Способ управления поворотными переключателями и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 62 51 4 Э 3 И ЛЬСТ ил. повыносится к приборобыть использованоогопозиционными почателями с мехай при автоматичеснтроле электроизмев и других многоди Изобретение отстроению и можетдля управления мнворотными переклюнической фиксациекой проверке и корительных приборопазонных устройст е нк аммь я о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСНОМУ СВ(71) Житомирский филиал Киевского политехнического института им. 50- летия Великой Октябрьской социалистической революции(56) Авторское свидетельство СССР702454, кл. Н 02 Н 7/093, 1979.Заявка Японии58-57763, кл, О 05 Р 3/00, Н 02 Р 7/00, 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОВОРОТНЫМИ ПЕРЕКЛ 1 ОЧАТЕЛЯМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ 1 ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для управления многопоэиционными поворотными переключателями с механической фиксацией при автоматической проверке и контроле электроизмерительных приборов и других многодиапазонных устройств. Целью изобретения является повышение надежности выполнения переключении и повьппениеточности фиксации переключателя, Всоответствии с изобретением при необходимости установки поворотного переключателя в заданное положение определяют фиксированное число шагов,Затем дают команду на поворот привода. После поворота вала привода наугол, соответствующий одному шагу,сравнивают измеряемые значения угловой скорости вращения вала привода сопределенным, заранее рассчитаннымпорогом. При уменьшении угловой скорости вала привода ниже этого порога перестают сравнивать угловую скорость вала привода с порогом и реверсируют направление вращения привода, После поворота вала привода вобратном направлении на расчитанныйугол фиксатор оказывается в районесвоего номинального положения на первом шаге. Вновь реверсируют направление вращения вала двигателя, послечего проходят путь, равный углу поворота к второму фиксированному положению, С этого момента повторно начинают сравнивать угловую скбрость вращения вала двигателя с заданным порогом,И так повторяют указанные действия дотех пор, пока число моментов уменьшения скорости вращения вала привода несравнивается с заданным числом шаговповорота. 2 н,п, ф-лы, 2 з.п. ф-лы,Целью изобретения являетсение надежности выполнениялючений и повышение точност ции переключателя.На фиг.1 изображены цикл способа; на фиг.2 - структу ма устройства, осуществляющ лагаемый способ; на фиг.3ципиальная скема устройства; нафиг,4 - временные эпюры сигналов устройства,В состав операций по контролю иповерке комбинированных приборов входит операция. установки поворотногопереключателя с механической фиксащей на один из пределов измерительного прибора, на котором производится поверка показаний стрелочного указателя индикатора прибора. Поворотный переключатель с механической фиксацией является неотъемлемой частьюкомбинированного прибора.и предназ-.начен для поворота такого переключателя иэ одного фиксированного положения в другое по коду, поступающему из внешней управляющей ЭВМ АСУТП. Применение известных следящихприводов, обеспечивающих высокуюточность позиционирования за счетналичия позиционной обратной связи,невозможно, поскольку отсутствуетпозиционная обратная связь объектауправления с устройством управления,Наличие же позиционной обратной связи в самом устройстве управления необеспечивает точной установки поворотного переключателя по многимпричинам, главными из которых являются несоосность привода устройствауправления с рукояткой поворотногопереключателя, погрешности установкиповоротного переключателя в корпусеизмерительного прибора, погрешностиизготовления рукоятки поворотногопереключателя и т,п, В результатепрактически возникающая несоосностьможет достигать 2-3 мм,40В таких условиях параметром, объективно отражающим момент прохожденияфиксированного положения поворотногопереключателя; может служить моментнагрузки на валу привода или дРугие 45величины, зависящие от этого параметра, - ток потребления привода,угловая скорость вала привода,СпЬсоб управления поворотными переключателями (фиг.1 а) состоит изследующих операций, В начальный момент С где =1 (. - номер отра 11 фбатываемого шага переключений) начинают вращать поворотный переключатель с помощью привода в прямом на 55правлении, Одновременно измеряют угловое перемещение вала привода домомента С совпадения измеряемого12угла поворота вала с заданным значением. В интервале С, - С. 11 эмеряют12 13временные параметры угловых перемещений вала, соответствующие угловойскорости привода, В момент С,.происходит снижение угловой скорости вала,ниже порогового уровня, после чегоначинается следующий 1+1-ый шаг поворота переключателя, т.е, начиная отмомента С; пошаговый цикл повто-ряется до отработки заданного количества К шагов поворота переключателя,В усовершенствованном вариантеспособа (фиг,1 б) до момента С;з операции происходят в такой же последовательности, как и на фиг1 а, но после момента С начинается процесс вращения привода в противоположном направлении. В это время происходитсамоустановка поворотного переключателя в фиксированное положение подвоздействием собственного механического фиксатора Одновременно во временном промежутке С . - Сизмеряютугол поворота вала и при достиженииим заданного значения (в момент С; )производят повторное изменение направления вращения привода на противоположное и, начиная от момента1+1,пошаговый цикл повторяется до отработки заданного количества К шаговповорота переключателя.Устройство управления поворотнымипереключателями (фиг.2) содержитблокуправления исполнительнымэлементом, первый вход которого подключен к выходу первого блока 2 сравнения, а выход подключен к исполнительному элементу (приводу) 3, механически связанному с рукояткой поворотного переключателя 5 контролируемого измерительного прибора 6 с помощью вилки 7. Между вилкой 7 и рукояткой поворотного переключателя 5существует технологический зазордля облегчения их совмещения передначалом цикла переключений. Блок 4формирования импульсов содержит механически связанный с исполнительнымэлементом 3 преобразователь 8 углового перемещения в последовательностьпрямоугольных импульсов, выход которого подключен к входу блока 9 измерения временных интервалов и квходу второго блока 10 сравнения. Выход блока 9 подключен к входу третьего блока 11 сравнения, а выходыблоков 1 О и 11 подключены к входампервого ключа 12, выход которого подключен к второму входу второго ключа 13 и второму входу блока 1. Выход ключа 13 подключен к входу5 четвертого блока 14 сравнения, вы-. ход которого подключен к входу блока 2 и четвертому входу блока 10.На фиг.3 блока структурной схемы раскрыты до уровня стандартных 103 функциональных элементов. Исполнительный элемент 3 выполнен в виде электродвигателя с редуктором 34, преобразователь 8 - в виде неподвижно установленного,на валу электродви гателя диска 15 с укрепленными на нем постоянными магнитами 16 и установленного неподвижно магнитоуправляемого контакта 17, срабатывающего от приближения к нему магнитов 16. 20 В качестве реализации преобразователя 8 может служить и известная оптоэлектронная схема в виде источника и приемника излучения, подключенного к Формирователю прямоугольных импуль сов, и прерывателя излучения в виде установленного на валу электродвигателя светонепроницаемого диска с окнами. Остальные блоки выполнены: ключ 13 - на элементе ИЛИ 18; блок 301 О - на счетчике 19 и РВЯ-триггере . 20; блоки 9 и 1 О - на счетчике 21 и подключенном к его счетному входу генераторе 22 прямоугольных импульсов, ключ 12 - на элементе ИЛИ 23 и РВЯ- триггере 24; блок 14 - на вычитающем счетчике 25; блок 2 - на вычитающем счетчике 26 и РВЯ-триггере 27; блок 1 - на элементах И 28,ИЛИ-НЕ 29 и известном устройстве 30 управления 40 электродвигателем, в котором элементы 7 Т 8, В 43, В 44, В 45 не используются, а В 32 и В 40 подключены соответственно к входам элементов 28 и 29 (фиг.3), Для обнуления счетчиков и триггеров 4 В используются элементы И-НЕ 31 и инвертор 32. Импульс запуска подают, например, с помощью кнопки 33.На временной диаграмме (фиг,4) показаны фиг,4 а - вход С триггера 27;60 фиг,46 - изменение угловой скорости вращения вала двигателя; фиг,4 в - выход контактов 17; Фиг,4 в - то же, в увеличенном масштабе времени; фиг.4 г - выход триггера 20; фиг.4 д .- выход счетчика 21; фиг.4 д - то же, в увеличенном масштабе времени; фиг,4 е - выход генератора 22, в увеличенном масштабе времени; фиг.4 ж -выход (инверсный) триггера 24; Фнг.4 з -выход элемента ИЛИ 18; Фиг.4 и - выход счетчика 25; фиг,4 к - выход (инверсный) триггера 27; фиг.4 л - изменение нагрузочного момента на валудвигателя.Устройство управления поворотнымипереключателями работает следующимобразом,В начальном положении электродвигатель обесточен, поворотный переключатель 5 находится в одном из известных фиксированных положений, Дляперевода переключателя 5 в другоефиксированное положение на информационные входы счетчика 26 подают ввиде кода число К - количество фиксированных положений поворотного переключателя, которые нужно отработать,а также подают импульс запуска, обнуляющий счетчик 19 и триггеры 20, 24и 27 (например, путем кратковременного нажатия кнопки 33). По фронту этого импульса (фиг.4 а) код К записывается в счетчик 26, на инверсном выходе триггера 24 устанавливается низкий потенциал, а на выходе элемента 29 - высокий потенциал, и электродвигатель начинает вращаться с положительной угловой скоростью (фиг.46).При этом на выходе контактов 17 формируется последовательность импульсов (фиг,4 в), поступающих на вход счетчика 19. После отсчета счетчиком 19 М входных импульсов на его выходе появляется импульс переноса, опрокидывающий триггер 20 (фиг,4 г). При этом на входе элемента 23 устанавливается разрешающий низкий потенциал, после чего при очередном уменьшении угловой скорости вала двигателя ниже порогового уровня число импульсовгенератора 22 (Фиг,4 е, в) превьдпает заданное число В, т.е. счетчик 21 оказывается переполнен и на его выходе появляется импульс переноса (фиг.4 д).Изменение угловой скорости вращения вала двигателя обусловлено изменением нагрузочного момента на валу, который зависит от конструкции собственно поворотного переключателя(фиг.4 л, где минимум соответствуетпрохождению фиксированного положенияпереключателя 5). Пороговый уровень угловой скорости ьд(фиг,46) устанав -ливают путем выбора числа В н длитель- ности периода импульсов генератора 22.После отсчета Р импульсов на выходе счетчика 25 появляется импульс переноса (фиг,4 и), который поступает в.счетчик 26 и через элемент 31(32) обнуляет счетчик 19, триггера 20(24).В результате электродвигатель вновь изменяет направление движения на положительное, и цикл повторяется до тех пор, пока число импульсов, поступивших на счетный вход счетчика 26, сравняется с числом К. 11 оследний такой импульс проходит на выход переноса счетчика 26, опрокидывает триггер 27 (фиг.4 к), при этом на выходах элементов 28 и 29 устанавливаетсянизкий потенциал, и электродвигательотключается от источника питания.Таким образом, поворот на каждыйшаг переключателя 5 отрабатываетсясистемой в три этапа: после включения исполнительного элемента до отсчета числа М - этап предварительного наведения переключателя в предполагаемое место нахождения его фиксированного положения, при этом обратнаясвязь по нагрузочному моменту исполнительного элемента отключена; начиная .от конца первого этапа до момента уменьшения угловой скорости исполнительного элемента ниже порогового уровня - этап уточнения места фиксированного положения переключателя 5 с использованием обратной связи по угловой скорости вала, зависящей от нагрузочного момента исполнительного элемента; изменение знака скорости исполнительного элемента с поворотом на постоянный заданный угол, определяемый числом Р, - этап, на котором происходит точная установ 2025 30404550 В данном случае число В=15, поэтому сигналом превышения этого числа и является импульс переноса счетчика 2У который через открытый элемент ЮЛИ 23 опрокидывает триггер 24, на инверс 5 ном выходе которого, так же как и на выходе элемента И 28, устанавливается высокий потенциал (фиг.4 ж), кото 1 О рый переводит триггер 20 в исходное состояние, записывает в счетчик 25 число Р и закрывает элемент 29, в результате чего изменяется полярность напряжения питания электродвигателя, он реверсируется. Одновременна на входе элемента 18 появляется разрешающий низкий потенциал и на счетный вход счетчика 25 начинают поступать импульсы с контактов 17 (фиг.4 з). ка переключателя 5 в фиксированное положения за счет его собственного механического фиксатора.Система без реверсирования отличается от схемы, изображенной на фиг.3 отсутствием элементов 18, 25 и 28. При этом незадействованные входы элемента 29 и устройства 30 управления заземлены, а счетный вход счетчика 26 и вход элемента И-НЕ 31 подключены к выходу элемента 23. В этом случае работа схемы аналогична описанному, однако этап реверсирования отсутствует. На выход блока 4 формирования импульсов в момент прохожде,ния фиксированного положения переключателя 5 поступает один импульс с выхода переноса счетчика 21, а не с выхода контактов 17.Число М выбирают так, чтобы от момента поворота вала привода на со-, ответствующий этому числу угол до момента прохождения фиксированного положения переключателя на текущем шаге не происходило снижения угловой скорости вала ниже порогового уровня ы.при допустимых значениях несоосности валов привода и поворотного переключателя.Пороговый уровень угловой скорости определяют в зависимости от числа В, периода импульсов генератора 22, передаточного числа редуктора 34, количества магнитов 16 и статистики моментов силы, которые нужно прикладывать к переключателям для поворота их на один шаг. В итоге его выбирают так, чтобы снижение измеряемой угловой скорости ниже него происходило в начальном участке шага, следующего за отрабатываемым, Число Р выбирают так, чтобы после завершения каждого шага угловое положение вилки 7 в среднем совпадало с угловым положением переключателя 5. Например, для поворотных переключателей на 24 шага, применяемых в серийных электроизмерительных приборах типа Ц 4342, Ц 4352 и т.п. при средней угловой скорости электродвигателя 4000 об/мин КР = 1:600; КМ = 3; В = 15 выбирают ТГ = 0,2 МС; Р = 12; М = 64., При этом обеспечивается работоспособность устройства для значений несоосности не менее 3 мм.Использование предлагаемого спосо-:, ба позволяет снизить количество бракованных электроизмерительных пКибо9 52262 ров при их автоматическом контроле л по причине ненадежности и низкогокачества выполнения операций переключения поворотных череключателей.Кроме того, упрощается, по сравнению ф5 с прототипом, реализация способа про- н граммными средствами, что позволяет В испольэовать для этой цели цифровую в вычислительную машину, задействован ную в комплексе диагностических х средств контроля, причем для преоб- п разования информации в цифровой код с используется минимальное количество д деталей, тогда как в прототипе для 15 пр этого требуется сложный аналоговый ме блок,20 Формула изобретения 1.Способ управления поворотными переключателями с механическими фиксаторами, заключающийся во воашении поворотного переключателя с помощью исполнительного элемента (привода), 25 измерении угла поворота выходного вала исполнительного элемента, подсчета количества моментов уменьшения контролируемого параметра ниже заданного порога и сравнении результатов подсчета с заданным количеством проходи- мых фиксированных положений, при совпадении которых прекращают вращение поворотного переключателя, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности выполнения35 переключения, измеряют угловую скорость вращения вала привода, которую используют в качестве контролируемого параметра, на каждом интервале между фиксированными положениями сравнивают угловую скорость вала привода с заданным порогом с момента прохождения валом привода пути, равного расстоянию между фиксирован45 ными положениями, до момента уменьшения угловой скорости ниже заданного порога.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повьппе 50 ния точности фиксации переключателя, в процессе выполнения каждого шага между фиксированными положениями в момент уменьшения угловой скорости ниже заданного порога реверсируют на,55 правление вращения привода, при прохождении в обратном направлении заданного пути вновь реверсируют иаправ ение вращения привода и производят следующий шаг поворота переключателя.З.Устройство управления поворотныи переключателями с механическими иксаторами, содержащее блок управлеия исполнительным элементом, первыйход которого подключен к выходу перого блока сравнения, а выход подклюен к исполнительному элементу, меанически связанному с поворотнымереключателем, о т л и ч а ю щ е ея тем, что, с целью повышения наежности устройства, в него введеныеобраэователь углового перемещения,ханически связанный с исполнительным элементом, блок измерения временных интервалов, второй и третий блоки сравнения и ключ, при этом выход преобразователя углового перемещения соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого является входом заданного .сигнала, и с входом блока измерения временных интервалов, выход которого подключен к первому входу третьего блока сравнения, на второй вход которого подается заданный сигнал, выход третьего блока сравнения соединен с информационным вхопом первого ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, первый выход первого ключа соединен с третьим входом второго блока сравнения, а второй выход первогоключа соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого является входом заданного сигнала,4.Устройство по п,З, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности фиксации переключателя, оно дополнительно снабжено вторым ключом и четвертым блоком сравнения, причем информационный вход второго ключа соединен с выходом преобразователя углового перемещения, а управляющий вход - с выходом первого ключа, с первым входом четвертого блока сравнения н с вторым входом блока управления исполнительным элементом, выход второго ключа соединен с вторым входом чет-" чертого блока сравнения, третий вход которого является входом заданного сигнала, выход четвертого блока сравнения соединен с четвертым входом блока сравнения и с первым входом первого блока сравнения.1522162 Составитель Г.Нефедоваедактор Т.Парфенова Техред А.Кравчук Корректор М.11 ожо Заказ 6961/ аж 788 Подписное КНТ СССР тиям и 4 иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О П ВНИИПИ Государственног 113035