Устройство фазоимпульсного управления для магнитного дефектоскопа

,СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 181080 б А 9) 5 ц 5 6 01 й 27/84 ПИСАНИЕ РЕТ АВТО азрушаюх изделий ожет быть верхност тых валов, колесных о состава ри выпол 00 Известнуправленияного дефектнитопорошдвигателей вщий силовойв виде батискатель, блляемый тири льсного мпульсдля маг- еталей ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский .и проектно-конструкторский институт средств автоматизации на железнодорожном транспорте(56) Авторское свидетельство СССР )ч. 998936, кл. 0 01 И 27/84, 1983.Р.Ж, "Приборы и техника эксперимента" М 3. 1982, с.145.(54) УСТРОЙСТВО ФАЗОИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ДЕФЕКТОСКОПА(57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при дефектоскопии изделий из ферромагИзобретение относится к нер щему контролю ферромагнитны магнитопорошковым методом и м использовано для выявления по ных дефектов, например, коленча осей вагонных и локомотивных пар и других деталей подвижног железнодорожного транспорта и нении ремонтных работ. о устроиство фазоимпу (УФИУ) переносного и оскопа, применяемого кового контроля д нутреннего сгорания, содержа- блок, накопительную емкость ареи конденсаторов, шаговый ок коммутации и силовой управ- стор. Контроль деталей произ 2 нитных материалов, Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет введения дополнительного режима контроля. Режим работы, устройства определяется положением. переключателя 14 и в зависимости от его положения осуществляется контроль либо методом приложенного поля, либо методом остаточной намагниченности, В обоих случаях нуль-орган 2 фиксирует прохождение сигнала через нулевое значение, управляя работой ВЗ -триггера 12, разрядный ключ 3 устанавливает в нулевое значение схему 4 задержки, которая управляет работой генератора 5 импульсов. Отличие режимов сводится к различным способам формирования тока в нагрузке, ) определяющим либо плавное нарастание его величины, либо импульсное. 2 ил. водится способом остаточной намагниченности (СОН),Недостатком данного УФИУ являютсянизкие функциональные возможности,обусловленные отсутствием в дефектоскопережима контроля деталей способом приложенного поля (СПП).Известно также УФИУ специализированного мэгнитопорощкового дефектоскопа, применяемого для контроля деталей изферромагнитных материалов на железно. дорожном транспорте, содержащий амп-.литудно-фазовый блок, . силовыетиристоры, включенные в первичную обмотку разделительного трансформатора,вторичная обмотка которого соединена снамагничивающим устройством. Контрольдеталей производится способом приложенного поля.Недостатком этого УФИУ является также его низкие функциональные возможности, что обусловлено отсутствием режима контроля СОН, невозможностью регулирования намагничивзющего тока и автоматического размагничивания деталей.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является фазоимпульсный регулятор тока для источников питания лазеров на парах металла, который может быть использован в качестве УФИУ магнитного дефектоскопа,Устройство содержит последовательно соединенные входной трансформатор, нуль-.орган, разрядный ключ, схему задержки и генератор импульсоа, и последовательно соединенные формирователь импульсов управления, управляемый вентиль и выходной трансформатор.Устройство работает следующим образом.Входной трансформатор обеспечивает питанием асю низковольтную часть схемы. В момент перехода переменного напряжения,через ноль на выходе нуль-органа появляются импульсы положительной полярности, заставляющие срабатывать разрядный ключ, Схема задержки задерживает генерацию управляющих импульсов относительно кз 4 ого нулевого момента напряжения. Генератор импульсов управления подает на формирователь импульсов управления импульсы с частотой 20-25 кГц и длительностью 15 - 20 мкс, длительность которых может регулироваться. Сформированные и усиленные в формирователе импульсов управления импульсы подаются на управляемый вентиль, являющимся коммутирующим силовым элементом и пропускающим на нагрузку часть полупериодов или полные полупериоды в зависимости от величины задержки.Преимуществом указанного прототипа по сравнению с аналогом и является некоторое расширение функциональных воэможностей за счет изменения величины переменного иамагничивающего тока от нуля до максимального значения (т.е. обеспечена воэможность регулирования величины переменного иамагиичивающего тока),Однако и данному устройству присущ недостаток, обусловливающий низкие функциональные возможности йз-эа наличия только одного режима контроля деталей. а именно - СПП.Целью изобретения является повышение достоверности контроля путем обеспечения дополнительного режима контроля - СОН. Поставленная цель достигается тем, чтоизвестное УФИУ, содержащее последовательно соединенные входной трансформатор, нуль-орган, разрядный ключ, схему5 задержки и генератор импульсоа, и последовательно соединенные формировательимпульсоа управления, управляемый вентиль и выходной трансформатор, согласноизобретению снабжено последовательно10 соединенными выпрямителем, подключенным к выходу входного трансформатора,элементом ИЛИ, и элементом И, второйвход которого подключен к генератору импульсоа, а выход соединен со входом фор 15 мирователя импульсов управления,последовательно соединенные ВЯ-триггером подключенным к выходу нуль-органа,1 К-триггером, прямой выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ, а20 инверсный выход соединен с переключателем, первый выход которого подключен ктретьему входу элемента И, схемой установки триггера, включенной между вторымвыходом формирователя импульсов управ 25 ления и вторым входом К-триггера, последовательно соединенными кнопкой иэлектромагнитным реле, выходы которогоподключены к ВЯ-триггеру и схеме задержки, и источником логической единицы, выЗ 0 ход которого соединен со вторым и третьимвходами переключателя, четвертый вход переключателя соединен с общим проводом, авторой выход переключателя подключен ктретьему входу 1 К-триггера,З 5 . Достижение поставленной цели, обеспечиваемое новой совокупностью признаков, поясняется следующим,Если в прототипе известный регулятормощности (фазоимпульсный регулятор тока)40 ие позволяет получить режим контроляСОН, то а предлагаемом УФИУ магнитногодефектоскопа для устранения этого недостатка введены новые блоки.В известном техническом решении выход генератора импульсов управления непосредственно связан с формирователемимпульсов управления. Такое соединениедает возможность управлять вентилем вкаждом полупериоде питающего напряже 50 ния, но получить одиополярные импульсы внагрузке не позволяет. Для получения однополярных импульсов необходимо получитьимпульсы управления, чередующиеся черезодин полупериод, В этом случае на нагрузке55 будет действовать выпрямленное однополупериодное напряжение. Так как нагрузкойуправляемого вентиля служит первичная обмотка выходного трансформатора, то принципиально необходимо, чтобы черезуправлялась;й вентиль протекял гак только в5 10 15 РЭС 9.РС 4.529.029-08 РС 0.452.034 ТУ;, 20 ч- синхронный В 5-триггер и 1 К-триггер реализованы на одном корпусе микросхемы К 511 ТВ 1 бК 0.348.218 ТУ, содержащей 2 1 К- триггера;- схема установки триггера выполнена на двух элементах микросхемы К 511 ЛА 5 б КО. 348,149 ТУ;- источник логической единицы реализован на одном элементе микросхемы К 511 ЛА 5 бКО.348,149 ТУ;- логический элемент ИЛИ представляетдиодную схему логического сложения, реализован на диодах КД 511 А ТТ 3.362.100 ТУ; - логический элемент И реализован на микросхеме К 511 ЛИ 1 бК 0,348,149 ТУ;- электромагнитное. реле представляет собой двухпозиционное одностабильное с двумя переключающими контактами, питаемое постоянным током - реле- кнопка, микропереключатель ПМ 29 А - 1АГ 0.367,00 ТУ;переключатель, тумблер ПТ 41-2 ВАГ 0,360.035 ТУ,Устройство работает следующим обра,. зом,При подаче питания от однофаэной сетипеременного тока 220 В 50 Гц на" дефектоскоп схема 15 установки триггера устанавливает 1 К-триггер 13 в единичное состояние,При включениифпереключателя 14 в режим контроля СПП (диаграммы напряженийпредставлены на фиг.2), переменное напряжение от входного трансформатора 1 подается на нуль-орган 2 (график 1). В моментперехода переменного напряжения черезнуль на выходе нуль-органа 2 будут синхроимпульсы (график 11), которые управляютработой разрядного ключа 3 и синхронногоВЯ-триггера 12, При разомкнутой кнопке 16на выходе синхронного Ю-триггера 12 имеется уровень логической "1", При замыкании кнопки 16 в момент приходасинхроимпульса от нуль-органа 2 синхронный ВЯ-триггер 12 переключается в нулевоесостояние (график 1 Ч), при этом состояние1 К-триггера 13 не меняется (график Ч), таккак его третий вход через замкнутые контакты переключателя 14 соединен с массой,Напряжение от выпрямителя 9 (график Ч 1)подается на вход элемента ИЛИ 10, на выходе которого будет уровень логической "1"(график Ч 11).Разрядный ключ 3 с приходом каждогосинхроимпульса устанавливает схему 4 задержки в нулевое состояние (график 111). Схема 4 задержки задерживает появлениеимпульсов на выходе генератора 5 импульсов относительно каждого момента нулевого напряжения (график Ч 111). 25 30 35 40 45 50 55 Длительность задержки устанавливается задатчиком тока (на схеме не показан), работой которого управляет электромагнитное реле 17 Диаграмма напряжений графика Ч 111, соответствует минимальной задержке. при которой ток в нагрузке протекает с начала каждого полупериода (график Х).На вход элемента И 11 от элемента ИЛИ 10 поступает напряжение с уровнем логической "1" (график Ч 11), на второй вход от генератора 5 импульсов поступают импульсы, задержанные относительно каждого нулевого момента напряжения (график Ч 1 И), а на третий вход через замкнутые контакты переключателя 14 поступает напряжение с уровнем логической "1" от источника 18 логической единицы. При этом на выходе элемента И 11 в каждом полупериоде появляются импульсы, задержанные относительно нулевых моментов напряжения (график 1 Х), которые преобразуются в формирователе 6 имйульсов управления до значений, необходимых для отпираниявентиля 7, который является коммутирующим силовым элементом, пропускающим в первичную обмотку выходного трансформатора 8 или часть полупериодов, или полные полупериоды, в зависимости от установленной в схеме 4 задержки величины задержки,При раэмыкании кнопки 16 реле 17 своими контактами (на схеме не показаны) возвращает синхронный ВЯ-триггер 12 в исходное состояние, а в схеме 4 задержки коммутирует цепи плавного увеличения величины задержки до максимального значения, Ток нагрузки при этом плавно уменьшается до нуля, Таким образом происходит размагничивание контролируемой детали переменным убывающим током (или полем, в случае применения в качестве нагрузки соленоида или электромагнита).При переключении переключателя 14 в режим контроля СОН (диаграммы напряжений представлены на фиг.З), нуль-орган 2, разрядный ключ 3, схема 4 задержки, генератор 5 импульсов и синхронный ВЯ-триггер 12 работают аналогично, как и при режиме контроля СПП. На третий вход 1 К-триггера 13 в этом случае через замкнутые контакты переключателя 14 поступает уровень логической "1" от источника 18 логической единицы.После замыкания кнопки 16 1 К-триггер 13 устанавливается в нулевое состояние. На вход элемента ИЛИ 1 О подается однополупериодное напряжение (график Ч 1). а на второй вход уровень логического "0". Как только амплитуда однополупериодного напряжения достигнет уровня логической "1"течение одного полупериода. С этой цельюв предлагаемом решении между генератором импульсов и формирователем импульсов управления включен логическийэлемент И, который совместно с элементомИЛИ и 1 К-триггером позволяет получить внагрузке одиночный импульс тока.Наличие выпрямителя, подключенногок выходу входного трансформатора и входуэлемента ИЛИ позволяет. выделить в режиме контроля СОН импульсы управления дляформирования тока в нагрузке, которые следуют через один полупериод.Кроме того, известный фазоимпульсный регулятор тока (регулятор мощности)работает в непрерывном режиме. Однакоконтроль деталей е условиях выполненияремонтных работ предъявляет к магнитнымдефектоскопам требование экономичности,что может быть достигнуто путем повторнократковременной работы.С этой целью для управления работойзадатчика тока (на схеме не показан) схемызадержки в устройство введено электромагнитное реле, позволяющее дистанционноосуществлять включение УФИУ от кнопки,1 К-триггер являешься основным элементом, определяющим работу устройства какв режиме контроля СОН, так и в режимеконтроля СПП, При этом при.включениинапряжения питания и после прохожденияв нагрузку одного полупериода сетевого напряжения К-триггер устанавливается в единичное состояние, а переключениепроисходит при замыкании кнопки, причемтолько в режиме контроля СОН.Введение связи между нуль-органом исинхронным ВЗ-триггером позволяет производить переключение триггера синхронно с нулевыми моментами питающегонапряжения.Для повышения помехоустойчивостиВЯ-триггера и исключения случайного срабатывания его вследствие переходных процессов, вызванных дребезгом контактовэлектромагнитного реле, он выполнен:син. хронным, Изменение состояния синхронного ВЗ-триггера происходит при замкнутойкнопке в момент прихода синхроимпульсаот нуль-органа. Наличие связи между формирователем импульсов управления и схемой установки триггера являетсяотличительной особенностью УФИУ, Благодаря такой связи в режиме контроля СОНвозможна установкаК-триггера в единичное состояние при наличии навходе схемыустановки триггера импульса,На фиг.1 представлена структурная схема устройства фазоимпульсного управле Элементы, применяемые при выполнении устройства:50 - блоки (схемы), входящие в состав устройства (нуль-орган, разрядный ключ, схема задержки, генератор импульсов, формирователь импульсов управления и вентиль), реализованы с применением интегральных и 55 дискретных электронных элементов: микросхем К 511 ЛА 5 бКО.348,149 ТУ; транзисторов КТЗ 102 АМ аАО.ЗЗ 6.122 ТУ, КТ 3107 к аАО,336.17 ОТУ. КТ 117 В М ТТ 3.3.365.002 ТУ КТ 814 В аАО,336.184 ТУ: триака ТС 142-80- 6-6 ТУ 16-432,013-83; 5 10 20 25 30 35 40 ния магнитного дефектоскопа; на фиг,2 и 3 - диагоаммы напряжений, поясняющие работу устройства.Устройство фазоимпульсного управления магнитного дефектоскапа содержит последовательно соединен ые входной трансформатор 1, нуль-орган 2, разрядный ключ 3, схему 4 задержки и генератор 5 импульсов, и последовательно соединенные формирователь 6 импульсов управления, управляемый вентиль 7 и выходной трансформатор 8, последовательно соединенные выпрямитель 9, подключенный к выходу входного трансформатора 1, элемент ИЛИ 10, и элемент И 11, второй вход которого подключен к генератору 5 импульсов, а выход соединен со входом формирователя 6 импульсов управления, последовательно соединенные ВЗ-триггер 12 подключенный к выходу нуль-органа 2 подключенный к выходу нуль-органа 2, К-триггер 13, прямой выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ 10, а инверсный выход соединен с переключателем 14, первый выход которого подключен к третьему входу элемента И 11, схему 15 установки триггера. включенную между вторым выходом формирователя 6 импульсов управления и вторым входом 1 К-триггера 13, последовательно соединенные кнопку 16, электромагнитное реле 17, выходы которого подключены к ВЯ-триггеру 12 и схеме 4 задержки, источник 18 логической единицы, выход которого соединен.со вторым и третьим входами переключателя 14, четвертый вход переключателя 14 соединен с общим проводом, а второй выход переключателя 14 подключен к третьему входу 1 К-триггера 13,Использование в предлагаемом изобре,- тении новых блоков (схем) выгодно отличает УФИУ магнитного дефектоскопа от прототипа, так как обеспечивает возможность проведения контроля СПП и СОН, а также производить регулирование величины намагничивающего тока и автоматическоеразмагничивание деталей,(точка "а" на графике Ч 1) на выходе элемента ИЛИ 10 появится уровень логической "1" (график;Ч 11), который подается на вход элемента И 11, на второй вход которого подаются задержанные относительно каждого нулевого момента напряжения импульсы (график Ч 111), а на третий вход через контакты переключателя 14 подается уровень логической "1" с инверсного выхода 1 К-триггера 13.Первый из импульсов генератора 5 импульсов, прошедший на выход элемента И 11 (графикХ) через формирователь 6 импульсов управления отпирает вентиль 7,Одновременно формируется импульс сброса (график Х), который через схему 15 установки триггера возвращает 1 К-триггер 13 в.единичное состояние, На третьем входе логического элемента И 11 появляется уровень логического "0" и поступление импульсов от генератора 5 импульсов через логический элемент И 11 на вход формирователя 6 импульсов управления прекращается, В течение полупериода в нагрузке протекает ток (график Х 1). При переходе сетевого напряжения через нуль вентиль 7 закрывается,. Для повторного пуска кнопку 16 необходимо разомкнуть и снова замкнуть.Формула изобретения Устройство фазоимпульсного управления магнитного дефектоскопа, содержащее последовательно соединенные входнойтрансформатор, нуль-орган, разрядный ключ, схему задержки и генератор импульсов и последовательно соединенные формирователь импульсов управления. 5 управляемый вентиль и выходной трансформатор. о т л и ч а ю щ е е с я т, м, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено последовательно соединенными выпрямителем, подключенным к выходу 10 входного трансформатора, элементом ИЛИ и элементом И, второй вход которого подключен к генератору импульсов, а выход соединен с входом формирователя импульсов управления, последовательно соединенны ми В 5-триггером, подключенным к выходу нуль-органа, 1 К-триггером, прямой выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, и переключателем, первый вход которого соединен с инверсным выходом 20 1 К-триггера. первый выход переключателя подключен к третьему входу элемента И, схемой установки триггера, включенной между вторым выходом формирователя импульсов управления и вторым выходом 1 К-, 25 триггера, последовательно соединенными кнопкой и электромагнитным реле. выходы которого подключены к ЙЯ-триггеру и схеме задержки, и источником логической единицы, выход. которого соединен с вторым и 30 третьим входами переключателя, четвертый вход переключателя соединен с общим проводом, а второй еыход переключателя подклечен к третьему входу 1 К-триггера.РЛОЯЩ.Заказ 3342 ТиражВНИИПИ Государственного комите 113035, Москва. Ж водственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина,Про Я й х ( Подписноеизобретениям и открытиям при Г5, Раушская наб 4/5