости так как появление отказа ЭМ реле 2, выра после исчезновениясигнала на выходезившееся.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 контроляпри первом последующем появлении сигна- работы ЭМ реле 2 показывает, что появлела на выходе ключевогоэлемента 1, Если же ние навыходе блока 17 задержки переднегоразмыкание 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 результатенаступившегоотказа контконтакта 3 от вибрации, то размыкание кон- "ролируемогоЭМ реле 2 контакт 3 находитсятакта 3 сопровождается последующим его в разомкнутом(незамкнутом) состоянии.замыканием с временем нахождения кон- Анэлогичное появление йавыходе блотакта 3 в разомкнутом состоянии вкаждом" "ка Т 6 задержкипереднего фронта импульсаакте размыкания) Б, меньшим чем И, что 15 сигнала "Замыкание" или "Размыкание"приводит к поочередному исчезйовению и свидетельствуето том, что в результате попоявлению напряжения в точкеподключе-""Стуйившего отказаконтролируемого ЭМ рения контакта 3 к резистору 4 нагрузки; Это ле 2 контакт 3 находится в замкнутомприводит, соответственно, к поочередному (неразомкнутом) состояниИ,появлению и исчезновению сигналов на вы 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-12,"13; 415 ь6,. днего фронта импульса и последующему где 1 - прййятое время задержкй сигналасбросу отсчета времени. Поскольку время от 25 блоком" 16 задержки переднего фрбнта имзапуска блока 17 задержки переднего фрон-пульса(т.е,.контРольное время срабатывата импульса до сброса отсчета времени рав- ния ЭМ реле 2 на замыкание контакта 3);но фБ4), то сигнал на выходеблока 17" 2"-максимальноевозможное время назадержки переднего фронта "импфльСа нехождения"контактаЗвзамкнутомсостояниипоявится,:30,водйОм акте "замыкания при ложномсрабаЕсли при укаэанном периоде движения тываний контактбв;,перемещающегося объекта на выходе клю- " 3"- время" срабать 1 вания ЭМ реле 2 начевого элемента 1 исчезнет сйгнал управле-эамыкании койтакта 3;ния, то навыходе первого элемента НЕ 8 .4-"г 1 ринятое времязадержки сйгналасигнал появится, Поскольку на втором входе 35 блоком 17 задержкипереднего фронта имвторого элемента И 14, подключением через,"пульса (т,Е; контрольное время для срабатывторой элемент ИЛИ-НЕ 10 и второй эле- ванйя ЭМ реле 2 йа размывание контакта 3);мент НЕ 5 к контролируемому контакту 3 ЭМ " э - максимальноевозможное время на-реле 2, сигнал имеется, то появленйе сигна-хождения контакта 3 в разомкнутом состояла на выходе первого элемента НЕ 8 приве нии в"одном акте размыкания при ложномдет к появлению сигнала на выходе второго срабатываний контакта 3;элемента И 14, что, в свою очеред, приве-6 - время срабатывания ЭМ реле 2 надет к запуску отсчета времени блоком 16 размыкание контакта 3;задержки переднего фронта импульса, Если . Для исходного замкнутого состоянияконтролируемое ЭМ реле 2 исправно, то че контакта 3 ЭМ реле 2 устройство работаетрез время 4, меньшее чем время 1, поиня-:анаЛогйчно описанному и сигналы на выхотое для блока 16 задержки пере него дах блоков 16 и 17 задержки переднегофронта импульса, оно отключится и 1 азо- фронта импульсов соответствуют приведенмкнет свой контакт 3. Размыкание контакта "ному опйСанию для контролируемого ЭМот состояния контакта 3), при которых с вы- . нен с входом первого блока задержки перехода первого триггера б на первый элемент днего фронта импульса, второй вывод для ИЛИ-НЕ 7 поступает сигнал логической еди- подклвчения 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 и четвертый 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 й третьей входах второго элемен 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 б состоянии которого проходит через е с я тем; что, с целью повышения надежно- четвертый элемент ИЛИ-НЕ 12, и сигналы 15 сти контроля, в него дополнительно введены на входах первого элемента И 15 будут из- два ВЯ-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 йтретьего элементов о состоянии которого проходит через вто ИЛИ-НЕ, выход второго элемента НЕ соедирой элемент НЕ 5 и третий элемент ИЛИ-НЕнен с первымй входами четвертого и пятого 11. элементов ИЛИ-НЕ, прямой выход первогоТаким образом устройство для контроля триггера соединен с вторым входом первого работы ЭМ реле с дополнительным введе- элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединием двух ВЯ-триггеров и пяти элементов 25 нен с Я-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-НЕ - с вторым входом втородва блока задержки переднего фронта им-го элемента И, выход четвертого элемента пульса, выводыдля подключенияобмоткии 35 ИЛИ-НЕ - с третьим входом первогоэлеконтактов ЭМР, резистор, причем выход мента И, а выход пятого элемента ИЛИ-НЕ. ключевого элемента соединен с первым вы- - с третьим входом второго элемента И, при водом для подключения обмотки ЭМР, вхо- этом В-входы первого и второго ВЯ-триггедом первого элемента НЕ и первым входом ров соединены с установочной шиной устпервого элемента И, выход которого соеди ройства.1753508 Составитель Г.Зато ехред М,Моргента Производственно-издательский комбинат "Пате жгород, ул,Г а, 101 ович Т лКорректор А.ВоровичЗаказ 2770,. Тираж ПодписноеВНИИПИ.Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5