Устройство для измерения механических параметров электромагнитных аппаратов

(59 С 05 В 23/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(7 1) Днепропетровский ордена ТрудовогоКрасного Знамени институт инженеровжелезнодорожного транспорта :им, М,И. Калинина(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 190484, кл. С 01 К 31/02, 1964.2, Авторское свидетельство СССРР 809069, кл. С 05 В 23/02, 1980.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТ НЫХ АППАРАТОВ, содержащее измерительный преобразователь, предназначен. ный для восприятия изменения положения якоря испытуемого реле, кнопку пуска, триггер, предназначенный для включения измерительного преобразователя, регистратор момента остановки якоря и ключ измерительного преобразования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и автоматизации процесса измерения высоты штифта отлипания якоря, в.него введены другой триггер со счетным входом, две дифференцирующие цепи, элемент задержки, трехвходовой сумматор аналоговых сигналов, источник эталонного напряжения, запоминающая ячейка, другой ключ, третий триггер и цифровой измерительный прибор,выход ключа измерительного преобразователя соединен с входом регистратора момента остановки якоря, с одним из входов другого ключа, которыйдругим входом связан с выходом третьего триггера, а также с одним из входов сумматора аналоговых сигналов,другой вход сумматора аналоговыхсигналов подключен к выходу запоминающей ячейки, вход которой связанс выходом другого ключа, а третийвход сумматора аналоговых сигналовподсоединен к выходу источника эталонного напряжения, выход сумматорааналоговых сигналов связан с однимиз входов цифрового измерительногоприбора, другой вход которого подключен к одному из выходов элементазадержки, другой выход элемента задержки соединен с входом одной дифференцирующей цепи, выход которойсвязан с установочными входами указанного другого триггера со счетнымвходом и третьего триггера, а входэлемента задержки подсоединен к выходу другой дифференцирующей цепи,подключенной своим входом к выходууказанного другого триггера со счетным входом, счетный вход которогосвязан с выходом триггера, предназначенного для включения измерительногопреобразователя.Изобретение относится к электроиэмерительной технике, в частностик устройствам измерения электрических величин с помощью электромагнитных и электронных устройств,Известно устройство для измерениямеханических параметров электромагнитных аппаратов, содержащее блок питания, блок управления током, блокснятия импульса тока обмотки реле,усилитель, бесконтактное реле, измеритель времени и отсчетный прибор.Устройство фиксирует момент остановки якоря, используя изменение формыкриВой тока в обмотке реле, измеряетперемещение якоря (контакта) от момента замыкания контакта до остановки якоря 1 11.Недостатками известного устройства являются, во-первых, ярко выраженная зависимость показаний отсчетногоприбора от напряжения питания обмотки испытуемого аппарата, т.е. отскорости движения якоря, которая носит явно нелинсйный характер, вовторых решение устройством узкой задачи - измерения провала и контактного давления только замыкающегоконтакта аппарата, тогда как в практике требуется измерение всех основных механических параметров аппарата:провала и контактного давления размыкающего и замыкающего контактов,раствора контактов и рабочего ходаякоря во всем его диапазоне. Крометого, блок снятия импульса тока обмотки реле для контропя моментостановки якоря не будет работать,если испытуемое реле является медленнодействующим, имеющим, например,на сердечниках медные гильзы. Этосвязано с тем, что кривая тока вобмотке такого реле не имеет характерного для обычного реле завалапосле трогания якоря.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, содержащееизмерительный преобразователь, предназначенный для восприятия измененияположения якоря испытуемого реле,запоминающие ячейки, регистратор момента остановки якоря, триггеры,пороговые элементы2 3,Однако указанноег устройство не обеспечивает измерения высоты штифта отлипания якоря. Высота штифта отлипания якоря реле оказывает, как известно, существенное нпияние на коэффициент возврата, электрическиеи другие параметры реле",. Измерениевысоты штифта отлипания сейчаспроводится вручную с по 1 ощью шупов.Подобный метод отличает,-ч невысокойточностью измерения, мапзпроизводитепен и требует от оператора утомительного зрительного контроля зарезультатом.10Цель изобретения - повышение точности и автоматизация процесса измерения вь.соты штифта отпипания якоряэлектромагнитных аппаратов. 15 Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измерениямеханических параметров электромагнитных аппаратов, содержащее измерительный преобразователь, предназна ченный для восприятия изменения положения якоря испытуемого реле,кнопку пуска, триггер, предназначенный дпя включения измерительногопреобразователя, регистратор момен та остановки якоря и ключ измерительного преобразователя, введеныдругой триггер со счетным входом,две дифференцирующие цепи, элементзадержки, трехвходовой сумматор 30 аналоговых сигналов, источник эталонного напряжения, запоминающаяячейка, другой ключ, третий триггери цифровой измерительный прибор,выход ключа измерительного преобразователя соединен с входом регистратора момента остановки якоря, с одним из входов другого ключа, который другим входом связан с выходомтретьего триггера, а также с одним 40 из входов сумматора аналоговых сигналов, другой вход сумматора аналоговых сигналов подключен к выходузапоминающей ячейки, вход которойсвязан с выходом другого ключа, 45 а третий вход сумматора аналоговыхсигналов подсоединен к выходу источника эталонного напряжения, выходсумматора аналоговых сигналов связан с одним из входов цифровогоизмерительного прибора, другой входкоторого подключен к одному из выходов элемента задержки, другойвыход элемента задержки соединен свходом одной дифференцирующей цепи,выход которой связан с установочными входами укаэанного другого триггера со счетным входом и третьеготриггера, а вход элемента задержкиподсоединен к выходу другой дифференцирующей цвходом к вьтриггера совход которо ера, преднзмерительногНа фиг. 1ая блок-схемтва; на фига изменения оответствую аботе устро тифта отлнпИзмерение ия производ ом этапе фи ор между по тифтом отли а втором этап ан ом и яко у якорем ищупе с калибрением получен ется высот О 5 О 5 0 55 епи, подключенной своим ду указанного другого четным входом, счетныйсвязан с выходом тригначенного для включения о преобразователя. изображена функциональа предлагаемого устрой 2 - временная диаграмнапряжений на выходах щих элементов схемы при ства измерения высоты ния якорявысоты штифта отлипатся в два этапа. На перксируется рабочий залюсным наконечником и зазор между наконечни при установленном меж полюсным наконечником ванной толщиной. Срав ных результатов измер штифта отлипания. Устройство для измерения накони- . ческих параметров электромагнитных аппаратов содержит кнопку 1 пуска, предназначенную для подключения испытуемого реле 2. Испытуемое реле 2 связано с измерительным преобразователем 3, преобразующим перемещение якоря реле в напряжение, пропорциональное перемещению якоря. Измерительный преобразователь 3 через ключ 4 измерительного преобразователя соединен с регистратором 5 момента остановки якоря. Управление работой ключа 4 производит триггер 6, предназначенный для включения измерительного преобразователя. Регистратор 5 момента остановки якоря связан с триггером 7, управляющим рабо той ключа 8, который соединяет выход ключа 4 измерительного преобразователя с входом запоминающей ячейки 9. Триггер 6 соединен со счетным входом счетного триггера 10, который через дифференцирующую цепь 11 подключен к элементу 12 задержки, а один выход последней связан с входом дифференцирующей цепи 13. Дифференцирующая цепь 13 соединена с установочными входами счетного триггера 10 и триггера 7. Сумматор 14 аналоговых сигналов одним входом подключен к выходу ключа 4, другим входом - к выходу запоминающей ячейки 9 и третьим входом - к источнику 15 эталонного напряжения, Выход сум" матора 14 аналоговых сигналов соединен с цифровым измерительным прибором 16.Устройство работает следующим образом.Первый этап. При нажатии кнопки 1 (позиция 1 фиг., 2) срабатывает испытуемое реле 2. Одновременно с этим с входа Р триггера 6 включения измерительного преобразователя снимается, а на вход 5 подается нулевой потенциал, триггер переключается в единичное состояние (позиция 6 фиг. 2) и уровнем логической единицы с прямого выхода открывает ключ 4 измерительного преобразователя, а уровнем логического нуля с инверсного выхода по счетному входу переключает триггер со счетным входом 10 в состояние единицы (позиция 10 фиг. 2). Напряжение измерительного преобразователя 3 через открытый ключ 4 измерительного преобразователя поступает на первый вход трехвходового сумматора 14 аналоговых сигналов на вход регистратора 5 момента остановки якоря и через нормально открытый ключ 8 - на вход запоминающей ячейки 9, выполненной, например, по схеме интегрирующего усилителя с резисторно-емкостной обратной связью. По мере движения и до остановки якоря реле напряжение на выходе ключа 4 измерительного преобразователя (ИП) (4 позиция фиг. 2, функция 13(С 1 фиг. 1, б) возрастает. В момент остановки якоря, т.е, при соприкосновении штифта отлипания с полюсным наконечником реле, срабатывает регистратор 5 момента остановки якоря и импульс с его выхода (позиция 5 фиг. 2) переключает триггер 7 в состояние единицы. В резуль- тате этого ключ 8 закрывается, отключает выход ключа 1 ИП от входа запоминающей ячейки 9 и на ее выходе устанавливается напряжение ( Ч 1 позиция 9 фиг. 2), соответствующее рабочему зазору (полюсный наконечник реле-штифт отлипания).Напряжение 9. с выхода запоминающей ячейки 9 поступает на второй вход трехвходового сумматора 14 аналоговых сигналов и вызывает появление на его выходе напряжения 1 Ь . На третий вход сумматора 14 аналоговых сигналов подается напряжение 0, 1091123от источника 15 эталонного напряжения. Затем кнопка 1 отпускается, триггер 6 включения измерительного преобразователя переключается в исходное нулевое состояние, ключ 45 измерительного преобразователя закрывается и, спустя время замедления, реле отпускает якорь. На этом первый этап измерения, основнойзадачей которого была запись напря 1 О жения У 1, пропорционального высоте штифта"отлипания якоря в запоминающую ячейку 9, заканчивается. На выходе сумматора 14 аналоговых сигналов пребывает напряжение 0 =Ц -У,15 где У 5 - эталонное напряжение, соответствует зазору, например 0,5 мм, равному толщине контрольного (эталонного) щупа. Напряжение 02 с выхода сумматора поступает на вход цифрового измерительного прибора 16 (например Ф), которое не реагирует на него, поскольку на первом этапе измерения элемент 12 задержки, управляющий пуском цифрового измерительного прибора 16, в работе не участвует (фиг. 2, позиция 12).Измерительный преобразователь 3 содержит датчик (фиг. 1, а) представ 30 лен в виде катушки являющейся элементом .С -контура, задающего генератора ИП, и блок преобразования измеряемой величины зазора реле в эквивалентный электрический сигнал, Принцип действия ИП основан на вихретоковом эффекте. Магнитный поток датчика, устанавливаемого на кронштейне вблизи якоря реле, наводит в якоре ЭДС и вихревые токи, которые в свою очередь, воздействуют на колебательный .контур генератора ИП, внося в него дополнительные потери, Перемещение якоря влияет на уровеныпотерь в контуре, а следовательно,45 и на величину выходного напряжения генератора. Уменьшение напряжения генератора функционально связано с величиной зазора между датчиком и якорем, После усиления, детектирования и линзаризации изменяемой части напряжения генератора на выходе ИП получается линейная зависимость напряжения У (д") , где д" - зазор между датчиком ИП и якорем реле, Установка на нуль напряжения на выходе ИП в зависимости от Р позволяет йолучить на выходе ИП напряжение, пропорциональное только ходу якоря. Изменение во времени напряжения навыходе ИП происходит не инейно,так как скорость движен якоря неостается постоянной. На иг, 1,бэго напряжение показано виде функции УЫ) Время движения якоряопределяется регистратором моментаостановки как время, в течение которого. производная 7 УЙ) превышаетнекоторое пороговое значенией (фиг 1 б) те АЬ ост трВ момент остановки якоря Фонавыходе регистратора 5 формируется короткий импульс (позиция 5, фиг. 2).Второй этап, Перед началом второгоэтапа измерений между якорем и полюсным наконечником реле помещаетсяконтрольный щуп толщиной большей,чем высота штифта отлипания. Послеэтого повторно нажимается кнопка 1.Реле 2 притягивает якорь до упорав эталонный щуп. При этом триггер 6включения измерительного преобразова. -теля изменяет состояние с нулевогона единичное, открывается ключ 4 измерительного преобразователя и напряжение с выхода ИП поступает на первыйвход сумматора 14 аналоговых сигналов и вход регистратора 5 моментаостановки якоря отмеченным выше порядком. Триггер 7 свое состояниене изменяет, поскольку на его входе 5 в момент остановки якоря возникает повторный за цикл измерения(позиция 5 фиг. 2) импульс напряжения. Поэтому ключ 8 остается закрытым, а в запоминающей ячейке 9 сохраняется записанное ранее напряже 0В момент остановки якорь реле,упершись в эталонный щуп, не доходитдо крайнего положения, по сравнениюс его ходом на первом этапе, на разность между толщиной щупа и искомойвысотой штифта отлипания; напряжение1 на первом входе сумматора 14 аналоговых сигналов при этом достигает значения, соответствующего ходу якоря, уменьшенному на величину, пропорциональную разности толщины щупа и высоты штифта отлипания. Напряжение на выходе сумматора составит Ц 04 + У -Ц 1 = Ъ 1 и будет соотд 4ветствовать искомой высоте штифта отлипания Ъ . Действительно, если обозначить д зазор в отпавшем состоянии якоря реле без учета высотыштифта отлипания, а толщину контрольногг щупа, - д и подставить в формулу для Уз вместо напряжений их механические эквиваленты, тополучим тождество Ь=(Р+3-(д"-61=%.5После повторного срабатывания триггера 6 включения измерительного преобразователя триггер 10 со счетным входом также переключится в исходное нулевое состояние. Перепадом 10 уровня логического нуля в логическую единицу с инверсного выхода триггера 10 через дифференцнрующую цепь 11 запускается элемент 12 задержки (например, одновибратор, формирующий импульс длительностью ( ВрсТ ) которым включаютсягцифровой измерительный прибор 16(фиг. 2, позиция 12). Цифровой измерительный прибор 16 отсчитывает ис О комую величину 3 , так как напряжение У на выходе сумматора 14 аналоговых сигналов пропорционально высоте штифта отлипания. На этом заканчивается цикл измерения. Триггер 7 и, для надежности, триггер 1 О со счетным входом возвращаются в исходное состояние импульсом напряжения, возникающим на выходе дифференцирующей цепи 13 в момент окончания импульса на выходе элемента.12 задержки, в результате ключ 8 открывается и записанное ранее в запоминающую ячейку напряжение стирается.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с заданной точностью произвести измерение высоты штифта отлипания якоря электромагнитного аппарата и в 1,5-2 раза ускоряет измерение.1091123 ректоР Ю.Макгре к Заказ 3081 Тираж 842 Подпи ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )Н, Раушская наб., но4 5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород Проектная,Составитель Е.Сафоноваедактор Ю.Середа Техред Л.Коцюбняк