Устройство для контроля электромагнита

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 19) 111) 4 С 05 В 23 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ орском свидетельВ 23/02КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРО(54) УСТРОИСТМАГНИТА относится к контрой технике и может зобретени змеритель спользова ьн ыт о для контроля элекимеющих собственныхЦель изобретения - ивности контроля нитов, нетных группние эффект м контаповыш ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ электромагнитов. Устройство содержитблок питания, выключатель, три ключадве клеммы для подключения обмоткиэлектромагнита, датчик тока, дифференцирующий усилитель, усилительограничитель, шесть триггеров, амплитудный детектор, блок вычитания,пороговый блок, элемент И, два одновибратора, четыре элемента ИЛИ, двасчетчика, две линии задержки, дифференцирующий элемент, два элементаЗАПРЕТ, ждущий мультивибратор, блокиндикации и шину установки устройства в исходное состояние, Устройствопозволяет выявить сбои в работе подвижной системы электромагнита с одновременным фиксированием полногосрабатывания электромагнита при дос"таточной величине хода якоря, 2 ил.Изобретение относится к контрапьно-измерительной технике и может бытьиспользовано для контроля параметровэлектромагнита, не имеющего собственных контактных групп,Цель изобретения - повышение эффективности контроля рабаты электромагнита за счет выявления сбоевв работе подвижной системы электромагнита путем Формирования повторного воздействия управляющего сигнала на обмотку электромагнита пркега несрабатываник нли недостаточнойвеличине хода якоря. 15На фиг.1 привеДена функцканальнансхема предлагаемого устройства,. нафиг,2 - диаграммы поясняющие работуустройства.Устройство содержит блок 1 гита-: 20ния, выключатель 2, второй ключ 3,входные клеммы 4 к 5, датчик 6 тока,дифференцирующий усилитель 7, усили, тель-ограничитель 8, первый триггер9, первый ключ 10, амплитудный детектар 11 блок 12 вычитания, пороговый блок 13, второй триггер 14,элемент И 15, первый одновибратор 16третий элемент ИЛИ 17 второй счетчик18, пятый триггер 19, первую линию 3020 задержки, четвертый триггер 21,третий триггер 22, дкфференцкрующийэлемент 23, вторую линию 24 задерж"ки, ,второй элемент 25 ЗАПРЕТ, шестойтриггер 26, третий ключ 27, первыйэлемент 28 ЗАПРЕТ, второй адновибратор 29, первый счетчик 30, первыйэлемент ИЛИ 31, ждуший мультивкбратор32, второй элемент ИЛИ 33, четвертыйэлемент ИЛИ 34, блок с элементам 35индикации, шину 36 установки устройства в исходное состояние,Амплитудный детектор 11, имеющийединичный коэффициент передачи, сос"таит кз диаца 37, конденсатора 38повторителя 39 напря"кения дкфферен".циального усилителя 40 резистораи ключа 42.Блок 12 вычитания содержит дкффе"ренциальный усилитель 43 к резисторы44-47, Пороговый блок 13 состоит кздифференциального усилителя 48 к ре"зисторов 49-51. Пазкциямк 52:55 обозначены характерные моменты временина диаграммах.55Устройство работает следующим аб."разом.Перед началом п 1 эаяе",кк к входнымклеммам 4 к 5 устройств подключают обмотку электромагнита, а на шину 36 подают короткий импульс .(Фиг.2 а) для установки устройства в исходное состояние. По переднему Фронту этого импульса устанавпиваются в нулевое состояние счетчики 18 к 30, триггер 14 (фиг.2 н) устанавливается в нулевое состояние по инверсному выходу, триггеры 19 и 21 (Фкг.2 с) и триггер 22 через элемент ИЛИ 17 (Фиг,2 д) устанавливаются в нулевое состояние, а задним Фронтом установочного импульса через элемент ИЛИ 31 триггеры 9 и 26 устанавливаются в единичное состояние по прямому выходу.Прк этом сигналом с прямого выхода триггера 9 замыкается ключ 1 О, а сигналом с инверсного выхода триг- гера 9 устанавливается логический ноль (фиг,2 м) на вход элемента И 15. Сигналом с инверсного выхода триггера 26 устанавливается логический ноль (фкг.2 ж) на управляющем входе ключа 27, вследствие чего ключ 27 находится в замкнутом состоянии, Кроме того, на, время действия импульса,установки и.сходного состояния замыкаетсн кпюч 42, разряжая конденсатор 38, гем самым устанавливая на выходе амплигудного детектора 11 нулевой уровень напряжения, На выходе блока. 12 также устанавливается нулевой уровень напряжения (фиг.,2 к),Режим работы блока 13 выбран так, что после подачи питания на схему на его выходе устанавливается напряжение логического нуля.Режим работы одновибратаров 16 и 29 выбран так, что при подаче питания на схему на их выходах устанавливается нулевой уровень напряжения (Фиг,2 п и з).В таком состоянии устройства находится до начала проверок электромагнита.Для начала проверок электромагнита включают выключатель 2. При этом управляющее напряжение с выхода блока 1 через ключ 3 поступает на входную клемму 4 (Фиг,2 б, момент времени - точка 52), а пройдя через обмотку электромагнита (на Фиг.1 не показана) на входную клемму 5 и датчик 6 тока. Ток в обмотке электромагнита нарастает по определенному закону.Если подвижная система электромагнита не срабатывает то нарастание тока в обмотке электромагнита происходит без характерного провала (фиг.2 в, момент времени между точками 52-53), обусловленного движением подвижной системы .электромагнита,Падение напряжения на датчике 65 тока (фиг.2 в), пропорциональное току, дифференцируется во времени дифференцирующим усилителем 7. Отсутствие характерного провала на кривой нарастающего тока в обмотке электромагнита приводит к тому, что на выходе усилителя-ограничителя 8 (Фиг,2 л) отсутствует импульс, фиксирующий срабатывание электромагни 5 та. Вследствие этого триггер 9 остается в единичном состоянии, а на его инверсном выходе сохраняется уровень логического нуля (Фиг.2 м), который поступает на первый вход элемента И 15, При этом ключ 10 остается в замкнутом состоянии и конденсатор 38 амплитудного детектора 11 заряжается до амплитудного напряжения, соответствующего установившемуся току в обмотке электромагнита. Напряжение с выхода амплитудного детектора 11 поступает на первый вход блока 12 вычитания, на второй вход которого поступает напряжение с выхода датчика 6 тока. Блок 12 Фиксирует отсутствие разности напряжений на входах, вследствие чего на его выходе сохраняется нулевой уровень напряжения (фиг.2 к), который не изменяет состояние блока 13 и, следовательно, состояние триггера 14, с инверсного выхода которого логический ноль поступает на второй вход элемента И 15, а элемент 35 индикации остается во включенном сос. - 40 тоянии и оповещает Ъ несрабатывании электромагнита.Одновременно управляющее напряжение (фиг.2 б) с клеммы 4 через ключ45 27 поступает на второй инвертирующии вход элемента 28 ЗАПРЕТ и запрещает его срабатывание, а по переднему фронту этого напряжения дифференцирующим элементом 23 Формируется импульс (фиг.2 г), который поступает на вход 50 триггера 22 и устанавливает его в единичное состоянии (Фиг.2 д); вследствие чего на первый вход элемента 28 ЗАПРЕТ поступает сигнал логической единицы, а пройдя линию 24 задержки, 55 времякоторой выбрано из условияз 1полного срабатывания электромагнита, указанный импульс (Фиг,2 е) через элемент 25 ЗАПРЕТ, который не препятствует прохождению данного импульса,так как на его втором инвертирующемвходе присутствует уровень логического нуля с выхода триггера 19, поступает на вход триггера 26, которыйпо заднему фронту поступившего импульса срабатывает и устанавливаетсяв нулевое состояние. На инверсномвыходе триггера 26 появляется сигналлогической единицы (фиг.2 ж), под действием которого размыкается ключ 27и снимает сигнал запрета с второгоинвертирующего входа элемента 28ЗАПРЕТ, что приводит к его срабатыванию так как на его первом входеприсутствует логическая единица свыхода триггера 22, Напряжение логической единицы с выхода элемента 28ЗАПРЕТ запускается одновибратор 29,на выходе которого формируется импульс (Фиг.2 з), по переднему фронтукоторого через элемент ИЛИ 17 устанавливается в нулевое состояние триг.гер 22 (фиг.2 д), а также запускаетсяждущий мультивибратор 32По заднемуфронту импульса (фиг.2 з) через элемент ИЛИ 31 устанавливается в единичное состояние триггер 26. При этомна инверсном выходе триггера 26 устанавливается уровень логического нуля(фиг,2 ж), вследствие чего .ключ 27 замыкается, а сам импульс (фиг.2 з) записывается в счетчик 30,По переднему Фронту импульса(фиг.2 и) с выхода ждущего мультивибратора 32 через элемент ИЛИ 34 срабатывает ключ 3, который размыкаетсяна время действия этого импульса иотключает блок 1 питания от входнойклеммы 4 (фиг.2 б, момент времени -точка 53).1Одновременно импульс (фиг.2 и) с выхода ждущего мультивибратора 32 через элемент ИЛИ 33 поступает на управляющий вход ключа 42, который замыкается обеспечивая разряд конденсатора 38 амплитудного детектора ,11.Таким образом, схема устройства контроля автоматически возвращается в первоначальное состояние и подготавливается к приему управляющего напряжения на входную клемму 4 устройства.По окончании импульса (фиг,2 и) с ,выхода ждущего мультивибратора 32(фиг,2 и, момент времени - точка 54)замыкается ключ 3 и с. выхода блока 1через выключатель 2 управляющее напряжение вновь поступает на входнуюклемму 4 (фиг.2 в, момент времениточка 54), а пройдя через обмоткуэдектромагнита - на клемму 5 и датчи6 така.Если подвижная система электромагнита срабатывает, то нарастание токав обмотке электромагнита происходитс характерным провалом (фиг,2 в, момент времени между точками 54-55),обусловленного движением подвижнойсистемы электромагнита. Падение напряжения на датчике 6 тока (фиг.2 в,момент времени между точками 54 и 55)пропорциональное току, дифференцируется во времени дифференцирующимусилителем 7. Усилитель-ограничитель 8 выделяет и усиливает импульсотрицательной полярности (фиг.2 л),задним фронтом которого триггер 8по прямому выкоду устанавливается,в нулевое состояние, размыкая темсамым ключ 10, а по инверсному выходу устанавливается уровень логической единицы (Фиг,2 м), которыйпоступает на первый вход элементаИ 15,Согласно схеме конденсатор 38заряжается до амплитудного значениянапряжения, соответс гвующего токусрабатывания электромагнита, Этонапряжение поступает на первый входблока 12, на второй вход которогопоступает напряжение с датчика 6тока При этом на выходе блока 12вычитания устанавливается напряжениеравное разности напряжений соответствующих началу (Б,) и окончанию (От)движения якоря подвижной системыэлектромагнита (фиг.2 в) приего срабатывании. Это напряжениес выхода блока 12 поступает иа входпорогового блока 13. При этом еслиразность напряжений 11,-11, определяющая ход якоря электромагнита, непревышает напряжение опорной шины, о (Фиг,2 к), выбранное по минимально допустимой величине хода якоря,при которой электромагнит Функционирует нормально, то на выходе блока13 сохраняется напряжение логическогнуля, который не изменяет состояниетриггера 14, с инверсного выхода которого логический ноль поступает навторой вход элемента И 15, который не срабатывает несмотря на присутствие логической единицы с инверсного выхода триггера 9. Элемент 35 индикации также остается во включенном состаянии, оповещая о том, что полное срабатывание электромагнита не произошло. Остальная часть схемы устройства работает аналогично описанному. При этом импульс с выхода одновиоратора 29 (фиг,2 з) также записывается в счетчик 30, в котором будет в этом случае записано два импульса, а задним Фронтом этого импульса в отличие от описанного через элемент ИЛИ 31 устанавливается в единичное состояние тгиггер 9, вследствие чего замыкается ключ 10 и устанавливается уровень логического нуля (Фиг,2 м) на первом входе элемента И 15. Если подвижная система электромагнита срабатывает и разность напряжений 1-1,(Фиг.2 в) определяющая ход якоря электромагнита превышает напряжение спорной шины П(фиг,2 к), то на выходе порогового блока 13 формируется импульс положительной полярности которым триггер 14 устанавливается в нулевое состояние следствие чего на его инверсном выходе появляется уровень логической единицы (фиг,2 н) который поступает на второй вход элемента И 15, на первом входе которого (как описывалось вине) присутствует сигнал логической единицы с инверсного выхода триггера 9 (фиг.2 м) который установился в еди-, ничное состояние по инверсному выходу, по заднему Фронту импульса с выхода усилителя-ограничителя 8 (фиг.2 л),. При наличии единичных сигналов на обоих входах элемент И 15 срабатывает, а передним фронтом напряжения с выхода элемента И 15 запускается одновибратор 16, который Формирует импульс (Фиг,2 п). По переднему Фронту импульса (Фиг.2 п) через элемент ИЛИ 17 устанавливается в нулевое состояние триггер 22 (Фиг.2 д) и устанавливается в единичное состояние триггер 19,:ыходным сигналом которого запрещается срабатывание элемента 25 ЗАПРЕТ, тем самым предотвращается формирование импульса на выходе одновибратора 29, фиксирующего сбои в рабате подвижной системыэлектромагнита, а сам импульс записывается в счетчик 18 импульсов.Кроме того, пройдя линию 20 задержки (фиг,2 р), времякоторой выбрано из условия полного срабатыванияэлектромагнита, указанный импульспоступает на вход триггера 21 и уста"навливает его в единичное состояние(фиг.2 с). Сигнал логической единицыс выхода триггера 21 через элементИЛИ 34 поступает на управляющий вяод 10ключа 3, который размыкается и откпючает управляющее напряжение от клеммы 4 устройства (фиг.26), Погасаниеэлемента 35 индикации оповещает осрабатывании подвижной системы электромагнита и достаточной величинехода якоря, необходимой для нормального функционирования электромагнита.В случае, если за все время проверки подвижная система электромагнита не сработала, то после заполнения счетчика 30 (разрядность счетчика выбирается иэ условия подсчетас максимального количества сбоев вработе подвижной системы электромагнита) на его прямом выходе устанавливается сигнал логической единицы,который через элемент ИЛИ 34 поступает на управляющий вход ключа 3,который срабатывает и отключает уп Оравляюцее напряжение от клеммы 4устройства.Устройство позволяет осуществлятьвизуальный контроль каждого сбоя вработе подвижной системы электромагнита, для чего достаточно к прямомувыходу триггера 26 подключить светодиодный индикатор, погасание которого оповещает о сбое в работе подвижной системы электромагнита, По окончании проверки размыкается выключатель 2,Оценка сбоя в работе подвижнойсистемы электромагнита осуществляется путем сравнения показателей счет" 45чиков 18 и 30,Если в счетчике 18 и 30 записалось по одному импульсу, то сбой вработе подвижной системы электромагнита является случайным,Если в счетчике 18 записался один импульс, а в счетчик 30 два и более, то сбой в работе подвижной системы электромагнита является действительным, вызванным нарущением 55 параметров ее срабатывания.Если в счетчик 18 записался один . импульс, а в счетчик 30 ни одного,то подвижная система электромагнитасработала без сбоя,Если в счетчик 18 не записалосьни одного импульса, а счетчик 30заполнился полностью, то подвижнаясистема электромагнита не срабатываФормула изобретенияУстройство для контроля электромагнита, содержащее блок питания, выключатель, первый и второй ключи, датчик тока, дифференцирующий усилитель, усилитель-ограничитель, первый и второй триггеры, амплитудный дете.;тор., б.".ок вычитания, пороговый блок, элемент И, первый одновибратор, первый и второи :четчики, первый элемент ЗЛПЕЕТ, первый и второй элементы ИЛИ, ждущий мультивибратор и блок индикации, вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, инверсный выход которого связан с первым входом элемечта И, выход которого подключен к входу первого одновибратора, а второй вход - к инверсному выходу первого триггера, прямой выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, сигналь:1 ый вход которого, вход уменьщаемого блока вычитания, вход дифференцирующего усилителя и вход датчика тока связаны с первой клеммой, служащей для подключения контролируемого электромагнита, вторая клемма соединена с выходом второго ключа, сигнальный вход которого через вык;.:ючатель связан с выходом блока пи тания, сигнальный вход амплитудного детектора подключен к выходу первого ключа, управляющий вход - к выходу второго элемента ИЛИ, а выход - к входу вычитаемого блока вычитания, выход которого соединен с входом порогового блока, выход, которого связан с нулевым входом второго триггеоа, единичный вход которого, первые входы первого и второго элементов ИЛИ и входы сброса первого и второго счетчиков подключены к установочному входу устройства, выход дифференцирующего усилителя соединен с входом усилителя-ограничителя, выход которого связан с нулевым входом первого триггера, единичный вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, второй вход второгоэлемента ИЛИ соединен с выходом ждущего мультивибратора, счетный входвторого счетчика связан с выходомпервого одновибратора, о,т л и ч аю щ е е с я тем что, с целью повышения эффективности контроля за счетвыявления сбоев в работе подвижнойсистемы электромагнита, в устройствовведены третий и четвертый элементы 10ИЛИ,третий, четвертый, пятый и шестой триггеры, первая и вторая линиизадержки, дифференгирующий элемент,второй элемент ЗАПРЕТ, третий ключи второй одновибратор, вход которогосоединен с выходом первого элементаЗАПРЕТ, а выход - с счетным входомпервого счетчика,с первым входомтретьего элемента ИЛИ, с вторым входом первого элемента ИЛИ и с входом 2 Ождущего мультивибратора, инвертирующий вход первого элемента ЗАПРЕТ связан с выходом третьего ключа, а прямой вход - с прямым выходом третьеготриггера, единичный вход которого 2и вход второй линии задержки подключены к выходу дифференцирующего элемента, а нулевой вход - к выходутретьего элемента ИЛИ, второй входкоторого, единичный вход пятого триг- Зо гера и вход первой линии задержки соединены с выходом первого одновибратора, трЕтий вход третьего элемента ИЛИ и нулевые входы четвертого и пятого триггеров подключены к установочному входу устройства, сигнальный вход третьего ключа и вход дифференцирующего элемента соединены с выходом второго ключа, управляющий вход третьего ключа связан с инверсным выходом шестого триггера, единичный вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а нулевойвходк выходу второго элемента ЗАПРЕТ, инвертирующий вход которого соединен с прямым выходом пятого триггера, а прямой вход - с выходом второй линии задержки, выход первой линии задержки связан с единичным входом четвертого триггера, прямой выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика, третий вход - с выходом ждущего мультивибратора, а выход - с управляющим входом второго ключа, выход третьего элемента ИЛИ связан с нулевым входомтретьего триггера.1388832 Составитель В.ВоронкоТехред Л.Сердюкова едактор Ю.Сер С.Черни ре аказ 1579/48 Тираж 866 ВНИИПИ Государствениог по делам изобретений 035, Москва, Ж, РаувПодписноекомитета СССРи открытийская наб д, 4/ роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная